Забивка свай: технология, методы, стоимость

Ударные методы погружения заранее изготовленных свай

Заготовленные ж/б сваи Погружение свай осуществляется специальными ударными самоходными или рельсовыми установками, поэтому перед проведением работ необходимо разровнять строительную площадку. Крепление сваи в вертикальном положении осуществляется на копры. Внешне они представляют собой стрелы, которые позволяют поднимать и закреплять свайные опоры.

Процесс забивки на начальных этапах производится медленно, так как необходимо задать свае направление движения без допущения даже минимальных ошибок. Когда она погрузится в грунт на достаточную глубину, начинают установку работать с постепенным повышением скорости вбивания до максимально возможной. Процесс забивки считается завершённым, когда опора погружена на проектную глубину или если же при работе молота в течение некоторого времени никаких изменений в её положении не наблюдается.

Безударные методы

Безударные способы основаны на достижении умягчения грунта, использовании специальной конструкции опор либо упрощении погружения свай. Данные методы позволяют существенно упростить трудозатраты на погружение опор фундаментов в среднем на 20-40%.

Метод завинчивания

Технология завинчивания применяется для заглубления винтовых свай. Их лопастная конструкция позволяет при сообщении вращательного момента углублять свайные опоры в грунт даже без применения спецоборудования и тягачей.

Посмотрите видео о том, как происходит процесс монтажа опоры с помощью ввинчивания в грунт.

Метод используется в тех случаях, когда требуется возвести малоэтажное здание, мачты, линии электропередач и другие сооружения в условиях неплотных или подтапливаемых грунтов. Технология относительно простая и может применяться в условиях любого климата.

Винтовые сваи обычно изготавливают из стали или железобетона. Нижняя часть имеет уширение за счёт установленных лопастей, что придаёт завинченной опоре дополнительную стойкость к сдвиговым и выдёргивающим силам. Сваи можно вкручивать без проблем даже в условиях плотной застройки, не беспокоясь за возможное проседание грунта под возведёнными объектами.

Метод подмывания грунта

Установка свай методом подмывания грунта применяется для заглубления опор в сыпучих и рыхлых слоях. Наибольшая эффективность достигается при необходимости погружения свайных конструкций с большим диаметром и/или длиной.

Схема подмывки грунта

Технология заключается в размытии грунта под высоким напором воды, подаваемой по трубам с диаметром 38-62 мм в направлении заглубления сваи. Плотность грунта снижается за счёт разрыхления и вымывания, а поднимающаяся на поверхность вода размывает стенки и уменьшает боковое трение погружаемой конструкции о проходимые слои почвы. Путь сваи освобождается под собственным весом, а грунт вымывается на поверхность.

Трубки для подачи воды могут находиться сбоку или по центру сваи. Боковая водяная струя является наиболее выгодной, так как позволяет существенно облегчить процесс заглубления за счёт снижения влияния бокового трения. Крепление трубок выполняют так, чтобы их концы находились выше острия свайных опор на 300-400 мм. Минимальное давление воды составляет 500 кПа.

Во время подачи воды могут ухудшаться несущие способности плотного слоя, поэтому подмыв грунта останавливают за 50-200 см до достижения заданной проектной глубины.

Метод электроосмоса

Технология установки свай методом электроосмоса основана на погружении двух свай с подключением одной к отрицательному полюсу электросети, а второго – к положительному. В результате такого подключения влага начинает скапливаться вблизи отрицательно заряженной опоры, облегчая ей погружение. Дополнительно для ускорения заглубления можно использовать забивную установку.

После отключения тока несущие способности грунта полностью восстанавливаются. Уровень влажности выравнивается до прежнего состояния.

Метод вдавливания

Технология вдавливания свай эффективно применяется для опор небольшой длины от 3 до 5 м и с трубчатым сечением. Погружение свай осуществляется путём воздействия статической нагрузки.

Посмотрите видео, как происходит процесс вдавливания железобетонных опор.

Сначала выполняется установка опоры в нужное положение, на верхнюю часть закрепляют оголовок, а затем посредством воздействия стрелы агрегата базовой машины производится погружение. Одновременно с вдавливанием может прикладываться и вибрационное воздействие.

Перед вдавливанием в грунты с высокой плотностью необходимо пробурить небольшую скважину, задающую направление для движения сваи.

