Фундамент – это опора любой конструкции. При строительстве зданий используются различные виды оснований. Выбор в конкретном случае определяется характеристиками грунта на строительном участке, экономической целесообразностью, габаритами и массой возводимой конструкции, временным фактором. Если необходимо быстро построить сооружение на почвах со слабыми несущими свойствами, то часто используют свайные разновидности фундаментов. Опоры применяют готовые, произведенные на заводе, либо изготавливают на месте. Погружение свай выполняют, используя различные методы. Технология проведения работ в каждом случае отличается. От правильного выбора способа установки зависит время строительства, денежные и трудовые затраты.
Железобетонные опоры
Какие методы погружения опор существуют?
На сегодняшний день существует несколько методов погружения свай. Все способы можно подразделить на две большие группы: ударные и безударные. Первый вариант подразумевает различные методики забивания опорных элементов и является наиболее популярным, поскольку позволяет достигнуть нужной несущей способности всей конструкции. Кроме того, ударные технологии признаны наиболее эффективными многими строительными компаниями. Использование таких методов погружения свай в основном осуществляется на плотных и твердых грунтах, а также при большом диаметре самой опоры.
Безударные способы погружения опорных элементов в основном применяются на сыпучих и потопляемых грунтах. Сегодня существует достаточно много технологий, которые позволяют установить опоры максимально прочно и обеспечить долговечность и устойчивость здания, соответствующие параметрам СНИП.
Ударный метод погружения представлен тремя основными технологиями:
- непосредственно ударный;
- вибрационный;
- виброударный.
Безударный метод погружения свай, в свою очередь, подразделяется еще на несколько технологий:
- вдавливание;
- завинчивание;
- электроосмос;
- подмыв.
Выбор метода погружения опорных конструкций осуществляется исключительно на основании данных, полученных при исследовании участка инженерами. Специалисты определяют качество грунта, его устойчивость, твердость, прочность, сыпучесть и т.д.
Преимущества
Достоинства технологии монтажа свай вдавливанием:
- Отсутствие разрушительных деформаций конструкций соседних зданий и сооружений. Отсутствие ударных нагрузок и вибрационных усилий обеспечивает сохранность и целостность исторических памятников архитектуры, рядом проходящих автомагистралей, инженерных трубопроводов.
- Быстрый монтаж. Установка для вдавливания способна выполнять полный цикл работ и не требует установки дополнительного оборудования. Производительность машины позволяет установить в одну смену до 50 свайных опор.
- Минимальное количество подготовительных работ.
- Возможность эффективной работы на любом грунтовом основания. Чтобы преодолеть слабые и просадочные почвы и погрузить опору в плотное основание, метод вдавливания дает возможность заглубить сваю на отметку свыше 30 метров.
- Увеличение срока службы конструкций фундаментов. Технология статистического погружения во много раз снижает риск образования на корпусе сваи опасных микротрещин, которые во время эксплуатации могут привести к нарушению несущей способности фундамента.
С помощью компьютерного мониторинга можно проводить регулировку давления каждой погружаемой опоры.
Метод вдавливания свайных опор практически лишен недостатков.
Основные характеристики ударного метода
Ударный способ основывается на использовании специального оборудования для погружения свай. Как правило, для таких целей используются специальные копры, на которых имеются мощные молоты, предназначенные для вбивания опор в почву. При этом сила от удара молотом сообщается опоре, которая воздействует на слои грунта, уплотняя их или вытесняя. Данной силы хватит для того, чтобы уплотнение было распространено на площадь, по размерам равной двум или трем диаметрам самой опоры.
Для забивания опорных конструкций в грунт используются различные виды ударных установок. Забивающие агрегаты могут обладать штанговым или трубчатым элементом. Штанговые установки представляют собой забивающий элемент в виде цилиндра, который двигается вверх и вниз, вдоль направляющих. Вниз молот движется под силой своей тяжести, а наверх поднимается посредством повышения давления в камере сгорания.
Трубчатая установка имеет в своей конструкции неподвижный цилиндрический молот с направляющей конструкцией, которая называется шаботом. Ударная часть представлена поршнем с головкой, которая воздействует на опору, когда происходит сгорание топлива. Конструкция удобна тем, что не повреждает верхнюю часть опоры, как это часто случается при использовании других технологий. Сообщаемая опорной конструкции сила равномерно распределяется по всей опоре.
