Гидроразжим свай что это

Обновлено: 18.05.2024

Погружение свай: ударный метод, технология забивки, вибрирование, вибровдавливание, завинчивание и подмыв грунтов, осмотр издели

Простой в изготовлении и довольно дешевый столбчатый фундамент в последнее время стал очень популярным. Выполняя строительство дома своими руками, многие домашние мастера обращаются к данному типу оснований, выбирая его в качестве основы для легких и небольших построек.

На фото – процесс погружения сваи. На фото – процесс погружения сваи.

Методы погружения опор

На сегодняшний день насчитываются такие методы погружения свай:

Ударный метод.
С применением вибрирования.
Виброударный способ.
Метод вибровдавливания.
Завинчивание.
Погружение вследствие подмыва грунтов.
С применением электроосмоса.

Все вышеперечисленные способы погружения свай имеют свои особенности, которые следует рассмотреть более подробно.

Ударный метод

Ударный метод погружения свай основывается на энергии удара, вследствие которой происходит погружение в грунт заостренной части опоры.

Ударная нагрузка на оголовок опоры может создаваться вследствие работы специальных механизмов:

Паровоздушный молот, приводимый в действие при помощи силы пара или сжатого воздуха, которые оказывают непосредственное воздействие на ударную часть молота.
Дизель-молот, который работает на энергии сгорающих газов.

Дизель-молоты. Дизель-молоты.

Вибропогружатель, работающий по принципу вибрации, когда движения рабочей части передаются на опору.
Вибромолот, сочетающий вибрацию и ударное воздействие.

Совет!
Вибромолот и вибропогружатель следует использовать при погружении свай большого диаметра, а также при погружении или извлечении шпунтовых опор.

В сравнении с паровоздушными, дизель-молоты имеют более высокую производительность и автономность действия. Автономность обеспечивается посредством использования двухтактного дизельного двигателя. Также эти приспособления отличает простота эксплуатации и более низкая цена.

На стройплощадках чаще всего используются дизельные молоты двух видов:

Штанговые, ударная часть которых представлена подвижным цилиндром, что перемещается на направляющих штангах. Когда этот цилиндр падает на неподвижный поршень, то в камере сгорания загорается воздушно-топливная смесь. В результате возгорания смеси образуются газы, которые и подбрасывают цилиндр вверх, вследствие чего происходит удар по забиваемой свае.
Трубчатые дизель-молоты имеют неподвижные цилиндры с пятой, которая выступает направляющей для всей конструкции. Ударная часть – это подвижный поршень, который ударяет по впадине цилиндра, что и приводит к воспламенению смеси. Главным преимуществом такой конструкции дизель-молота является значительно большая энергия удара (в 2-3 раза в сравнении со штанговым).

Технология забивки свай

Осуществление забивки. Осуществление забивки.

Для установки опоры в заданное положение и осуществления забивки используется специальное устройство, именуемое копром. Основной рабочей частью копра выступает стрела, вдоль которой устанавливается ударный механизм с молотом.

Копры могут быть двух типов:

На рельсовом ходу – универсальные копры башенного типа.
Самоходные – на базе тракторов, кранов и экскаваторов, а также автомашин, длина стрелы которых составляет 9-18 метров.

Передвижение и установка копра в месте забивки опоры.
Подъем и установка опоры в позицию, которая необходима для осуществления забивки.
Осуществление забивки.

Каждый удар вдавливает опору на определенную глубину, величина которой называется отказом.

Наиболее распространенными являются сваи, длина которых составляет от 6-ти до 10-ти метров. Забивка в землю осуществляется за счет сваебойных самоходных установок. Такие устройства являются очень маневренными, оснащаясь специальными механическими устройствами, которые предназначены для подтаскивания и подъема опоры на необходимую высоту, а также закрепления её в наголовнике и вертикальном выравнивании непосредственно перед осуществлением забивки.

Совет!
Наклонные сваи следует устанавливать в грунт при помощи копров с наклонными стрелами.

Погружение вибрированием

Осуществление вибрационного погружения. Осуществление вибрационного погружения.

Погружение свай вибрированием осуществляется посредством вибрационных механизмов, которые оказывают динамические воздействия, позволяя произвести заглубление на проектную глубину. Технология погружения свай при помощи вибрации позволяет в десятки раз уменьшить требуемые усилия в сравнении с забивкой.

При вдавливании опор в грунт по принципу вибрирования вибропогружатели подвешиваются к мачте установки, предназначенной для заглубления свай, жестко соединяясь с наголовником сваи.

Такой способ погружения наиболее приемлем в следующих ситуациях:

При использовании на песчаных, водонасыщенных пылеватых и мелких грунтах. В данном случае скорость погружения может составлять от 3,5 до 7 м/мин. Этот метод подходит для погружения как сплошных, так и полых железобетонных свай, металлического шпунта и свай-оболочек.
При использовании на тяжелых суглинистых и глинистых грунтах.

