8 способов (методов) погружения свай в грунт

Алексеев С.И. Основания и фундаменты. Краткий конспект лекций

• формат pdf
• размер МБ
• добавлен 04 июля 2009 г.

Краткий конспект лекций. (15 — 27 лекции) [pdf] Учебное пособие для студентов строительных специальностей. СПб. , 2007г. -113с. Конспект лекций представлен компьютерным файлом — в виде отдельных документов Adobe Reader. Обращаем ваше внимание: основная и дополнительная информация (практические примеры, фотографии графики) при чтении лекции в электронном виде излагается на экране в виде презентации Microsoft Power Point. Проектирование фундаментов…

№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.

Виды свай

Основное назначение свай — воспринимать на себя нагрузку от строения и передавать ее на грунт.

Они представляют из себя длинные стержни из различных материалов, которые устанавливаются в землю. Сваи классифицируются по следующим признакам:

Существуют деревянные, бетонные, железобетонные и металлические сваи.

Сваи бывают винтовые, забивные, буронибивные, вибропогружаемые, вдавливаемые.

• По взаимодействию с грунтом

Сваи могут передавать нагрузку на скальный грунт напрямую – тогда их называют сваи-стойки, либо же с помощью силы трения распределять вес здания – это делают висячие сваи.

По способу устройства (способы погружения)

• забивные – самый отработанный с точки зрения технологии и наиболее широко распространенный в России; сюда же можно отнести забивку свай с использованием метода лидерного бурения. Эти сваи погружаются в грунт с использованием специального оборудования – пневматических молотов. Сначала проводятся расчеты по глубине погружения стержня, силе удара и времени работы. После этого она устанавливается перпендикулярно поверхности грунта и погружается в землю посредством ударов по ней.
• Буронабивные сваи изготовляемые на заводе или на самой площадке и погружаемые в грунт устанавливаются по схожему с набивными сваями принципу, однако разница в том, что скважина заполняется бетонным раствором одновременно с ее разработкой. После того, как выемка заполнена, туда помещается арматурный каркас. Главное преимущество этого типа свай – высокая скорость изготовления.
• погружаемые методом ввинчивания  отличаются типом наконечника (литые и сварные) и некоторыми конструктивными особенностями для применения на разных грунтах
• буро-набивные (устраиваемые прямо в грунте  в заранее пробуренной скважине) организуются при помощи бурения на нужном месте глубокой выемки, погружения в нее арматурного каркаса и последующего нагнетания бетона в получившуюся конструкцию. Чаще всего имеют цилиндрическую форму.
• вибророгружаемые —  использующие свойство грунта изменять свою структуру при вибрационном воздействии; устанавливается при помощи воздействия вибрации на почву и грунт. Под таким воздействием он изменяет свою структуру, и конструкция медленно погружается вниз. Требует специфического и недешевого оборудования
• вдавливаемые — способ, разработан для погружения свай рядом с эксплуатируемыми строениями; при этом исключено вибрационное влияние на их фундаменты. Используются в местах, где вибрация почвы может нарушить целостность фундаментов других зданий. Технология установки этих стержней подразумевает их вдавливание в почву при помощи специального оборудования, при этом воздействие вибрации на землю нивелируется.
• комбинированный способ

Материалы из которых делают сваи

По материалам изготовления сваи делятся на:

• железобетонные,
• деревянные,
• бетонные,
• стальные,
• комбинированные

Возможные конструкции свай (виды и типы)

• квадратные,
• трубчатые,
• прямоугольные
• многоугольные,
• с уширением и без него,
• цельные и составные,
• призматические 
• конические,
• сплошного сечения
• пустотелые,
• винтовые 
• сваи-колонны

Основные конструкции железобетонных свай:

 Применение каждого типа сваи выбирается в соот-вии с грунтами и проектной документацией.

Чаще всего они имеют прямоугольное и квадратное сечение. Кроме того, иногда внутри них есть полость в форме цилиндра. Их главное отличие в том, что монолитная свая цельная и имеет неизменимую длину.

Данный тип свай отличается возможностью собирать из нескольких небольших свай одну длинную. Они представляют из себя блочные железобетонные конструкции, которые соединяются между собой. 

Статьи в тему:

По характеру службы  (передача нагрузки на основание)

• сваи-стойки (передают нагрузку  концами на твердый   несжимаемый грунт),
• висячие сваи (передающие нагрузку за счет трения грунта по боковой поверхности сваи)

Наша компания осуществляет погружение свай методом забивки, включая и способ с использованием лидерного бурения скважин под сваи.