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.

Последовательность погружения свай

От расположения свай в свайном поле и параметров сваепогружающего оборудования зависит порядок погружения свай. Кроме того, следует учитывать последующие процессы по устройству свайного ростверка.

Наибольшее распространение имеет рядовая система погружения свай, применяемая при прямолинейном расположении их отдельными рядами или кустами.

Спиральная система предусматривает погружение свайконцентрическими рядами от краев к центру свайного поля, она позволяет в ряде случаев получить минимальную протяженность пути сваепогружающей установки. Если расстояние между центрами свай менее пяти их диаметров (или соответственно размеров сторон поперечного сечения), то грунт в середине свайного поля может уплотняться, что усложняет процесс. При этом бывают случаи, когда невозможно погрузить сваи, расположенные в этой зоне. В этом случае погружать сваи надо от центра к краям свайного поля.

При больших расстояниях между сваями порядок погружения определяется технологическими соображениями, прежде всего использованием эффективного оборудования. Так, у некоторых копров башенного типа мачты опираются на выдвижные рамы, расположенные над платформами-тележками и смещающиеся примерно на 1 м. Этими копрами можно забивать сваи двух рядов с одной стоянки копра. Для сооружения подземной части жилых домов применяют специальные краны, оснащенные навесным копровым оборудованием, двухбарабанной лебедкой для подъема молота и сваи и дизель-молотом. Такие краны могут забивать сваи длиной 8 м, перемещаясь по рельсовому пути, уложенному примерно на нулевой отметке вдоль бровок котлована строящегося здания.

При устройстве свайных фундаментов жилых и промышленных зданий большой протяженности весьма эффективно забивать сваи с помощью мостовой сваебойной установки. Эта установка представляет собой передвижной мост, по которому перемещается тележка с копром. Сваи длиной 8… 12 м забивают дизель-молотом. Так как мачта копра опускается ниже пола рабочей площадки копра,то можно забивать сваи ниже рамы моста. Данная установка является своего рода координатным устройством, облегчающим выполнение разбивки мест погружения сваи, при этом можно устанавливать сваи с большой степенью точности. Расположение сваи в зоне действия мостовой установки позволяет сократить продолжительность операций по подтаскиванию сваи, что, в свою очередь, повышает производительность всего процесса.

Устройство шпунтовых ограждений из металлических и деревянныхшпунтов начинают с пофужения маячных свай, к которым в 2… 3 яруса крепят схватки, служащие направляющими при забивке шпунта.

При пофужении свай зимой с использованием стержневых электронафевателей для оттаивания мерзлого фунта район забивки свай разбивают на фи участка-захватки: на первом — бурят скважины, на втором — скважины уже заранее пробурены и утеплены сверху, на третьем — сваи пофужают. Интервал между отофевом скважины и пофужением в нее сваи не должен превышать одной смены. Примерно так же с разбивкой на захватки устанавливают порядок пофужения свай, если усфойство ростверков начинают до завершения пофужения всех свай под здание или сооружение.

Разновидности свай

Ударный метод забивания свай

Забивные виды углубляются в землю без предварительной выемки грунта при помощи копров (молотов), вибрационных установок методом завинчивания или вдавливания. Сваи-оболочки монтируют вибропогружателями, при этом заранее разрабатывают почву под установку.

Буронабивные типы представляют собой погружение обсадной трубы с последующим бетонированием и установкой арматуры. Винтовые разновидности снабжают лопастями для последовательного вкручивания стержня в толщу земли.

Деревянные

Стойки из древесины погружают забивкой, ставят при малых статических нагрузках от надземной части, используют в индивидуальном домостроении и частично при промышленном возведении сооружений.

Деревянные столбы выполняют по технологической схеме:

располагают поодиночке;
делают составные сечения;
применяют пакетное расположение.

Материалом служат длинномерные бревна хвойных пород, иногда используют дуб. Изделия имеют поперечное сечение 22 – 34 см, длина составляет 700 – 800 мм, при этом сохраняется естественная конусность ствола. Деревянные сваи заглубляют паровоздушным, механическим молотом, применяют вибропогружатель свай.

Буронабивные

Буронабивные сваи устанавливают методом обсадной трубы

Представляют собой трубы-оболочки, которые заглубляются в землю и впоследствии бетонируются. Технология исполнения зависит от характеристик грунта и надземных нагрузок.