Совет!
При работе на таких грунтах под острием сваи чаще всего возникает глинистая подушка, снижающая несущую способность сваи в среднем до 40%.
Поэтому последние 20-30 см погружения рекомендуется осуществлять ударным способом.

Данный способ особенно эффективен на несвязных водонасыщенных почвах.

Различные виды погружений, погружение наклонных свай. Различные виды погружений, погружение наклонных свай.

Если речь идет о плотных маловлажных грунтах, то здесь требуется предварительное бурение скважин.

Наиболее универсальным считается виброударный способ погружения, при котором используются вибромолоты. При работе вибромолота на опору воздействует не только вибрация, но и специальный ударник.

Метод вибровдавливания

В основе данного метода лежит воздействие на сваю вибрации, удара и статического перегруза. Такая установка состоит из 2-х рам. На задней раме располагается электрогенератор, который работает от тракторного двигателя, а также двухбарабанная лебедка. На передней раме размещается вибропогружатель с направляющей стрелой.

Работа конструкции происходит следующим образом:

Вибропогружатель поднимает сваю, устанавливая её в месте забивки.
После включения, вибропогружатель свай начинает погружение опоры за счет своей массы и частично массы трактора, которая передается на сваю посредством вдавливающего каната через лебедку.
Одновременно с действием вибропогружателя и лебедки, на опору воздействует вибрация, которая создается низкочастотным погружателем.

Совет!
Данный метод не нуждается в обустройстве путей для передвижения агрегата, исключает разрушение и какие-либо повреждения свай.
Особо эффективен при погружении на глубину до 6 метров.

Погружение вибровдавливанием. Погружение вибровдавливанием.

Погружение методом вдавливания применяется для коротких опор, имеющих как сплошное, так и трубчатое сечение, диаметром от 3-х до 5-ти м.

Технология статистического вдавливания осуществляется вследствие таких этапов:

Опора устанавливается в вертикальное положение.
На голову сваи опускается оголовник, который надежно закрепляется на ней. Посредством оголовника будет происходить передача давления от базовой машины (экскаватора или трактора) на сваю, вследствие чего она и будет погружаться в грунт.
По достижении проектной отметки, погружение следует прекратить, снять наголовник, после чего агрегат перевозится на другую позицию.

Погружение завинчиванием

Данный метод основывается на завинчивании железобетонных или стальных свай при помощи мобильных установок, которые являются смонтированными на базе автомобилей или же других самоходных средств. Такой метод наиболее часто применяется при обустройстве фундаментов для мачт линий электропередач, радиосвязи, а также прочих сооружений.

Рабочие операции, производимые при завинчивании опор, являются аналогичными операциям, которые производятся при вибропогружении или забивке. Диаметр таких труб для фундамента может достигать одного метра.

Скорость погружения винтовой сваи находится в прямой зависимости от характеристик грунта и диаметра лопасти (в среднем это 0,2 – 0,6 м/мин). После того, как опора завинчивается, её полость должна заполниться бетоном.

В частном строительстве опоры завинчиваются в грунт ручным способом. Инструкция по обустройству такого основания не сложна, потому такие фундаменты нередко устанавливаются под дачные дома.

Погружение подмывом грунтов

Данный метод применим для несвязных и малосвязных почв (песчаных и супесчаных). Также целесообразно использовать этот способ для труб с большим поперечным сечением, а также большой длиной.

Совет!
Погружение подмывом грунтов является недопустимым для висячих свай.

Метод состоит в том, что при воздействии воды, которая под давлением вытекает у острия сваи, происходит разрыхление и частичное вымывание грунта. Это приводит к снижению сопротивления почвы у острия сваи. При этом вода, поднимающаяся вдоль трубы, размывает грунт. Результатом является погружение трубы под действием своего веса и массы молота, установленного на ней.

Осмотр свай перед погружением

Поскольку в данном случае опоры выступают несущими элементами основания, то перед проведением строительных работ должен быть составлен акт осмотра свай до погружения. Это обязательный документ, который удостоверяет, что используемые в строительстве материалы являются пригодными для проведения работ и не имеют технических дефектов, которые могли бы снизить несущую способность фундамента.

Способ и устройство для крепления стальных трубных свай в стационарных гидротехнических сооружениях с использованием эластомера