Этот метод позволяет снизить не только уровень воздействия вибрации на соседние здания до безопасного, но и значительно облегчить процесс забивки, помимо этого лидерное бурение повышает точность погружения свай. 

При проведении работ мы используем высокопроизводительную технику:

КГ-12М Узнать цену

УСА Узнать цену

БМ-811 Узнать цену

sdfsdfsdf

Буронабивные сваи устанавливаются по схожему с набивными сваями принципу, однако разница в том, что скважина заполняется бетонным раствором одновременно с ее разработкой. После того, как выемка заполнена, туда помещается арматурный каркас. Главное преимущество этого типа свай – высокая скорость изготовления.

Технология погружения буроопускных свай

Существует технология применения стальных буроопускных свай, представляющих собой полую металлическую конструкцию, предназначенную для бетонирования после размещения в скважине. Длина таких изделий варьируется в пределах 4-36 метров (сваи длиной свыше 11.5 м. состоят из двух стыкующихся частей, соединяющихся с помощью закладной пластины).

Стальные буроопускные сваи изготавливаются в четырех конфигурациях — с конусообразным, эллиптическим либо плоским наконечником, или без него. Толщина стенки трубы — от 4 до 12 мм. Такие конструкции применяются в условиях вечномерзлой почвы, среднегодовая температура которой не превышает 0 градусов.

Технология монтажа стальных буроопускных свай:

• Бурение скважины, очистка забоя от осыпавшейся почвы;
• Заполнение скважины на 1/3 высоты разогретым до температуры +20 градусов бетонным раствором;
• Установка в скважину стальной трубчатой конструкции;
• Засыпка затрубного пространства непучинистым грунтом;
• Бетонирование внутренней полости сваи бетоном класса М300 и выше.

Рис. 1.6: Стальные буроопускные сваи

Совет эксперта! Согласно техническим нормам, расстояние между центрами стальных буроопускных труб должно быть не менее 2-ух кратного диаметра используемой трубы (при диаметре до 100 см) либо не менее диаметра скважины под сваю (при использовании трубы диаметром свыше 100 см).

Примеры применения свай

Устройство буронабивных свай в основание высотного корпуса многофункционального комплекса «Водный» в Москве

Высотные здания в условиях плотной городской застройки. Высокая нагрузка на грунт, сложная сеть подземных коммуникаций и близость соседних зданий обусловливает выбор буронабивных свай для устройства фундамента.

Забивка свай в основание многоэтажного дома в Подмосковье

Значительная отдалённость от ближайших построек, отсутствие подземных коммуникаций, результаты инженерных изысканий площадки строительства позволили остановить выбор на применении забивных железобетонных свай.

Погружение ж/б свай методом вдавливания на строительстве жилого дома ЖК «Квартал 38» в Москве

Близость соседних зданий ставит ограничение на применение забивки свай. Устройство свайного поля методом вдавливания железобетонных свай позволяет избежать опасного для оснований соседних зданий динамического воздействия через грунт.

Строительная компания Бест-Строй (Москва) выполняет поставку всех видов и типов забивных железобетонных свай с забивкой (вдавливанием, вибропогружением), а также устройство буровых (буронабивных) свай. Звоните +7 (495) 643-34-98 и сделайте ваш заказ!

Советы профессионалов

Несмотря на то, что буронабивной фундамент можно сделать самостоятельно, при возведении существует много моментов, известных только опытным строителям, которые делятся своим опытом. Чтобы избежать ошибок при строительстве, обратите внимание на такие моменты:

• тщательно изучите тип грунта, для чего лучше выполнить геодезическую разведку, учитывая полученную информацию при подборе диаметра и глубины установки свай;
• для частного строительства не применяйте опоры диаметром более 200 мм, поскольку для их монтажа потребуется спецтехника, что сделает фундамент дороже;
• при заливке обсадных труб, часть арматуры должна выступать на высоту будущего ростверка для придания ему дополнительной прочности;
• заливку ростверка можно производить только после полного схватывания раствора в буронабивных сваях;
• расстояние между нижней частью ростверка и поверхностью грунта не должно быть меньше 150 мм, чтобы он не деформировался при вспучивании.

Устройство фундаментов из буронабивных свай – это технология набирающая популярность. Она позволяет создать прочную и недорогую основу как для частных домов, легких сооружений, так и промышленных объектов зданий на любых почвах. Затраты на устройство такого фундамента ниже, чем на строительство классической ленточной основы, заглубляемой ниже уровня промерзания грунта, в среднем на 40%. Показатели прочности и долговечности при этом остаются сопоставимыми.