Для погружения заранее приготовленных свай используется другое оборудование, поскольку работать с готовыми опорами намного легче. Погружение свай методом забивания осуществляется при помощи самоходных и рельсовых установок, поэтому предварительно строители готовят строительную площадку, выравнивая ее. Специально заготовленные сваи представляют собой опоры с несколько заостренными окончаниями. На начальном этапе темп работы выбирается медленный, поскольку нельзя допускать ошибки в направлении опоры. После того, как свая прочно погружена в грунт, темп забивания усиливается.
Погружение свай путём завинчивания
Данный метод применяется только для опор, имеющих стальной наконечник с лопастями. Остальное тело конструкции состоит из железобетонного монолита. Применяется этот способ для возведения конструкций, которые подвергаются повышенной нагрузке (мосты, ЛЭП). Такие сваи используются в грунтах, имеющих неплотную основу или подвергаемых подтоплению. В отличие от метода вдавливания, для завинчивания не требуются большие территории, работы ведутся в конкретных точках, без создания лишних вибраций и шумов.
Оборудование, необходимое для погружения свай методом ввинчивания, устанавливается на автотягаче, создаёт крутящий момент, который при помощи редуктора погружает опору всё глубже. При попадании в более плотный грунт, предусмотрена возможность обратного вращения, с целью небольшого подъёма. После этого процесс возобновляется.
Эта методика применяется для стальных либо железобетонных свай, снабженных металлическим наконечником. Осуществляется процедура с помощью мобильных установок, которые смонтированы на платформе автомобилей, а также на различных самоходных средствах. В большинстве случаев методика применяется при сооружении фундаментных оснований под мачты сетей радиосвязи и электропередач.
Конструктивная особенность рабочего устройства дает возможность выполнять следующий вид операций:
- затягивать сваю во внутреннюю часть трубы рабочего механизма;
- выдерживать требуемый угол погружения, предел составляет 0-45 градусов относительно вертикали;
- заглублять сваю, применяя одновременно вращение и осевое усилие, которое в дальнейшем можно использовать, чтобы вывернуть ее из грунта.
Погрузив сваю в почву, внутреннее отверстие заполняется бетонной смесью. Время заглубления зависит от особенностей грунта, а также размера лопастей. Оно может составлять от 0,2 до 0,6 м/мин.
Особенности вибрационного метода
Установка опор вибропогружателем представляет собой погружение сваи путем сообщения ей вибраций, которые постепенно уменьшают сопротивляемость грунта. Параллельно происходит продавливание почвы самой опорой. По мере того, как сопротивление грунта уменьшается, снижается и прилагаемое усилие. Уплотнение грунта, которое возникает от погружаемых свай, может распространяться максимум до трех диаметров опоры.
Вибропогружатель – электромеханическая установка, которая работает по принципу создания дисбаланса вибрирующего элемента. Амплитуда вибраций вместе с силой тяжести от массы системы воздействую на грунт, уменьшая его прочность и сопротивляемость. Кроме того, такое воздействие приводит к разрушению слоев грунта, в результате чего свая легко входит в него. Частота вибрирующих колебаний составляет 400-450 в минуту.
Установки с вибрационными молотами, согласно параметрам СНИП, лучше всего использовать на грунте, который сильно насыщен влагой. Как правило, применяются они на влажных песчаных грунтах. Если почва мало насыщена водой, может потребоваться также и буровая установка.
Как происходит ударная забивка
Ударное погружение проводится в следующем порядке:
- На свае красителем делаются отметки через каждый метр. По ним определяется глубина погружения.
- Копровая установка доставляет столб к месту установки.
- Свая фиксируется и поднимается в вертикальное положение, стыкуется с молотом.
- Контролируется положение сваи, ее совпадение с осью бойка.
- Нанесение молотом ударов 50% мощности до погружения 2 метров. Затем усилие повышается, и свая забивается до отказа.
Если в процессе забивки выявляется отклонение от вертикали, то столб выравнивается методом боковых упоров или лебедками.
Характеристика виброударной методики
Виброударная технология погружения свай одновременно совмещает в себе воздействие вибрации и ударов молотом. Также добавляется сила статистического пригруза. Во время установки свая устанавливается при помощи агрегата в нужном месте и под правильным углом, чтобы направление опоры было четким. Сверху, с помощью наголовника свая закрепляется на вибрирующем элементе. Затем свая приподнимается и вводится в грунт посредством собственного веса и воздействия вибраций. Одновременно происходит воздействие ударного элемента.