Изобретение относится к строительству морских сооружений, а именно к технологии крепления трубных стальных свай в опорном основании морских стационарных сооружений (платформ). Предложен способ крепления трубных стальных свай в опорном основании (ОО) морских стационарных сооружений путем разжима стенок сваи во внутренние проточки гильз ОО при помощи устройства, оборудованного гидравлическими домкратами, накладки штоков которых, перемещаемые в радиальном направлении по отношению к оси сваи, оснащены (приклеены или закреплены путем напыления) пластинами эластомера (полиуретана). Пластины эластомера (полиуретана), изменяя форму поверхности под нагрузкой в соответствии с изменяемой внутренней поверхностью разжимаемой стенки сваи, обеспечивают равномерное распределение нагрузки по поверхности стенки сваи, находящейся в контакте с накладками штоков гидравлических домкратов, а также снижение коэффициента трения, что в итоге сказывается на целостности разжимаемого металла и возможности образования зон концентрации напряжений. Также с целью улучшения процесса разжима стенок сваи во внутренние кольцевые проточки направляющей гильзы ОО (исключения повреждения поверхности разжимаемого металла и образования зон концентрации напряжений), повышения надежности (грузоподъемности) соединения «свая - направляющая гильза», а также сокращения трудозатрат и удешевления работ предложено а) в рассматриваемом выше устройстве заменить стандартные гидравлические домкраты на телескопические, внутренние штоки которых оснащены эластомером (полиуретаном), участвующим в качестве пуансона в процессе разжима стенки сваи; b) внутренние проточки в направляющих гильзах ОО выполнять торообразной усеченной формы, размер и количество которых выбирается в зависимости от выбранных параметров сваи, применяемого способа разжима и допустимой максимальной грузоподъемности соединения «свая - направляющая гильза»; с) при применении устройств, оснащенных гидравлическими домкратами, внутренние проточки в направляющей гильзе выполнять не по всей окружности сваи, а равномерно в местах в соответствии с расположением и количеством гидравлических домкратов на устройстве для разжима сваи; d) количество внутренних проточек в направляющей гильзе должно быть как минимум удвоено из расчета, что сумма длин дуг всех внутренних проточек по предложенному способу не должна быть меньше расчетной суммарной длины окружностей внутренних круговых проточек для данного типа-размера соединения «свая - направляющая гильза»; e) внутренние проточки последующего ряда по высоте должны быть расположены в шахматном порядке. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

Настоящее изобретение относится к строительству морских стационарных гидротехнических сооружений, а именно к технологии крепления трубных стальных свай в опорном основании морских стационарных сооружений (платформ).

Из существующего уровня техники известен способ крепления трубных стальных свай в направляющих гильзах опорного основания путем гидроразжима участка/участков сваи во внутренние круговые проточки прямоугольной формы в направляющей гильзе под действием давления воды, подаваемой вовнутрь изолированного участка сваи (патент US 4501514 от 26.02.1985). Изоляция (герметизация) выбранного участка, обеспечение подачи воды и создание необходимого давления осуществляется с помощью спускаемого вовнутрь сваи устройства, на концах которого установлены надувные гибкие уплотняющие элементы (см. фиг. 1).

Основные недостатки данного способа:

- применение внутренних круговых проточек прямоугольной формы, что даже при скругленных углах не обеспечивают полное заполнение полости проточки металлом разжатой стенки сваи (см. фиг. 2);

наличие скругленных углов не предотвращают возникновение зон концентрации напряжений в теле контактирующей разжатой стенки сваи;

предлагаемое устройство для гидроразжима сложно в изготовлении, а также пригодно только для одного конкретного размера сваи и направляющей гильзы;

- кроме того, смена надувных гибких уплотняющих элементов в полевых условиях трудоемка, что в итоге значительно удорожает весь процесс крепления свай в опорном основании морских стационарных сооружений (платформ).

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ крепления трубных свай в опорном основании морских стационарных сооружений, при котором разжим верхнего участка забитой в дно моря сваи в направляющей гильзе осуществляется при помощи спускаемого во внутрь сваи устройства, оснащенного гидравлическими домкратами. При создании давления в гидросистеме домкратов штоки, движущиеся одновременно в радиальном направлении по отношению к оси сваи, через накладки разжимают стенки сваи во внутреннюю круговую проточку направляющей гильзы (патент RU2689471C1 опубл. 28.05.2019 г.).

Недостатками данного технического решения являются:

- применение стальных накладок даже с закругленными краями не исключают возникновение зон концентрации напряжений в теле сваи в зоне контакта с накладкой (см. фиг. 3);

- значительные силы трения, возникающие в зоне контакта «накладка штока домкрата - внутренняя поверхность разжимаемой сваи» вызывают необходимость дополнительно увеличивать давление разжима на преодоление сил трения;

- при применении гидравлических домкратов не достигается за один процесс 100% разжим сваи по внутреннему диаметру круговой проточки направляющей гильзы (см. фиг. 4);

- применение внутренних круговых проточек прямоугольной формы не обеспечивают полное заполнение полости проточки металлом разжатой стенки сваи (см. фиг. 2);

- наличие скругленных углов не предотвращает возникновение зон концентрации напряжений в теле контактирующей разжатой стенки сваи.

Задачей заявленного изобретения является создание способа крепления трубных свай в опорном основании морских стационарных сооружений, включая устройство, позволяющего устранить вышеуказанные недостатки.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение надежности крепления свай в направляющих гильзах опорного основания за счет применения направляющих гильз с оптимальными по форме и количеству внутренних круговых проточек, а также простого по конструкции и изготовлению устройства, оснащенного гидравлическими домкратами, обеспечивающими разжим сваи с использованием эластомеров, а также сокращение трудозатрат и удешевление работ.