Устройство свай в вечномерзлых грунтах

Выбор технологии погружения винтовых свай в мерзлый грунт определяется в процессе проектирования строительства на основе анализа свойств, состояния и глубины промерзания почвы, полученных в результате геологического исследования строительной площадки. При этом учитываются особенности будущей конструкции (величина предполагаемой нагрузки), диапазон среднегодовых температур, колебательная систематика и другие параметры.

Свойства вечномерзлых почв

Вечномерзлой считается порода, находящаяся в твердом состоянии более трех лет, которая характеризуется неустойчивой структурой и значительными просадками при оттаивании. Различают две ее части по вертикали:

• деятельный слой — верхний пласт, способный частично оттаивать в летный период с последующим замерзанием осенью, что вызывает сезонное пучение, негативно влияющее на фундамент постройки;
• вечномерзлый слой — непрерывно мерзлая толща может быть однородной или слоистой на основе смерзшихся пластов и/или льдистых включений, размывающихся подпочвенными водами.

В зависимости от климатических условий деятельные слои могут залегать до 4,0 м. При этом наибольшая толщина наблюдается в песчанике и осколочных скальных породах с большим количеством открытых пор. По типу деятельный пласт может быть сливающимся (промерзающим на всю глубину) или несливающимся, когда между ним и вечной мерзлотой имеется незамерзающая прослойка. Мерзлые толщи классифицируются на три группы: твердомерзлые (скальные), пластичномерзлые или сыпучемерзлые (рыхлые).

Доступные способы погружения

Особенности погружения свай в мерзлые грунты определяются с учетом конкретной ситуации и текущего состояния почвы. Существует несколько вариантов монтажа винтовых опор:

1. механизированная установка применяется при промерзании до 700 мм и предполагает использование дорогостоящего оборудования или особой грузоподъемной техники;
2. монтаж в лидирующие скважины производится при промерзании более 700 мм с предварительным размораживанием специальными иглами или другими устройствами;
3. забивание свай в скважины меньшего диаметра или без предварительной подготовки замерзшего грунта.

Два первых методы целесообразно применять при устройстве несущей конструкции на участках с твердомерзлой толщей, а третий способ чаще всего задействуют для пластичных типов почвы. При этом в целях максимальной экономии средств и сил следует использовать естественное состояние вечномерзлой структуры без нарушения ее свойств. Если в процессе монтажа производилось предварительное оттаивание, необходимо в кратчайшие сроки восстановить природные свойства пластов. Такой принцип способствует быстрому смерзанию поверхностей стоек с грунтом, позволяя им формировать повышенную несущую способность.

Технологические этапы

Погружение свай в твердомерзлую толщу планирует выполнение следующих операций:

• исследование территории с последующим анализом геологических особенностей;
• определение оптимальной технологии и диаметра винтовых свай с учетом результатов исследований и предполагаемой нагрузки;
• земельные работы — размораживание (оттаивание) и/или бурение в соответствии с выбранной методикой;
• устройство амортизирующих подушек реализуется путем поочередной засыпки в каждую скважину нескольких слоев крупного песка и мелкого щебня с тщательным уплотнением помощью специального приспособления или труб меньшего диаметра;
• установка металлических столбов одним из доступных способов.

Заполнение пространства вокруг выступающих частей винтовых стоек, как правило, проводится с использованием бетонного, цементно-песчаного или цементно-глинистого раствора. Иногда применяется твердая материковая толща: скальные породы, щебень, крупнозернистый песок и пр.

Особенности погружения

На участках со среднегодовым диапазоном температур на глубине 5–10 м ниже –1,5 0 С при сооружении фундаментов в мерзлых грунтах чаще всего используется технология смерзания опорных стоек со структурой твердомерзлой толщи. Винтовые опоры погружают двумя методами: в предварительно устроенные скважины, либо в заблаговременно оттаявшую породу.

Бурение

Монтаж предполагает разметку территории и бурение с использованием спецтехники или особой установки. Оборудование располагается на шлаковой либо щебневой основе с возможностью оперативного смещения для предотвращения оползания пластов в процессе земельных работ. После устройства скважины ее заливают раствором в объеме, необходимом для заполнения пустот. На следующем этапе производится опускание стойки с последующим вытаскиванием обсадной трубы.

Оттаивание

Чаще всего размораживание реализуется с применением паровых игл, нижняя часть которых перфорирована. Горячая среда, подаваемая под давлением 0,6 ±0,2 МПа из острия инструмента, разжижает замерзшую породу до текучей консистенции, куда постепенно погружается игла.

Скорость установки зависит от структуры участка, диаметра необходимой полости и требуемой глубины. При небольшом количестве льда процесс занимает до 3 часов, а при большом уровне насыщения влаги — до 8 часов. Опускание иглы производится с таким расчетом, чтобы обеспечить разжиженную зону, превышающую в 2–3 раза сечение опоры.