Разновидности набивных оболочек:

проходы, в которых не ставят обсадку, а бетонируют и армируют выемку в грунте;
скважины с монтажом оболочки из металлической трубы;
винтовой способ с одновременной выемкой земли и нагнетанием раствора.

Обсадку не ставят в сухих грунтах, кода стенки прохода отличаются стабильным состоянием. Оболочки применяют в размывающихся почвах и плывунах.

Железобетонные

Делают с применением тяжелого бетона и армирования. Железобетонные элементы с сечением 35х35 и 40х40 см выпускают длиной 16 м, а размер 30х30 см имеет протяженность до 12 м. Для увеличения высоты применяют составные сваи.

По типу нагрузки различают:

стойки-сваи, которые острием опираются на стабильные слои (скальные, мало сжимаемые);
висячие элементы, которые передают нагрузку боковым трением о грунт и пятой.

Для заглубления применяют копер на основе гидравлики или дизельной установки. Несущую способность определяют расчетом по формуле или проверяют статическим исследованием путем пробного вибропогружения железобетонных свай до условной готовности.

Трубобетонные

Пневматический метод установки трубобетонных свай

Такие стойки забивают пневматическими ударными установками. Трубобетонные сваи представляют собой стальные трубы конусной формы, которые заполняются бетонной смесью специальными насосами. Используют в городских условиях, когда есть большая скученность соседних строений. Тяжелую технику в таких условиях не применяют из-за сложности обстановки.

Шпунтовые

Метод погружения шпунтовых свай

Сваи выполняют из древесины, железобетона и металла, шпунтовочные виды ставят при возведении набережных, мостов, строительстве гидротехнических специальных сооружений, ограждений. При монтаже вплотную друг к другу получается стенка, через которую не проникает вода.

Конструкции предотвращают перемещение почвы с ограждаемой области на соседний участок, например, при земляных работах на большой глубине. При вибропогружении свай могут упасть части насыпей, откосов, склонов, поэтому с помощью шпунтовых стоек предупреждают оползни.

Грунтоплавленные

Сваи ставят в скважины, где предварительно сделано термическое укрепление почвы. Процедура изменяет структуру грунта, механические и физические свойства. При плазменном нагреве на землю действует высокая температура, магнитные волны и электростатическое поле.

Процесс состоит из преобразовательных стадий:

дегидратация (удаление влаги);
подогрев минеральных компонентов;
обжиг;
плавление;
дегазация, нагрев расплава;
твердение при постепенном охлаждении.

Новые связи в грунте придают массиву положительные физические характеристики, делая почву пригодной для восприятия больших нагрузок.

Схема забивки свай

Расположение сваи определяется в ходе разработки проекта будущего строения. При этом каждый проект уникален, его разработке предшествует исследование местности (почвы, температурного режима, плотности застройки, наличия подземных коммуникаций, возможность подъезда техники и т.п.). Материал подготовлен для сайта www.moydomik.net

В частном и промышленном строительстве используются следующие схемы установки свай:

свайный куст (в частном строительстве под колонны, в углах и т.п.);
свайная лента (в частном строительстве и для линейных сооружений);
свайное поле (в частном строительстве для очень больших и тяжелых домов, используется в основном в промышленном строительстве для многоэтажных домов).

Согласно СНиП сваи могут быть установлены по одной из трёх схем:

рядовая схема (а) установки свай. Является наиболее простой. Целесообразна для использования при наличии песчаного и гравелистого грунта. Использование данной схемы предполагает монтаж свай по очереди – от первой до последней.

Примечание. Обязательным условием для применения рядовой схемы является наличие несвязанных грунтов. В противном случае, может возникнуть усадка почвы.

секционная схема установки свай (б). Используется в случае необходимости создания свайного поля при наличии на участке плотной почвы. Специфика использования данной схемы состоит в том, что сначала забиваются сваи одной секции, затем пропускается ряд, формируется очередная секция. После того, как все секции будут обустроены, выполняется заполнение пропущенных рядов. Применение схемы позволяет исключить риск уплотнения почвы.

спиральная (в) и (г). Представлена двумя разновидностями. Первая предполагает начало работ с середины свайного куста, вторая с его краёв. Первый способ рекомендован для работы в плотной почве, второй – в нормальной. Использование спиральной схемы обеспечивает равномерное перераспределение нагрузки на почву, что в последствие исключит её подвижки.

Наличие схемы забивки свай (технологическая карта) позволяет организовать работу техники и строительной бригады, за счет чего достигается минимизация времени и средств, а все операции выполняются быстро и четко.

Схема забивки свай (технологическая карта)

Размеры и расчет

Обеспечить надежность фундамента позволяет точный расчет количества свай, диаметра их сечения и длины. При строительстве жилого дома в зависимости от типа почв используются железобетонные сваи с сечением 150-250 мм длиной от 3 до 10 м. Как известно, сваи должны опираться на твердые слои грунта – от этого зависит их длина.

Путем бурения геологической скважины устанавливаются особенности почвы, и определяется глубина залегания твердых слоев. Для расчета количества опор нужно знать массу дома. Например, глубина залегания твердых слоев на суглинистых почвах в среднем составляет 3,5 м, поэтому длина свай будет составлять 4 м.

Для подсчета веса дома нужно знать, сколько весит 1 куб. м материала, из которого он построен. В нашем случае это лиственница, 1 куб. м которой весит около 800 кг (узнать этот параметр позволяет специальная таблица, которую можно найти в свободном доступе для разных стройматериалов). Общая площадь дома – 60 кв. м. Общий вес объекта вычисляется произведением этих показателей. В итоге получается 50 тонн.

К этому весу следует прибавить массу ростверка, перекрытий, отделочных и прочих материалов. Вычисляя по объему, получаем еще 80 тонн. Следует прибавить 10 тонн на мебель и оборудование, используемое в доме при эксплуатации.

Сложив получившиеся показатели, получается 140 тонн. Около 30% от веса закладывается дополнительно для прочности, поэтому общий вес дома получится равным 182 т.

Свая длиной 4000 мм в зависимости от типа почв выдерживает нагрузку в пределах 10-40 тонн. Если взять усредненное значение в 20 тонн, то на строительство деревянного дома площадью 60 кв. м потребуется 9 свай.

После того как проведены расчеты, составляется схема забивки свай. Они обязательно должны приходиться на углы зданий, в местах пересечения несущих элементов.

Сечение сваи также определяет ее прочностные и несущие способности. Например, свая с сечением 150х150 мм рекомендована для сезонных построек, бань. Аналог с сечением 200х200 мм может применяться под строительство одноэтажных деревянных или каркасных домов. Для более внушительных объектов в 2-3 этажа, а также выполненных из строительных блоков или кирпича, требуются опоры с сечением 300х300 мм.

Как правильно забивают сваи

Свайный фундамент обустраивают там, где высока возможность деформации или разрушения постройки при наличии циклического замерзания/оттаивания грунта. Чтобы избежать негативных последствий этих процессов, сваи должны быть забиты на глубину, которая превышает уровень промерзания почвы. Кроме того, забивая сваи, необходимо пробить слабые грунты и достичь твердого основания.

Забивая опору на небольшую глубину, нужно быть уверенным в том, что она не уперлась в камень. Ведь при возведении постройки нагрузка на сваи возрастет и они постепенно погрузятся в почву немного глубже. При этом свая на камне погрузиться ниже не сможет, что вызовет перекос фундамента и всей постройки.

Обустройство свайного поля

Сваи могут располагаться по территории в шахматном порядке или параллельными рядами. Под большие здания принято размещать их в шахматном порядке, для небольших построек подойдет размещение в параллельных рядах.

Устройство свайного поля начинается с его проектирования, перед которым нужно обязательно провести геодезические изыскания. В ходе этих работ следует определить:

Силу сопротивления почвы.
Плотность грунта.
Глубину промерзания и высоту подземных вод.
Наслоение разных типов почв.

Далее, исходя из характеристик грунта, рассчитывают несущие способности забивных ЖБ свай, определяют их количество. Подбирают необходимый тип и размер опорных столбов.

В конце составляется план-проект свайного поля, который согласовывают с заказчиком. Эту сетку переносят на строительную площадку, и начинается работа по вбиванию или вкручиванию свайных столбов.

Железобетонные забивные сваи для фундамента

Последовательность погружения свай

Как выбрать?