Технический результат достигается за счет того, что

1. Способ крепления трубных стальных свай в опорном основании морских стационарных сооружений, при котором устанавливают опорное основание морского сооружения на морское дно, забивают трубные стальные сваи через направляющие трубные стальные гильзы опорного основания в дно моря, отличающийся тем, что внутренние круговые проточки в направляющих гильзах, ввариваемых в опорное основание морских стационарных платформ, выполнены торообразной усеченной формы (см. фиг. 5), размеры и количество которых выбирается в зависимости от выбранных параметров сваи, применяемого способа разжима и допустимой максимальной грузоподъемности соединения «свая - направляющая гильза»;

2. Способ по п. 1 с применением устройства для разжима свай, оборудованного гидравлическими домкратами, отличающийся тем, что внутренняя проточка в направляющих трубных стальных гильзах выполняются не по всей окружности, а равномерно в местах в соответствии с расположением и количеством гидравлических домкратов на устройстве для разжима сваи в направляющей гильзе (см., например, фиг. 6);

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что длина хорды каждой проточки (L пр _х) равна длине хорды накладки штока (l н _х) гидравлического домкрата устройства, увеличенной на (1,25…1,43), т. е.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что количество внутренних проточек в направляющей гильзе должно быть, как минимум, удвоено из расчета, что сумма длин дуг всех внутренних проточек по предложенному способу не должна быть меньше расчетной суммарной длины окружностей внутренних круговых проточек для данного типа-размера соединения «свая - направляющая гильза».

5. Способ по п. 2, отличающийся тем, что внутренние проточки последующего ряда по высоте должны быть расположены в шахматном порядке.

6. Устройство для крепления трубных стальных свай в опорном основании морских стационарных сооружений, оснащенное гидравлическими домкратами, штока которых перемещаются в радиальном направлении по отношению к оси сваи, при этом на штоках расположены накладки, отличающееся тем, что поверхности накладок, выполнены идентично внутренней поверхности сваи (в поперечном и продольном направлениях), разжатой во внутреннюю круговую проточку направляющей гильзы;

7. Способ по п. 6, Устройство для крепления трубных стальных свай в опорном основании морских стационарных сооружений, оснащенное гидравлическими домкратами, штока которых перемещаются в радиальном направлении по отношению к оси сваи, при этом на штоках расположены накладки, отличающееся тем, что на накладках штоков домкратов прочно закреплены (например, наклеены, или закреплены методом напыления) пластины эластомера (полиуретана) (см. фиг. 7), обеспечивающие, благодаря свойствам эластомера, изменение под нагрузкой формы поверхности в соответствии с изменяемой формой внутренней поверхности разжимаемой сваи, равномерное распределение нагрузки по поверхности стенки, находящейся в контакте с накладками штоков гидравлических домкратов, а также снижение коэффициента трения, что в итоге сказывается на целостности разжимаемого металла и возможности образования зон концентрации напряжений.

8. Устройство для крепления трубных стальных свай в опорном основании морских стационарных сооружений, оснащенное гидравлическими домкратами, штоки которых перемещаются в радиальном направлении по отношению к оси сваи, отличающееся тем, что устройство оборудовано телескопическими гидравлическими домкратами, внутренние штока которых оснащены эластомером (полиуретаном), участвующим в качестве пуансона в процессе разжима стенки сваи (см. фиг. 8). В этом случае процесс крепления сваи в направляющей гильзе осуществляется следующим образом. После спуска устройства для разжима сваи на глубину, при которой штока (21, 22 и 23) телескопических гидравлических домкратов (24) располагаются посередине внутренних проточек (14) (см фиг. 8, п. А) в направляющей гильзе (2), создается давление в гидросистеме телескопических гидравлических домкратов, под действием которого штока (21, 22 и 23) выдвигаются в радиальном направлении и, достигая внутреннюю поверхность сваи (1), центрируют устройство для разжима (см. фиг. 8, п. В), а в дальнейшем разжимают сваю (1). При достижении сваей внутренней стенки направляющей гильзы (2) в месте расположения наружного стального штока (22) движение штока (22) прекращается в связи с дополнительным ростом сопротивления со стороны направляющей гильзы (2). В дальнейшем наружный стальной шток (22) выполняет роль направляющего цилиндра для движения эластомера (21) внутреннего штока (23). Процесс разжима стенки сваи (1) во внутреннюю проточку (14) направляющей гильзы (2) продолжается до тех пор, пока наружная поверхность сваи (1) не достигнет внутренней поверхности проточки (14) направляющей гильзы (2). При соприкосновении стенки сваи с поверхностью внутренней проточки сопротивление движению внутреннего штока возрастает, давление в гидросистеме резко повышается, что является сигналом о прекращении разжима стенки сваи. При разжиме наружная поверхность эластомера (21) изменяется в соответствии с изменением внутренней поверхности стенки сваи (1) при разжиме, тем самым снижается сила трения контактирующих поверхностей, вероятность повреждения внутренней поверхности разжимаемой сваи (1) и образования зон концентрации напряжений в теле разжимаемой сваи (1). После сброса давления в гидросистеме телескопических гидравлических домкратов (24) штока (21, 22 и 23) возвращаются в транспортное положение под действием возвратной пружины, или гидравлического давления в случае применения домкратов двойного действия.