После опускания стойки в оттаявшую жижу происходит естественное смерзание поверхности трубы с вечномерзлой толщей. В результате винтовая опора быстро приобретает расчетные параметры несущей способности.

Остались вопросы? Мы сможем вам помочь

Получите оптимальное решение именно под Вашу задачу, рассчет стоимости и сроки выполнения работ совершенно бесплатно.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Пирамидальные и короткие буронабивные сваи являются эффективными конструкциями нулевого цикла малоэтажных агропромышленного комплекса. Использование фундаментов из коротких свай в морозоопасных, пучинистых грунтах ограничено действующими нормативными документами. Выполнение требования норм, согласно которому не допускаются даже незначительные перемещения свай, вызванные пучением грунта, приводит к увеличению их длины, что резко ухудшает технико-экономические показатели свайных фундаментов.

Вместе с тем, требование недопустимости выпучивания свай не является оправданным, так как любое здание и сооружение в состоянии переносить некоторые неравномерные деформации оснований. Применение фундаментов из коротких свай базируется на принципиально новом подходе к их проектированию, в основу которого положен расчет по деформациям пучения. Подобный подход использован и при проектировании мелкозаглубленных фундаментов. Положительный опыт строительства и эксплуатации зданий с мелкозаглубленными фундаментами о его правомерности.

При конструировании фундаментов из коротких свай используется тот же принцип, что и при конструировании мелкозаглубленных столбчатых фундаментов: фундаментные балки, цокольные панели объединяются в единую систему, образуя достаточно жесткую горизонтальную раму.

Такая система перераспределяет неравномерные перемещения отдельных свай, выравнивает их, что в конечном итоге уменьшает относительные деформации фундаментов и надземных конструкций зданий.

При проектировании свайных фундаментов так же, как и мелкозаглубленных, выдвигается требование, чтобы абсолютные и относительные деформации пучения не превосходили предельно допустимых. Последние зависят от конструктивных особенностей зданий и регламентируются ВСН 29-85.

Для свайных фундаментов, в несущей способности которых большой удельный вес составляет несущая способность боковой поверхности, необходимо выполнять условие отсутствия остаточных деформаций пучения.

Необходимо, чтобы при оттаивании грунта сваи возвращались в первоначальное положение, т.е. их осадки должны быть не меньше, чем подъемы, вызванные силами пучения.

Таким образом, при проектировании коротких свай их геометрические размеры должны обеспечивать необходимую несущую способность, а действующая нагрузка должна обеспечивать регламентированный подъем и возвращение сваи после оттаивания грунта в первоначальное положение.

В последние годы ЦНИИЭПсельстроем проведены обширные исследования взаимодействия свайных фундаментов с пучинистыми грунтами. Испытания фундаментов выполнены на площадках, сложенных грунтами с разной степенью пучинистости. На основе результатов исследований обоснована техническая возможность применения коротких свай в пучинистых грунтах, разработаны методы их расчета по деформациям пучения.

Положения настоящих «Рекомендаций» апробированы при проектировании и строительстве свайных фундаментов для жилых домов усадебного типа. В настоящее время на пучинистых грунтах с использованием таких фундаментов построено более 600 домов в Омской, Пермской, Саратовской, Ярославской и др. областях. За многими их этих зданий ведутся инструментальные наблюдения, свидетельствующие о надежной работе фундаментов из коротких свай. Вместе с тем, применение таких фундаментов взамен ленточных из сборных блоков, закладываемых ниже глубины промерзания грунта, позволило уменьшить расход бетона на 30…60 %, объем земляных работ — на 80…90 %, трудозатраты — в 1,5…2 раза.

«Рекомендации» разработаны кандидатами технических наук В.С. Сажиным и В.Я. Шишкиным. В работе над ними принимали участие инженеры Л.М. Зарбуев, К.Ш. Погосян, Т.А. Приказчикова (ЦНИИЭПсельстрой), кандидат технических наук А.Г. Бейрит, инженер А.П. Айдаков (Мосгипрониисельстрой) и кандидат технических наук В.Н. Зекин (Пермский ГСХИ).

«Рекомендации» распространяются на проектирование фундаментов из коротких (длиной до 4 м) пирамидальных и буронабивных свай малоэтажных (до двух этажей включительно) сельских зданий, строящихся на слабо- и среднепучинистых грунтах при нормативной глубине промерзания не более 1,7 м.

При этом должны соблюдаться требования, предусмотренные СНиП с изменениями к нему № 211, другими соответствующими общесоюзными документами.