Виброударный метод можно использовать только при длине свай не более шести метров, в противном случае опора может быть повреждена вследствие усиленного воздействия.
Особенности виброударного способа погружения
Такая методика сочетает в себе вибрационные и ударные воздействия на опору. При осуществлении строительных работ происходит одновременное воздействие на сваю двумя методиками, благодаря чему опора быстро и сравнительно легко входит в почву. Применяется данный способ на строительных объектах с достаточно плотной почвой, где другой метод может оказаться неэффективным.
|
|
|
|
Методика завинчивания опор
Технология завинчивания опор применяется только в случаях, когда используются винтовые сваи. Их особенная конструкция, содержащая лопасти, позволяет завинчивать их в грунт посредством сообщения вращательных движений. Удобство технологии заключается в том, что при завинчивании можно не использовать дополнительные утяжелители или ударное воздействие.
В основном метод завинчивания применяется при строительстве малоэтажных конструкций или установке линий электропередачи. Введение осуществляется на неплотных или подтапливаемых грунтах. Винтовые опоры чаще всего изготавливаются из металла или железобетона. Нижняя часть опоры благодаря расположенным лопастям является более широкой, что обеспечивает опоре дополнительную устойчивость. Метод завинчивая можно использовать даже в условиях достаточно плотной застройки, он не ведет к негативным последствиям для близлежащих конструкций.
Сваевдавливающая техника и ее характеристики
Вдавливание свай предполагает от компании проведение трудоемких работ. Логично, что специальное оборудование должно быть производительным и надежным. В строительных работах такого типа целесообразно использование специальной техники для погружения свай. Это сваевдавливающие машины – их принято называть СВУ/гидравлические копры. В процессе функционирования установок не нужно использовать другую технику (что также является плюсом). Компания Вариантор использует сваевдавливающие установки STARKE YZY-320:
Мероприятия по погружению свай проводятся по следующему простому алгоритму:
- Техника в разобранном виде доставляется на строительную площадку.
- Выполняется сборка СВУ на объекте строительства.
- Проводится разметка точек для старта работ и начала использования СВУ.
У агрегатов статического погружения целый ряд объективных плюсов:
Полезный факт: применение СВУ обеспечивает возможность проведения ночных работ вблизи жилых домов без доставления неудобств жильцам.
Методика подмывания грунта
Согласно СНИП, в территориях с сыпучими или рыхлыми грунтами установка свай должна производиться при помощи методики подмывания грунта. Как правило, в таких случаях используются опоры с большим диаметром или длиной для более надежного закрепления. Суть технологии заключается в размывании грунта водой под большим давлением. Вода подается по большим трубам в направлении заглубления опоры. В результате под воздействием жидкости грунт разрыхляется, а свая без труда погружается все глубже.
Трубы для подачи воды располагаются по бокам опоры или в самом ее центре. Прикрепляются трубки таким образом, чтобы они располагались чуть выше самой сваи. Вода подается под давлением не меньше 500 кПа.
Согласно правилам СНИП, данную методику введения свай нельзя использовать в ситуациях, когда в результате исследований инженерами было выяснено, что поблизости находятся здания или конструкции, которые могут быть разрушены в результате подмывания грунта, или если на территории имеются проседающие слои грунта.
СВУ — Сваевдавливающая установка
Для вдавливания свай чаще всего применяют гидростатический копер.
Эта установка позволяет проводить монтаж в самых труднодоступных местах и вблизи аварийных объектов. Наличие четырех гидроцилиндров, разбитых по парам, обеспечивает поочередное вдавливание свай, что образует постоянный оборот мощности и вследствие этого значительную экономию энергии. Наибольшее точечное давление, оказываемое на верхушку сваи, может достигать до тысячи двухсот тонн. Операторная кабина обеспечивает широкий обзор и, следовательно, повышается точность соединения и погружения сваи.
Основные приоритеты гидростатического копера:
- Наличие многоточечного зажимного механизма, который позволяет ровно распределить напряжение по всему свайному стволу. Позволяет применять даже тонкие трубчатые сваи, которые легко повреждаются при ударном методе установки.