Сущность предлагаемого способа и устройства поясняются чертежами:

Фиг. 1 - Гидроразжим сваи в направляющей гильзе;

Фиг. 2 - Продольный разрез соединения «свая - направляющая гильза»;

Фиг. 3 - Моделирование процесса разжима стенки сваи устройством, оснащенным гидравлическими домкратами;

Фиг. 4 - Поперечный разрез соединения «свая - направляющая гильза», созданное при разжиме с использованием гидравлических домкратов;

Фиг. 5 - Направляющая гильза с внутренней круговой проточкой торообразной усеченной формы;

Фиг. 6 - Поперечное сечение направляющей трубной стальной гильзы с местным расположением внутренних проточек;

Фиг. 7 - Устройство для разжима свай, оснащенное гидравлическими домкратами, на накладках штоков которых закреплены пластины эластомера (полиуретана);

Фиг. 8 - Процесс разжима сваи устройством, оборудованное телескопическими домкратами, оснащенных эластомером (полиуретаном),

1 - трубная стальная свая;

2 - трубная стальная направляющая гильза;

3 - внутренняя круговая проточка прямоугольной формы;

4 - устройство для гидроразжима сваи;

5, 7 - надувной гибкий уплотнительный элемент;

6 - проточки с внешней стороны устройства;

8 - канал для подачи жидкости к надувным уплотнительным элементам;

9 - канал для подвода жидкости в изолированный участок;

11 - изолированный участок затрубного пространства между корпусом устройства и внутренней поверхностью сваи;

12 - зона концентрации напряжений в теле разжатой сваи;

13 - вентиляционные каналы диаметром 12 мм;

14 - внутренняя круговая проточка торообразной усеченной формы;

15 - внутренняя местная проточка;

16 - пластина эластомера (полиуретан);

17 - накладка штока гидравлического домкрата;

18 - гидравлический домкрат;

19 - четырехгранная призма;

20 - толстенная труба устройства для разжима свай;

21 - эластомер (пуансон) внутреннего штока телескопического гидравлического домкрата;

22 - наружный стальной шток телескопического гидравлического домкрата;

23 - внутренний стальной шток гидравлического телескопического домкрата;

24 - телескопический гидравлический домкрат;

Способ крепления трубных стальных свай в опорном основании морских стационарных сооружений (платформ) путем разжима участка свай с помощью эластомера включает следующие операции (см. фиг. 7):

1. После установки морской стационарной платформы на дно моря и забивки трубных стальных свай (1) в дно моря через трубные стальные направляющие гильзы (2) во внутрь сваи спускается устройство, оснащенное гидравлическими домкратами, на такую глубину, чтобы накладки (17) штоков гидравлических домкратов (18) с закрепленными на них эластомерными пластинами (16) располагались посередине внутренних круговых проточек (14) в направляющей гильзе (2). При создании давления в гидравлической системе домкратов (18) штока через накладки (17) и эластомерные пластины (16) давят на внутреннюю поверхность сваи (1) и разжимают стенки ее во внутреннюю круговую проточку (14) направляющей гильзы (2) (см. фиг. 7 п. В). Процесс разжима стенки сваи (1) во внутреннюю проточку (14) направляющей гильзы (2) продолжается до тех пор, пока наружная поверхность сваи (1) не достигнет внутренней поверхности проточки (14) направляющей гильзы (2) (см. фиг. 7 п. В). При этом эластомерные пластины (16) (см. фиг. 7 п. В) под действием нагрузок изменяют форму своей поверхности, контактирующей с внутренней поверхностью стенки сваи, в зависимости от формы изменяющейся поверхности разжимаемой стенки сваи. Процесс разжима сваи закончен. После сбрасывания давления в гидросистеме домкратов штока вместе с накладками (14) возвращаются в транспортное положение. Устройство поднимается из сваи (1). Процесс крепления свай (1) в направляющих гильзах (2) опорного основания закончен.

Устройство для разжима свай, оснащенное гидравлическими домкратами, может иметь:

- телескопические гидравлические домкраты, оснащенные эластомером (полиуретаном) (см. фиг. 8).

Направляющая гильза может иметь:

- внутреннюю круговую проточку торообразной усеченной формы (см. фиг. 5);

- внутренние проточки в направляющей трубной стальной гильзе (2) выполняемые не по всей окружности, а равномерно в местах в соответствии с расположением и количеством гидравлических домкратов (18) на устройстве для разжима сваи (см. фиг. 6);

- длина хорды каждой проточки (L пр _х) равна длине хорды накладки штока (l н _х) гидравлического домкрата устройства, увеличенной на (1,25…1,43), т. е.