Выбор того или иного способа забивки свай в первую очередь определяется особенностями грунта. Так, ударное оборудование недопустимо применять в почвах с твердыми вкраплениями (камнем, щебнем, гравием). Не подойдет метод забивания и при близком расположении стройки с эксплуатируемыми объектами, магистральными трубопроводами. Одним словом, там, где запрещены шумы и вибрации.

Метод вибропогружения оптимален для водонасыщенных и песчаных грунтов, однако недоступен, если речь идет о плотных и малоподвижных, тем более – скальных почв.

Немаловажным критерием выбора является расход свай и, соответственно, стоимость работ. Как правило, для помещений регулярной эксплуатации выбирать приходится между ЖБ и винтовыми сваями. Несущая способность железобетонных опор выше, однако они устанавливаются с тем же шагом, что и винтовые. То есть, сократить их количество не удастся.

А вот для грунтов со значительными перепадами высоты или на обводненных почвах лучше применять винтовые сваи. Железобетонные (даже при использовании составных модификаций) в данном случае имеют тенденцию проваливаться, чего не случается с винтовыми аналогами благодаря их более широкому основанию. Кроме того, последние можно нарастить до необходимой длины – до тех пор, пока основание не упрется в прочные слои.

Если сравнивать трудоемкость методик, то все сваи, устанавливаемые забивным методом, требуют меньшего времени на установку. Как правило, для этого на участок нужно лишь доставить спецтехнику, которая двигается по нему на гусеничном ходу. За смену такие установки способны забивать до 40 свай, то есть создавать целый фундамент в большинстве случаев.

Введение в грунт винтовых свай подразумевает использование электромеханического оборудования или ямобура, с помощью которых в монтажное отверстие устанавливается редуктор, он и обеспечивает вкручивание опор. Если к стройплощадке затруднен доступ или по другим причинам не удается воспользоваться специальным оборудованием, возможна ручная установка свай. Процесс получится длительным и трудоемким.

Достоинство свайного основания

Главное преимущество использования свай в строительстве заключается в надёжности фундамента относительно сезонного поведения грунта. От перепадов температур, замерзания и оттаивания почвы такие опоры исключают движение и разрушение строения. Объясняется это строго вертикальным погружением заготовок ниже уровня промерзания грунта. Погружение происходит одним из трёх способов:

если почва слабая – достигается глубина до плотного слоя;
если грунт плотный – применяется методика подмыва;
если работы проводятся зимой – используется паровая игла.

Во втором случае применяется гидрокоптер. Оборудование под сильным напором подаёт воду вдоль столба. А забиватель в размягчённую прослойку погружает сваю на нужную глубину.

В третьем варианте в области погружения свайного элемента предварительно пробуривается скважина. В неё опускается игла, через которую подаётся пар. Когда промёрзший пласт оттаивает, продолжаются забивные работы.

Установка паровых игл Источник kolymastory.ru

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.

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.

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.

Какие достоинства у буронабивных свай

Не каждый участок на местности может выдержать основание среднего строения. Поэтому некоторые из жителей будущих построек используют некоторые хитрости, чтобы возвести фундамент.

Самым выгодным и наиболее востребованным в наше время считается конструкция, в которой применяются буронабивные сваи.

Они замечательно укрепляют фундамент, имеют большую несущую способность, а также намного дешевле ленточных и монолитных аналогов.

Чтобы упрочить основу под дом, имеющий средний размер, вам будет достаточно полсотни шпунтов, поскольку одна из них способна выдержать около полутора тонн веса.

Их располагают немного ниже, чем уровень промерзания почвы и применяют гидроизоляцию в виде двух слоев рубероида. Она необходима, чтобы зимой сваи не вытолкало наружу. К тому же слой гидроизоляции в значительной мере снизит силу давления на сваи.

Такой способ возведения фундаментальной основы имеет следующие преимущества:

Нет опасности динамических воздействий на расположенные рядом строения;
Замечательно подходит рельефным, наклонным и неустойчивым почвам;
Окружающий ландшафт от такого вида фундамента не пострадает;
Любой удобный участок станет пригодным к строительству с основой, выполненной таким образом;
Возможность возводить любые типы строений (кирпичный, бревенчатый, каркасный);
С точки зрения экономии средств – самый дешевый;
Возведение возможно провести за неделю.

Согласитесь, что мало какой фундамент сможет похвастаться столькими преимуществами и достоинствами.