- Восьмицилиндровая коробка для зажима сваи, имеющая как круглую, так и квадратную насадку, что увеличивает надежность удерживания свайного ствола.
- Экономичное потребление энергии благодаря квазипостоянной мощности.
- Точность погружения сваи по инженерным расчетам.
- Удобная водительская кабина с широким обзором и пультовой системой управления.
Гидравлическое шагово-ходовое шасси, выполняющее ряд функций:
- Автоматический возврат при необходимости в начальное положение;
- Равномерное распределение нагрузки;
- Увеличивает манерность установки, снижая тем самым трудовую интенсивность;
- Простой и быстрый монтаж, позволяющий быстро переместить установку в другое место.
Сваевдавливающая установка так же имеет следующие преимущества:
- Эффективная и точная установка угловых и боковых свай.
- Предоставление возможности контролировать вертикальное положение сваи и при необходимости корректировать его.
- Эффективная система безопасности, позволяющая предупредить возникновение аварийной ситуации при подъеме сваи.
Важно! Гидростатический копер SUNWARD ZYJ320 имеет высокую скорость погружения сваи. Например, сваю длиной в двенадцать метров такая установка может погрузить на глубину одиннадцати метров всего за девять секунд.
Методика электроосмоса
Технология электроосмоса заключается в том, что одновременно погружаются две сваи. К одной подключается электрический ток с отрицательным зарядом, а к другой с положительным. Под воздействием тока влага скапливается возле отрицательно заряженной сваи, что существенно облегчает ее погружение. Порой для более быстрого введения сваи в грунт дополнительно применяют забойные установки. После отключения электричества распределение влаги в грунте восстанавливается, так же, как и его сопротивляемость.
Пошаговая технология
Погружение свайных опор методом вдавливания производится в несколько этапов:
- Монтаж вдавливающих установок на строительной площадке с последующей загрузкой блоками контргрузов.
- Разметка мест установки свайных опор и размещение в этих точках свайного оборудования.
- Подъем опоры и ее подача в зажимное устройство гидростатического копра.
- Процесс вдавливания сваи в грунтовый массив.
На этом этапе к свайной конструкции прикладывается статистическая нагрузка с последующим уплотнением грунта вокруг острой части погружаемого элемента.
Методика вдавливания
Порой в строительстве используется технология погружения свай вдавливанием. Как правило, данная техника применяется преимущественно для небольших опор, длиной от 3 до 5 метров. Погружение свай при этом происходит методом статического вдавливания. Это означает, что на установленные опоры воздействует статическая нагрузка, уменьшающая сопротивление грунта.
Сначала вдавливаемые опоры устанавливаются в нужном месте и под нужным углом, обеспечивая правильное направление. Делается это при помощи стрелы специального агрегата. Далее происходит погружений свай путем вдавливания, которое осуществляется посредством крепления опоры к оголовку базового агрегата. Одновременно с методом вдавливания может использоваться вибрационная установка.
Когда и зачем необходимо вдавливание свай
Метод вдавливания свай особенно рационально использовать при больших объемах свайных работ. Если количество опор запроектировано в значительных масштабах, то эта технология послужит отличным решением вопроса монтажа. Вдавливание позволяет существенно сократить сроки проведения работ, а также финансовые затраты на создание всего свайного поля.
Технология вдавливания свай
Преимущества технологии, описанные ниже, определяют круг строительных объектов, на которых ее применяют наиболее охотно. При городском строительстве вдавливание свай особенно полезно в следующих случаях:
- Строительство в непосредственной близости от старых зданий и сооружений.
- Проведение работ в зонах отдыха.
- При существующем запрете на производство ударных работ.
- При близости соседних существующих строений.
- На территории, где возможны оползни.
- Если участок имеет значительный уклон рельефа.
- Строительство в исторических центрах.
Осмотр свай перед работой
Технология вибропогружения свай предусматривает проверку соответствия марки стержней и фактических размеров опоры. В чертежах указывают модификацию элемента, габариты и отметку заглубления в грунт. В условиях строительной площадки проводятся статические и динамические испытания стоек в случае сомнения в проектных решениях.
Замеряют отказы на контрольных экземплярах — в конце погружения устанавливают точку остановки, когда его значение приближается к расчетному показателю, и останавливают заглубление. Делают залоговый контроль погружения, результаты записывают в журнал осмотра. Так проверяют и осматривают не меньше 10% опор на объекте.