- количество внутренних проточек в направляющей гильзе должно быть, как минимум, удвоено из расчета, что сумма длин дуг всех внутренних проточек по предложенному способу не должна быть меньше расчетной суммарной длины окружностей внутренних круговых проточек для данного типа-размера соединения «свая – направляющая гильза»;

- внутренние проточки последующего ряда по высоте должны быть расположены в шахматном порядке.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что с применением устройства для разжима свай, оснащенного гидравлическими домкратами, внутренние проточки в направляющих трубных стальных гильзах выполняются не по всему кругу, а равномерно в местах в соответствии с расположением и количеством гидравлических домкратов на устройстве для разжима сваи в направляющей гильзе.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что длина хорды каждой проточки (L пр _х) равна длине хорды накладки штока (l н _х) гидравлического домкрата, увеличенной на (1,25…1,43), т. е.

6. Устройство для крепления трубных стальных свай в опорном основании морских стационарных сооружений, содержащее гидравлические домкраты, штоки которых перемещаются в радиальном направлении по отношению к оси, при этом на штоках расположены накладки, отличающееся тем, что поверхности накладок выполнены идентично внутренней поверхности сваи в поперечном и продольном направлениях, разжатой во внутреннюю круговую проточку направляющей гильзы.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что на накладках штоков домкратов прочно закреплены, например, наклеены, или закреплены методом напыления пластины эластомера (полиуретана).

8. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что устройство оборудовано телескопическими гидравлическими домкратами, оснащенными эластомером (полиуретаном), участвующим в качестве пуансона в разжиме сваи в кольцевые проточки направляющей гильзы.

8 способов (методов) погружения свай в грунт

Даже самый отдаленный от темы строительства человек понимает, что основой любого здания является фундамент, и осознает, что от его надежности и правильности исполнения зависит долговечность и прочность постройки. Когда речь идет о строительстве больших домов и ответственных объектов, выбирают обычно свайный фундамент. Его можно использовать на любых типах грунта, он обеспечивает постройке максимальную надежность, да и на монтаж такого фундамента времени уходит меньше, чем на возведение ленточного или любого другого типа основания. Для свайного фундамента используются разные типы свай и разные способы их погружения. Выбор зависит от типа грунта, расположения рядом других объектов, характера строения, длины свай и массы других факторов. Разберемся, какие способы погружения свай в грунт существуют, и когда лучше применять тот или иной метод.

Для начала несколько слов о видах свай. Они бывают набивными и забивными. Первые получаются в результате установки арматурного каркаса в заранее подготовленную скважину и последующей заливкой бетоном. Забивные сваи привозятся на место установки уже готовыми, для их транспортировки непосредственно к точке погружения используют крановые установки. Когда говорят о погружении, имеют в виду именно забивные сваи.

Погружение свай в грунт производят различными методами:

ударный;
вибрационный;
вдавливание;
завинчивание.

Комбинирование некоторых из этих способов позволяет говорить о нескольких смешанных методах погружения свай:

виброударный;
вибровдавливание;
погружение с подмывом грунта;
погружение с использование электроосмоса.

Разберемся с основными тонкостями каждого метода.

№1. Ударный способ погружения свай

Ударный метод предполагает передачу свае поступательной энергии, благодаря которой она погружается в толщу грунта, вытесняя его часть наружу или уплотняя его. Для этого используют сложные и тяжелые механизмы – ударные самоходные или рельсовые установки. Для их передвижения по строительной площадке необходима ровная поверхность, поэтому предварительно территорию необходимо выровнять. Свая удерживается в вертикальном положении благодаря копрам, своеобразным стрелам.

На первых этапах погружение осуществляется медленно, чтобы можно было контролировать правильный угол наклона. На саму сваю воздействует штанговый или трубчатый молот. При одинаковом весе трубчатый молот имеет в 2-3 раза более высокую силу удара, чем штанговый. Чтобы сваебойное оборудование не разрушило сваю, применяется специальный наголовник. Погружение продолжается до тех пор, пока свая не достигнет проектной глубины.

К главным преимуществам метода относят:

возможность проведения работ на любом типе грунта;
высокая скорость и производительность монтажных работ;
повышение несущих свойств фундамента, так как сваи, погружаясь в грунт, уплотняют его в зоне на 2-3 диаметра вокруг себя;
работы можно проводить практически в любую погоду.

№2. Вибрационный способ погружения свай

Благодаря вибрации, которая передается на сваю специальным оборудованием, значительно снижается сила трения и сопротивление грунта. Именно поэтому для погружения сваи на проектную глубину зачастую потребуется гораздо меньше усилий, чем при забивке. Нельзя забывать, что при вибрировании так же, как и при ударном способе, осуществляется уплотнение грунта примерно на 1,5-3 диаметра сваи (все зависит от типа грунта), так что можно говорить о появлении дополнительных несущих способностей.

