Способы монтажа строительных свай

В современном мире строительные технологии разнообразны и учитывают многие нюансы как возводимых сооружений, так и окружающей среды. Не стали исключением и технологии свайных фундаментов.

Монтажные работы по установке любых свай начинаются с разметки участка, подбора длины свай на глубину погружения (необходимо учесть, что многие опоры технически невозможно нарастить, а другие можно наращивать сколь угодно до самого дна кошелька), далее осуществляется погружение свай в грунт, обрезка оголовка сваи до необходимого уровня на поверхности и монтаж обвязки свай. Разница в монтаже свай разного вида заключается  в основном только  в методе погружения сваи в грунт. Вид сваи строго определяет способ её установки. С точки зрения применения усилия сваи в землю забивают, закручивают, заливают через скважины, вибропогружают, статически вдавливают и т.д. Требование к погружению опоры  на уровень ниже точки промерзания делает ручной труд нецелесообразным, да и в ряде случаев невозможным. Хотя, в некоторых странах с низкой стоимостью труда, погружение сваи в грунт осуществляется ручным, или точнее сказать, ножным способом, но рассматривать мы его детально не будем, надеясь, что вам не придется использовать этот способ, разве что приложим наглядную картинку.

 

В абсолютном большинстве случаев для монтажа свай используются разнообразные механизированные установки.

Забивной (ударный)  метод применяется для опор, отлитых из бетона и армированных стальными стержнями (железобетонные сваи). Суть метода: погружение  сваи в грунт под направленным динамическим усилием, которое формируется мощным молотом. Выполняется тяжелыми и мощными сваебойными установками на гусеничной или колесной базе. По воздействию  эти установки подразделяются  на оборудование  с дизельным, паровым  или гидравлическим молотом. Отметим, что в настоящее время чаще используются гидравлические механизмы ударного момента, в связи с преимуществами в эффективности и низкой шумовой нагрузки.

На саму сваю воздействует штанговый или трубчатый молот, сначала сваю забивают медленно (используя 50% мощности установки), чтобы контролировать угол наклона колонны, ускоряясь примерно с  2/3-1/2 сваи над поверхностью грунта и доводя использование мощности установки до 100%.  Надо отметить, что трубчатый молот имеет силу удара в два-три раза выше, чем штанговый. Основное преимущество забивного метода – относительная простота монтажа и возможность работы на любых грунтах.  От ударного разрушения сваю предохраняет специальный наголовник.  Оборудование дорогое в эксплуатации, поэтому не всегда оправданное с точки зрения экономики малоэтажного  и ландшафтного строительства. К тому же неплохо бы помнить о вибрационной нагрузке грунта в момент забивания сваи, которая  может оказывать разрушающее воздействие  на рядом стоящие здания (особенно старой застройки).

Буровой сухой метод используют для буронабивных свай на грунтах с низкой водонасыщенностью. Для этого к размеченному участку специальную буронабивную установку и начинают бурение скважины на длину опоры.  В полученное отверстие в земле медленно вставляют трубу, стыкуя по частям до необходимой длины обсадной колонны. Из полости трубы извлекают весь грунт. Полость трубы заполняют бетонным раствором не более чем 1 м, трамбуют бетонную смесь. Приподнимают трубу, снова заливают бетонную смесь, трамбуют и повторяют до тех пор, пока  уровень бетона в нижней  части трубы не составит  40 см. В 1,5-2 м от поверхности земли сваю армируют стальными прутами, оставляя над поверхностью колонны для будущего скрепления свай ростверком. Если в результате контроля при бурении скважины обнаруживаются плывуны или слои грунтов с повышенной влажностью, то обустройство буронабивной сваи сухим буровым способом невозможно, необходимо применить дополнительные влагозащищающие технологии, например, буровой метод с использованием обсадной колонны. В этом случае обсадная труба не вынимается из грунта, являясь дополнительной защитой от вымывания грунта от опоры. Или, буровой метод с применением бетонитового глинистого раствора, подающегося  по пустотелой штанге буровой установки при одновременном бурении скважины. При подаче глинистый раствор встречает сопротивление грунта, поэтому начинает подниматься под давлением обратно, кратковременно запечатывая стенки скважины глиной (создает «глиняную  трубу»), что позволяет не оставлять обсадную трубу в скважине. Плюсы бурового метода – вариативность при использовании на разных грунтах (можно устанавливать рядом с водоемами, например), способность выдерживать большой вес сваи. Минусы бурового метода  — большой расход бетона, использование дорогостоящей техники и высокая сложность расчетов и самой технологии.

На водонасыщенных почвах для крупных свайных стволов (до 3 т) удачно используют вибрационный метод погружения свай. Вибрационное погружение сваи значительно снижает силу трения между стенкой сваи и грунтом, к тому же дополнительно уплотняет грунт вокруг внешней стенки сваи, что придает дополнительную устойчивость свае.  Для данного метода монтажа применяют сваебойные машины с навесным оборудованием в виде низкочастотного, среднечастотного  или высокочастотного вибропогружателя. Вибропогружатель состоит из трех основных элементов: электрический привод, который приводит погружатель в действие,  вибратор с неотцентрированными разнонаправленными дебалансами (которые в процессе движения и создают вибрационные колебания) и жесткий наголовник, который фиксируется на голове железобетонной сваи и соединяет её с нагружателем. Конструкции вибронагружателей бывают двух типов: жесткие – в этом случае вибратор крепится напрямую к электроприводу, что снижает износостойкость вибропогружателя; подрессоренные – электропривод смонтирован на пружинах к платформе вибратора, что снижает разрушительное воздействие вибрации на двигатель, повышая срок эксплуатации оборудования.  Метод вибрационного погружения исключает наращивание свай в связи с частотными колебаниями в процессе погружения сваи, которые способны деформировать или разломать сварочный шов  и привести сваю в негодное состояние. Строители предпочитают метод вибрационного погружения  при работе с полыми сваями-оболочками, в т.ч. полыми стальными трубами (чем меньше сечение основания сваи по площади, тем быстрее и эффективнее вибропогружение сваи).  Очевидными достоинствами метода являются низкая шумность, отсутствие разрушительного эффекта на рядом стоящие здания, высокая скорость монтажа. Недостатком метода считают низкую эффективность работы с глиняными почвами, невозможность применения составных железобетонных свай, необходимость лидерного бурения на плотных грунтах с применением ударного метода на финальном этапе.

Статическое вдавливание – погружение сваи при помощи применяемого к ней постоянного вертикального  динамического усилия. Этот метод может быть применим для любых железобетонных свай и металлических шпунтов (с квадратным сечением, полые круглые сваи и сваи-оболочки). Монтаж проводится с использованием сваевдавливающих машин и установок. Оборудование состоит из опорной рамы, на которую установлен зажим  для крепления сваи. Гидроцилиндры, соединяющие зажимное устройство и раму, и гидравлические насосы, установленные на раме, обеспечивают давление, которое передается на сваю для погружения в скважину. Анкерные грузы, установленные на технике, обеспечивают достаточную массу машины для преодоления сопротивления возникающего в момент погружения сваи. Оборудование устанавливается на шасси (ходовая часть устроена по принципу шагающего шасси), позволяющее перемещаться по площадке. Использование метода оправдано в условиях  точечной городской застройки  при возведении многоэтажных зданий, производственных помещений и т.д. в связи с низкой шумностью, отсутствия разрушительного воздействия на окружающую среду, отсутствие осадки фундамента, точная глубина погружения (можно оценить несущую способность сваи по конечному усилию вдавливания), низкая подверженность сваи разрушению в сравнении с ударным методом, возможность устанавливать сборные железобетонные сваи с безметалльным стыком. Некоторые сваи, например пирамидальные с переменным сечением по длине, в принципе не могут устанавливаться никаким методом, кроме вдавливания.  Очевидный минус – дорогостоящая сваевдавливающая установка  в комплекте может достигать 400 т (4-5 груженых железнодорожных вагона), к тому же она негабаритна,  что вызывает большие трудности с перемещением и, как следствие, высокие транспортные затраты. Установка перевозится с объекта на объект в разобранном состоянии, что увеличивает период возведения свайного поля.

Особняком стоит монтаж винтовых свай – относительно новая технология монтажа свайного поля. Винтовые сваи быстро набирают популярность, вытесняя классические методы организации свайных фундаментов. Установка металлических винтовых свай ведется ручным гидравлическим инструментом или при помощи легкого  малогабаритного самоходного сваекрута. Ручной гидравлический инструмент состоит из трех основных частей: 1) источник энергии – маслостанция, 2) гидровращатель – исполнительный механизм, который вращает сваю и 3) рукава высокого давления с быстросъемными соединениями, которые подают от маслостанции  рабочую жидкость (специальное гидравлическое масло) в гидровращатель для приведения гидровращателя в работу. Самоходный сваекрут – это установка гидровращателя с рукавами высокого давления и маслостанции на шасси с пультом управления, позволяющая максимально механизировать ручной труд. Обе установки достаточно легко позволяют контролировать вертикальный уровень закручиваемой сваи в грунт, при этом обладают механизмом реверса сваи при необходимости, к примеру,  внесения корректив в разметку свайного поля.  Монтаж винтовой сваи осуществляется быстро, в зависимости от размера —  в течение  20 минут. Технология установки – проста и красива: в начале на поле наносится разметка свайного фундамента (участок не требует выравнивания),  на плотных грунтах для вкручивания сваи делается направляющий приямок 15-20 см, в который ставится свая, закручивается на заданную глубину или до упора в грунт, после закручивания всех винтовых свай строитель производит обвязку и на этом монтаж фундамент из винтовых свай окончен. Существенный недостаток монтажа фундамента из винтовых свай – это малая несущая способность самих свай, ограничение нагрузки —  не более двух этажей частного дома. С другой стороны монтаж винтовых свай  — простота исполнения, низкая трудоемкость,  невысокая стоимость машины для закручивания винтовых свай, невысокая  шумность,  бережное отношение к природе, возможность работы в стесненных условиях,  впечатляющая скорость установки и возможность организации фундамента  на любых неустойчивых почвах (торфяные, болотистые и т.д.), а также на участках со сложным рельефом. Бесспорно, в частном домостроении, в малоэтажном и ландшафтном строительстве монтаж винтовых свай является удачным решением.

Похожие записи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *