Строительство жилых домов и производственных сооружений во многом зависит от фундаментов на железобетонных сваях.
Сваи являются надежной опорой для зданий различного назначения на почвах, обладающих низкой стабильностью: глинистых и песчаных грунтах.
Установка свай также называется забиванием – ввиду способа их монтажа. Для создания механического воздействия на это железобетонное изделие (ЖБИ) задействуются специальные механизмы – копер, вибропогружатель, сваебойная установка.
Создаваемое ударное воздействие погружает железобетонную сваю в грунт вне зависимости от его плотности и текучести. Вопреки складывающемуся мнению затраты на получение такого фундамента (даже включая ростверк, связывающий отдельные сваи) будет меньше на треть от стоимости привычного бетонного фундамента.
Однако преимущественно эта технология применяется на участках местности, где зданий еще нет – для предупреждения негативного вибрационного воздействия на существующие конструкции.
Разновидности забиваемых в грунт ЖБИ
Фундаментные конструкции создаются с использованием одного из трех типов свай. Между собой они различаются материалом изготовления и имеют конструктивные особенности. Это:
Свая из древесины
Для изготовления применяются твердые породы на манер дуба, лиственницы или белой акации. Стержень из древесины с головной стороны укрепляется конусом из листового металла, обратная сторона окольцовывается металлом. Цель этого укрепления проста – усилить на время забивания.
Экспериментально установлено, что диаметр более 40 сантиметров и длина свыше 10 метров нецелесообразны с прочностной точки зрения.
Такие сваи монтируются группами, служа опорой для домов из пиломатериалов и зданиям каркасного типа.
Свая железобетонная
Создаваемая методом заливки бетоном металлической конструкции, свая получает форму квадратной или круглой балки. Силовую нагрузку воспринимает армирование – рассчитанный каркас из сталей особой прочности. Тело сваи создается из специальных марок цемента (М300 и прочнее).
Для усиления на конец сваи надеваются кольцевые элементы, которые не дают растрескиваться материалу. Металлический или иной конус не применяется ввиду прочности бетона.
Забивка железобетонных свай применяется для фундаментов жилых многоэтажных домов и различных производственных сооружений.
В чём преимущества ЖБ свай перед остальными? – читайте в статье
Свая металлическая
Этот вид выглядит как труба с наконечником для погружения и оголовком для ударного воздействия. Такая свая считается более долговечной, используется в строительстве частных домов.
На практике такие сваи чаще всего являются основой для зданий из пористых бетонов и кирпича.
Монтаж железобетонных свай
Установка железобетонных свай выполняется несколькими способами. Ключевое – в значительной глубине: будучи установленными глубоко под землей, сваи являются устойчивым основанием при затоплении местности (при напитывании влагой почвы) или очень сильном промерзании.
Чтобы основание сооружения оставалось целостным и не расходилось в разные стороны, разрушая стены и перекрытия, необходимо разместить сваи на определенной глубине.
На технологию монтажа в первую очередь влияет тип грунта, в зависимости от которого придется применять:
Забивание ЖБ свай
Ударный способ применяется на любом типе грунта, в том числе – замерзшем и каменистом. Дает результат вне зависимости от времени года, температуры и погодных условий. Алгоритм работы следующий:
– в размеченном месте монтируют копр или другое оборудование;
– доставленная свая поднимается и выставляется в соответствии с разметкой;
– сваебойная машина выполняет ритмичные удары по свае.
Забивка жб сваи выполняется до момента, пока она не займет заданное положение. Определяется наступление этого момента либо когда свая перестает забиваться, достигнув твердого слоя грунта, либо по достижении расчетной глубины.
Достоинства этого метода: универсальность в плане применимости и всепогодности работ, скорость операций.
Лидерное бурение
Заключается этот способ в предварительном бурении скважины, которая потом становится колодцем для забиваемой балки.
Достоинства этого метода: меньшие деформируемость сваи, вибрация почвы и общий шумовой фон, а также существенное снижение продолжительности выполняемых работ.
Способ хорош для установки свай в грунты каменистые, мерзлые или просто твердые. Для ускорения сроков работ в сыпучих почвах скважина работает как направляющая. При отсутствии качественных геологоразведочных работ или при сложном составе грунта предварительное создание скважины позволяет пробить проблемный слой и установить железобетонные сваи на расчетную глубину.
Способ вдавливания
Для такой операции применяется сваевдавливающая установка (сокращенно – СВУ). Она характеризуется высокой мощностью: давление, развиваемое машиной, может превышать 1000 тонн. Алгоритм работы следующий:
– в требуемом места располагается СВУ (существуют определенные нормы и требования в отношении размеров площадки для техники);
– свая подается в вертикальное положение;
– гидравлика СВУ вдавливает сваю в почву до достижения самой нижней точки, после чего отпускает вдавливаемую опору и возвращается к верхней части;
– цикл выполняется до достижения сваей необходимой глубины.
Вдавливание железобетонных свай очень подходит для участков, где уже существует много сооружений. Способ позволяет монтировать новые сваи на удалении всего в один метр от существующих инженерных сооружений любого типа.
Достоинства этого метода: почти полное отсутствие вибрации при работе, низкий уровень шума. Как следствие – возможность вести возведение зданий на почве, которая склонна к сползанию или является неровной.
Способ вибрационного погружения
Метод основывается на придании свае вибрационных колебаний низкой или высокой частоты. Эти колебания генерируются специальным оборудованием – квазистатической установкой, вибропогружателем или вибрационным молотом.
После того, как опора начинает подвергаться вибрации, на нее также начинает действовать динамическая нагрузка. В результате этого заостренный конец сваи углубляется в почву и проходит до нужной глубины проще, чем если бы к ней прилагалось только динамическое воздействие.
Способ хорош при строительстве на водонасыщенных почвах, а также грунте песчаном и с низкой плотностью. На грунтах плотных задействуется вибромолот: он также прилагает ударную нагрузку.
Алгоритм работы следующий:
– в оборудование, установленное по разметке, загружается свая, положение которой выверяется посредством нивелира;
-на сваю начинает воздействовать вибрация;
– на минимальной скорости сваепогружатель вдавливает опору в грунт.
Примечателен способ тем, что вокруг сваи создается небольшое уплотнение почвы, что повышает устойчивость и снижает дополнительные затраты.
Сваебойные машины
Заглубление сваи до нужной глубины требует специальных машин. Это – копр, бурильная и сваебойная установка, СВУ (колесная или гусеничная машина).
Основные представители:
Мачта копровая
Используется совместно с краном стреловым, выполняя роль направляющей для дизель-молота. Мачта является навесным узлом на СВУ – это не самостоятельная машина, а ее часть.
На стальной мачте размещаются гидравлические цилиндры. Мачта выполняет функцию удержания сваи и перемещения молота в продольно-возвратном направлении. Гидравлические цилиндры регулируют положение мачты в двух плоскостях для максимальной точности заглубления сваи.
Дизель-молот
Также именуется трубчатым молотом. Конструкция основывается на дизельном моторе (либо другом, в зависимости от решения производителя). Масса бойка молота составляет до 2 тонн. Он рассчитан на заглубление железобетонных свай массой до 5 тонн.
Постоянство работы молота обеспечивается охладительной системой принудительного типа. Она позволяет избежать перегрева как летом, так и зимой.
Машина сваебойная
Самостоятельный агрегат на колесном ходу. Оборудование установлено на платформе поворотного типа. Ее вращение обеспечивает установку в рабочей зоне до 5 опор, что позволяет завершить монтаж до 25 свай за рабочую смену.
Машина сваебойно-бурильная
Этот агрегат не только заглубляет сваи, но и выполняет бурение скважин под них. Получаемая глубина скважины – не более 16 метров. Предназначена машина для установки опор массой до 3 тонн.
Машина сваебойная универсальная
От остальных агрегатов отличается возможностью заглубления сваи в наклонном положении. Предназначается для работы с опорами длиной не более 12 метров и массой не более 5 тонн. Шасси – колесного типа, большое количество осей позволяет добраться до отдаленного строительного участка без дорожного покрытия.
Такое сваеуглубительное оборудование оптимизировано для работы на сложном рельефе местности.
- Установка копровая.
Такой агрегат заглубляет сваю ударным способом. Техника способна пробурить скважину с глубиной порядка 16 метров.
Копр задействуется для создания целых свайных сетей («свайное поле») с большой плотностью расстановки отдельных опор.
Достоинства и недостатки метода забивания свайных опор
Основное достоинство такой технологии заглубления отдельных свай – работа на любом типе почвы. Возможности строительства существенно повышаются при таком точечном воздействии, без дорогостоящих котлованов и потребности в огромном количестве бетона. Требуются только сваи длиной до 40 метров.
Большим достоинством считается работа круглогодично и круглосуточно. В сравнении с тем же бетонным фундаментом – независимость от погоды.
Позволяет сэкономить средства отсутствие необходимости в подготовительных земляных работах.
Скорость монтажа также идет в копилку: опора длиной 6-7 метров устанавливается за считанные минуты.
Основным недостатком является создание ударного и вибрационного воздействия на уже имеющиеся сооружения на соседних участках. Рядом стоящие здания получают серьезные динамические воздействия. Это приводит к отказу от ударного способа в плотных районах – в пользу способов вдавливания и бурения лидерного типа (со вспомогательной скважиной).