Данный способ предусматривает использование вибропогружателей. Такие установки через наголовник передают на сваю механические вибрации определенной частоты. Благодаря подобному влиянию грунт становится как бы плывучим, и свая начинает погружаться под действием собственного веса. Если речь идет о длинных тяжелых сваях, то используют низкие частоты, для легких небольших свай больше подойдут высокие частоты (более 1500 колебаний в минуту).

Процесс погружения начинается с установки вибропогружателя в исходное положение, крепления сваи и ее выравнивания по вертикали. Перед началом работ рекомендуется выполнить пробное включение, чтобы убедиться в отсутствии отклонений от вертикали. Подобное оборудование стоит дорого, да и управлять им должны квалифицированные специалисты: цена на вибропогружатель, точнее стоимость его использования, будет ниже, если воспользоваться услугами аренды. В Москве и по всей России аренду таких установок предлагает ГК «Буровые Технологии»: в стоимость включены услуги опытного оператора.

Вибрационный метод погружения свай рекомендуют использовать в следующих случаях:

песчаные и водонасыщение грунты. Сваи-оболочки, металлический шпунт и железобетонные сваи в этом случае погружаются со скоростью 3,5-7 м/мин;
на маловлажных и плотных грунтах способ также применим, но для этого придется предварительно пробурить скважину;
при погружении в глинистые и тяжелые суглинистые грунты за 15-30 см до достижения проектной глубины лучше переходить на ударный способ.

Учтите, что в условиях плотной городской застройки, вибрация должна использоваться только лишь в нерезонансных режимах. Желательно, чтобы частота колебаний была не выше 40-50 Гц.

№3. Виброударный способ

Как следует из названия, этот метод предполагает комбинирование вибрационной и ударной нагрузки. На сваю одновременно воздействуют и колебания, и удары, что позволяет ей быстро и относительно легко входить в почву. Такой способ используют на плотных грунтах, где иной метод окажется нерезультативным.

Установка, которая осуществляет виброударное погружение, имеет две рамы: на одной располагается электрогенераторный ударный аппарат, на второй – стрела с вибропогружателем. Вибропогружатель соединяется со сваей при помощи наголовника, далее происходит позиционирование сваи и запуск механизма. Подобным способом можно погружать сваи длиной до 6 м.

№4. Вибровдавливание свай

Этот способ комбинирует ударный, вибрационный способ и метод вдавливания. На сваю воздействуют сразу три силы. Установка, которой производят работы, состоит из электрогенератора (работает от тракторного или экскаваторного двигателя), двухбарабанной лебедки, направляющей стрелы с вибропогружателем и блоков, через которые к вибропогружателю подходит вдавливающий канат от лебедки.

В обозначенном месте вибропогружатель поднимает сваю и устанавливает ее на ту точку, где будет происходить погружение. Свая защищается наголовником. При включении установки свая начинает погружение под действием вибрации, собственным весом, массы вибропогружателя, массы трактора или другой техники, ударной нагрузки. Удобно, что для установки не надо готовить пути перемещения. Способ подходит для работы со сваями длиной до 6 м.

№5. Погружение свай вдавливанием

Метод вдавливания используется на особо твердых и плотных грунтах (за исключением скальных пород) для погружения свай сплошного и трубчатого сечения небольшой длины (3-5 м). В основе метода – воздействие на сваю статической нагрузки. При работах используется спецтехника, которая занимает достаточно места, поэтому реализация способа возможна только на участках, где в распоряжении есть хотя бы 500 м 2 площади.

Сначала сваю в вертикальном положении размещают в направляющей стреле установки, а свайный ствол фиксируют зажимами. Свая углубляется на метр, после чего на ее голову опускают оголовник, который и будет передавать давление на сваю через систему блоков от базовой машины (экскаватор, трактор). Это давление заставляет сваю постепенно погружаться в грунт. Если свая не может достичь необходимой глубины, с помощью оборудования ее немного приподнимают, снова опускают и продолжают вдавливание.

№6. Погружение свай завинчиванием

Метод используются для винтовых свай. Они состоят из двух частей: стальной наконечник с прилегающими к нему лопастями (обеспечивает легкое вхождение в грунт) и сам ствол сваи из стали или железобетона. Завинчивание используют при строительстве мостов, линий ЛЭП и прочих объектов с большой нагрузкой. Оптимально способ подходит для применения на неплотных или подтапливаемых грунтах, может использоваться в условиях любого климата. Винтовые сваи можно вкручивать даже в зонах с плотной застройкой.

Завинчивание происходит благодаря специальному оборудованию, которое устанавливается на раму автотягача. На приводе установки сваю крепят в инвентарной оболочке (не с помощью оголовника). Крутящий момент от оборудования благодаря трансмиссии переходит на сваю, она начинает вращаться и заглубляться в грунт. Если грунт слишком плотный, то допускается небольшое поднятие сваи и повторный запуск механизма. После того, как требуемая глубина достигнута, свая разжимается.

№7. Погружение свай методом подмыва грунта

Метод подмыва грунта используется на сыпучих и рыхлых грунтах (песчаные и супесчаные грунты) для установки свай большого диаметра и длины. Не допускается использовать метод на просадочных грунтах и при угрозе просадки близлежащих зданий. Способ основывается на смачивании грунта и последующем снижении силы трения, благодаря чему свая легко входит в грунт под действием собственной массы и массы молота, установленного на нее.

Понятно, что о высокой несущей способности в этом случае речь не идет, поэтому часто способ подмыва комбинируют с ударным способом. В этом случае снижаются расходы и повышается надежность обустраиваемого фундамента.

№8. Метод электроосмоса при погружении свай

Метод электроосмоса нельзя считать самостоятельным – это, скорее, способ упрощения процесса погружения сваи. Хорошо подходит для плотных и водонасыщенных глинистых грунтов и суглинков. Суть метода заключается в соединении двух свай в электрическую сеть. Уже погруженная свая играет роль анода, а еще не забитая – катода. При включении тока грунт около анода теряет влагу – она переходит в зону около катода. В более влажный грунт, как известно, погрузить сваю намного проще. Погружение осуществляется ударным методом либо вдавливанием.

После того, как в сети пропадет ток, свойства грунта будут восстановлены в короткий срок, так что переживать по поводу несущей способности такого фундамента не стоит.

Буранабивной метод погружения свай

Оговоримся сразу, буранаибивной метод лишь косвенно относится к способам погружения свай, ведь в этом случае сваи создают сразу на участке, но коротко опишем и его. Сваи создают путем сооружения в заранее подготовленной скважине каркаса из арматуры, который потом заливается бетоном. Скважина создается с помощью ударного или вращательного бура.

Буронабивные сваи создаются одним из следующих способов:

обсадными трубами. В скважину устанавливается труба, которая защищает стенки от обваливания. Затем создается арматурный каркас и заливается подготовленный бетон. Сама труба может остаться в скважине или быть демонтированной. Естественно, в этих двух случаях необходимы разные трубы;
без обсадных труб. Бетонный раствор начинается вливаться в скважину по ходу ее бурения. Он укрепляет стенки и играет роль обсадной трубы. Далее в бетон помещается каркас из арматуры. Для более равномерного распределения бетона используют специальную трубу для заливки, с вибратором на конце.

Напоследок отметим, что сама схема погружения и последующего расположения свай также имеет большое значение:

рядовая схема предполагает равномерно удаленное расположение свай относительно друг друга. Подходит для песчаных и гравийных грунтов, не используется на плотных почвах, проста в реализации;
спиральная схема предполагает расположение свай от центра фундамента к его периметру по спирали. В этом случае можно говорить о максимально равномерном распределении нагрузки и снижении вероятности усадок;
секционная схема предполагает установку двух опор в одном ряду, последующий пропуск одного ряда и вновь установку двух опор. Так проходится все свайное поле, после чего в пропущенные ряды устанавливаются сваи. Вариант подходит для участков с плотным грунтом.

Сооружение фундамента – очень ответственный процесс, к которому необходимо подходить с пониманием особенностей почвы, специфики возводимого здания и рядом расчетов. Метод погружения вместе с другими факторами влияет на надежность фундамента, так что к его выбору необходимо относиться серьезно.

Гидроразжим свай что это

150-тонные сваи установлены специалистами ООО «ГТ Север»

Северодвинская компания «ГТ Север» сообщает о завершении работ по устройству свайного основания блок-кондуктора в рамках проекта освоения нефтегазоконденсатного месторождения имени Юрия Корчагина, реализуемого ООО «Лукойл-Нижневолжскнефть». Месторождение расположено на шельфе Каспийского моря в 70 километрах от берега.

Блок-кондуктор – это металлический кессон размером 33 на 33 метра и высотой 25,5 метров. На дне он укреплен с помощью восьми свай длиной 72,5 метра каждая. Масса одной сваи составляет 150 тонн.

– Включаясь в данный проект, мы были поставлены в жесточайшие временные рамки, что связано со сжатым графиком морских операций и недопустимостью сдвижения сроков начала работ других подрядчиков, – рассказали в руководстве ООО «ГТ Север». – Для максимального сокращения продолжительности сваебойных работ специалисты нашей компании разработали оригинальное решение, предусматривающее погружение цельных свай в воду без применения специальных кондукторов и без необходимости проводить сложные сварочные работы по стыковке свай в море.

Компания использовала сваебойное оборудование IHC (Нидерланды), ThyssenKrupp, Menck (Германия), а также патентованное оборудование для гидроразжима свай Hydra-Lok британской компании Oil States Barrow. Техника и персонал были размещены на борту кранового судна Gurban Abasov проекта «Титан» (грузоподъемность – 600 тонн). Представители «ГТ Север» отмечают:

– Важнейшими вызовами в реализации этого проекта стали обеспечение своевременной доставки иностранного оборудования и флота из разных точек Европы, тщательная подготовка собственного оборудования, четкая и профессиональная работа в море в условиях стресса и постоянно меняющейся погодной обстановки.

Читайте также: