Технология забивки железобетонных свай

Какими бывают сваи

Классификация свай производится по нескольким параметрам:

• конструкции – цельные или составные, выполненные из отдельных секций, с острием или тупым нижним концом (открытым, закрытым), с уширениями на разных уровнях или без них;
• по размеру – короткие (жесткие) и длинные (гибкие или средней жесткости);
• форме сечения – круглые и многоугольные, трапецеидальные, пирамидальные и конические, крестообразные, тавровые и двутавровые, сплошные и пустотелые, ровные и переменного поперечного профиля;
• материалу изготовления – деревянные, бетонные или железобетонные, из металла, грунтобетонные, комбинированные;
• характеру работы – висячие и опорные (сваи-стойки);
• технологии монтажа – забивные, винтовые, набивные (частотрамбованные, буронабивные), вдавливаемые;
• способу армирования – с поперечно и продольно установленными ненапрягаемыми или предварительно напряженными стержнями, расположенными в центре, по периметру или углам.

В зависимости от грунтовых условий, конструкции и высоты дома выбирают различные типы свай. К примеру, в качестве свайного фундамента на вечномерзлых грунтах, а также в районах с сейсмичностью, превышающей 6 баллов, не допускается использовать сплошные железобетонные стволы без поперечного армирования. А круглые полые жб сваи великолепно проявляют себя в условиях сейсмичности 7 и более баллов, но использование такого фундамента при строительстве гидротехнических сооружений не допускается.

Назначение и виды свайопределяют вариант их изготовления – в заводских условиях, на площадке или непосредственно в грунте.

Сваи-стойки представляют собой столбы, проходящие сквозь слабые слои и опирающиеся непосредственно на плотные грунтовые пласты. К висячим сваям относятся стволы, передающие нагрузку от сооружения на сжимаемый грунт через свои боковые поверхности.

Для погружения свайного фундамента до необходимой отметки забивным или вдавливаемым способом используют специальное оборудование – молоты, копры или другие установки ударного и вибрационного действия. Они бывают:

• гидравлическими;
• механическими;
• дизельными;
• пневматическими и т.д.

Набивные типы свай выполняются с предварительным бурением скважин или забивкой полых труб в грунт, который в процессе углубления удаляется разными способами. Образованное отверстие впоследствии заполняется бетонным раствором. В зависимости от технологии производства работ и характеристик грунта, оболочки вынимают или оставляют в качестве обсадки. Часто конструкция буронабивных свай предусматривает устройство уширенной пяты, увеличивающей несущую способность фундамента. Отверстие в нижней части образуется механическим путем (разбуриванием) или посредством камуфлетного взрыва.

Винтовые сваи изготавливают из железобетона, либо металла. Они состоят из ствола и винтовых лопастей, расположенных на установленном в нижней части башмаке-наконечнике. Столб может быть как пустотелым, так и сплошным или заполненным бетоном, а лопасти – литыми стальными или чугунными, сварными металлическими и даже пластмассовыми.

Одним из видов свайных фундаментов являются шпунтовые стенки, выполненные из дерева, а также стали или железобетона. Сваи устанавливаются вплотную друг к другу, создавая водонепроницаемое ограждение.

Деревянные сваи

Для деревянных свай используют длинномерную древесину ели и сосны. В определенных ситуациях допускается применять дуб, лиственницу или кедр. В качестве материала выбирают прямоствольные бревна, очищенные от коры. При значительном заглублении допускается выполнять наращивание деревянных свай по длине до 3-4 элементов.

Нижнюю часть стволов заостряют, а в случае погружения в каменистые или слишком плотные грунты – на нее надевают защитные металлические башмаки. Сверху на бревна устанавливают бугель, представляющий собой кольцо из металла. Он предохраняет дерево от возможного разрушения ударным молотом.

Железобетонные сваи

Сборные сваи изготавливаются на заводах, а монолитные – непосредственно на площадках в соответствии с проектом. Арматура может быть обычной, либо предварительно напряженной, а для заливки применяют тяжелые бетоны с соответствующими показателями по морозоустойчивости.

Металлические сваи

Для свай используются трубы, сварные конструкции или прокатный профиль. Изделия небольшого диаметра допускается погружать закрытыми снизу коническими наконечниками. В качестве защиты от коррозии поверхность металлических свай обрабатывают:

Виды опор

В малоэтажном частном строительстве используют такие виды свай:

Железобетонные

Отличаются повышенной несущей способностью: до 60 т на один стержень, погруженный в твердую почву. Могут иметь квадратное, круглое, полое и тавровое сечение. По способу устройства железобетонные опоры бывают монолитные и составные.

Служат 50–150 лет. Период эксплуатации зависит от исходного качества бетона, а также содержания солей и минеральных веществ в почве. Подробнее о ж/б сваях читайте здесь.

Металлические

Стальные трубы, швеллеры, рельсы и другие виды металлопроката. По типу сечения сваи могут быть трубчатыми, Н-образными, цельными, с глухим концом. Изделия по длине различаются на короткие, длинные и составные.

По типу конструкции могут быть:

• анкерными,
• корневидными,
• коническими,
• а также в виде колон.

Период службы – от 40 лет: зависит от качества гидроизоляционного слоя, а также условий эксплуатации. Более подробно расскажет эта статья.

Деревянные

Используются для строительства срубов и каркасных сооружений. Деревянные забивные опоры изготавливают из лиственницы, кедра, дуба и других твердых пород.

Традиционно используют деревянные сваи с диаметром сечения 30 – 40 см и длиной 3 – 8 м. Для устройства фундамента на твердых почвах конструкцию стержней усложняют стальным наконечником.

Преимущества деревянных свай:

• экологичность,
• простота монтажа,
• дешевизна.

Разновидности свай

Если рассматривать все категории свайных фундаментов, забивные считаются одними из наиболее прочных и надёжных. Они относительно крепко держатся в грунте, поэтому и применяются для монтажа тяжелого ростверкового основания.

Кроме этого, такая технология признаётся самой старой и распространённой во всём мире. На настоящий момент различают 3 категории свайных фундаментов:

1. Общестроительный. Широко использующийся для частного сектора.
2. Мостовой. Применяющийся для возведения конструкций мостов.
3. Электротехнический. Для монтажа каркаса гидроэлектростанций.

Опоры с квадратным сечением очень популярны

Все они отличаются друг от друга, отталкиваясь от характеризующих особенностей материала, из которого они изготовлены: железобетон, металл, древесина. Дополнительно присутствует классификация по типам арматуры (с напряжением или без него), а также по поперечному сечению (круглые полнотелые, полые или прямоугольные).

Технология для изготовления при этом может быть использована сборная или монолитная. Широкую популярность получили опоры квадратного сечения. При этом нужно правильно сделать выбор между видом арматуры, использовать элементы с напряжением или без.

Требования ГОСТ

Фундамент является капитальным строением, напрямую отвечающим за целостность несущих стен любого строения, поэтому для подбора материалов, применяемых для его монтажа, требуется строгое соблюдение официальной документации, характеризующей характеристики изделий.

Материалы деревянных изделий подбираются по соответствию с ГОСТ 9463-88. Для железобетонных существует широкий перечень нормативной документации:

• ГОСТ 1980479-2012 – общая техническая информация.
• ГОСТ 19804.4-78 – прямоугольные сплошные не армированные.
• ГОСТ 19804.2-79 – прямоугольные сплошные с арматурой, расположенной поперёк.
• ГОСТ 19804.3-80 – прямоугольные сплошные с закруглённой полостью и арматурной сетью.
• ГОСТ 19804.5-83 – пустотелые, закруглённого сечения.

Различия по материалу и внешнему виду

Металлические сваи распространены в индивидуальном строительстве

Как говорилось ранее, забивные сваи могут быть выполнены из 3 видов строительного материала: дерево, металл и железобетон. Первые изготавливаются из твёрдой породы дерева: кедра, дуба, лиственницы. На конце устанавливается конический наконечник, надетый на забиваемый конец сваи.

Верхняя часть стягивается с помощью кольца, предохраняющего древесину от растрескивания от удара молота. Изделия такого типа встречаются длиной до 15 м и шириной до 0,4 м. Если этого требует ситуация, могут применяться комплекты из нескольких деревянных опор, связанных вместе и забиваемых, как один элемент.

Металлические сваи являются самыми распространёнными в современном индивидуальном строительстве. Уникальность заключается в большем сроке эксплуатации по сравнению с деревом и простотой забивки по отношению к железобетону. Зачастую они изготавливаются самостоятельно, а забиваются в почву с помощью обычного молота.

Возведение свайного фундамента с использованием железобетонных изделий различается по внешним характеристикам: разный диаметр и форма столба: квадрат, прямоугольник, круглые или двутавровые опоры.

Процесс забивки ж/б свай – этапы

Если рассматривать целый процесс погружения свай, то его можно описать несколькими последовательными этапами:

1. доставка. Железобетонные сваи достаточно тяжкие изделия, которые нужно привезти, выгрузить и расположить на строительном участке так, чтобы минимизировать их перемещения в процессе забивки;
2. разработка плана трудов. С учетом места расположения сваи и проекта работы, разрабатывается маршрут движения копера и молота по участку;
3. подготовка участка. В частности: вывоз мусора, удаление деревьев, выравнивание (если намечается) и т.п. В некоторых случаях перед установкой свай выполняется рытье котлована;
4. разметка места установки свай;
5. нанесение разметки на сваю. Разметка наносится ослепительной краской с шагом в 1000 мм. Наличие меток позволяет контролировать степень и скорость заглубления сваи в почву;
6. настройка оборудования;
7. забивка свай избранной технологией.

Примечание. В ходе монтажа каждой сваи выполняется контроль уровня ее отклонения от вертикальной оси. Допустимые отклонения содержатся в документе («Контроль качества возведения фундаментов из забивных и буронабивных свай»).

Методика проведения испытаний

Важно, чтобы нагружение испытуемой сваи происходило равномерно. Не следует допускать ступенчатые нагрузки или удары

При разработке программы определяется величина максимальной нагрузки. В процессе испытаний обеспечивается усилие, которое не должно превышать 1/10 от расчетной величины.

При работе на крупнообломочных грунтах заглубление натурных свай можно допускать в три ступени. Это же правило касается и плотных песков, глинистых грунтов плотной консистенции.

Если диаметр сваи больше 80 см, можно производить испытания отдельно для ее нижнего конца и боковой поверхности.

Обязательно оформляются отчеты об испытаниях – определяются и фиксируются показания приборов на каждом из этапов нагружения. Первый отчет формируется еще до начала действия нагрузки. Второй – сразу после начала нагружения, далее – через определенные интервалы времени, в соответствии с разработанной программой.

Важно учитывать, что показания приборов не должны отличаться более следующих значений:

• 20 % при осадках более 5 мм,
• 30 % при осадках 1-5 мм,
• 50 % при осадках менее 1 мм.

В качестве критерия условной стабильности принимают осадку оборудования на текущей стадии нагружения, если за час она не превысила 0.1 мм, при условии, что под нижним концом – грунты, относящиеся к тугопластичной категории. Если почвы глинистые или сыпучие, временной интервал увеличивают в два раза.

Важно довести нагрузку до такой величины, чтобы полная осадка натурной сваи происходила за 40 минут или более. Если в работе свая-зонд или эталонная, то это время должно составлять более 20 минут

Если осадки меньше, проверка должна продолжиться не менее 5 часов, даже если достижение принятой условной стабилизации произошло ранее. Это правило является обязательным, если в программе не предусмотрен другой временной интервал.

При работе с плотными или крупнообломочными грунтами важно, чтобы нагрузка была доведена до программных значений. Однако она не может быть меньше полуторного значения показателя, который способна выдерживать свая по документации

Также она не должна быть больше расчетного сопротивления материала ствола сваи.

Применение

Любая из железобетонных свай используется для опоры фундамента и углубляется до уровня высокоплотного грунта. Если подошва расположена в грунте не очень хорошо, то фундамент не будет довольно устойчивым, что станет причиной проседания почвы под массой постройки.

Составные сваи используются при неустойчивости верхнего слоя грунта стройплощадки: если он имеет большую толщину, нежели длина свай. Как правило, не допускается опирание основания сваи на такие неустойчивые грунты, как заторфованная почва, торфяники, текучая и сильносжимаемая глинистая почва, илистые грунты. В вышеназванных почвах только свайный фундамент будет обладать устойчивостью и необходимой несущей способностью.

Изделия из железобетона обустраивают фундаменты из свай на объектах. Такие же конструкции довольно часто используются у строительных компаний, которые не имеют копровой установки.

Стандартная грунтовая свая имеет длину 12 метров. Составные железобетонные сваи применяются также при невозможности использования обычных свай из-за геологических условий. Такие сваи используются, к примеру, в строительных работах, производящихся на территории Москвы, для фундаментов жилых домов, промышленных зданий и разнообразных построек гражданского предназначения.

Целью железобетонной сваи является передача вертикальных нагрузок. Это позволит избежать усадки сооружения во время постройки и эксплуатации.

В грунте можно использовать не один, а все виды при условии, что на необходимой глубине грунта находится слабый слой породы и провести опору невозможно.

Прежде чем приступить к работе, составные сваи должны пройти статическое испытание, которое покажет возможности выдержать виды нагрузки. Нагрузочный тест-драйв проходят и стыки соединений. При строительстве фундаментов применяются такие сваи, как висячие и сваи-стойки.

Погружение свай завинчиванием

Метод основан на завинчивании стальных и железобетонных свай со стальныминаконечниками с помощью установок, смонтированных на базе автомобилей или автомобильных тягачей.

Метод – применяют главным образом при устройстве фундаментов под мачты линий электропередачи, радиосвязи и других сооружений, где в достаточной мере могут быть использованы несущая способность винтовых свай и их сопротивление выдергиванию. Эти установки имеют рабочий орган, четыре гидравлические выносные опоры, привод вращения и наклона рабочего органа, гидросистему, пульт управления и вспомогательное оборудование.

Конструкция рабочего органа позволяет выполнять следующие операции: втягиватьвинтовую сваю внутрь трубы рабочего органа (предварительно на сваю надевают инвентарную металлическую оболочку), обеспечивать заданный угол погружения сваи в пределах 0…450 от вертикали, погружать сваю в грунт путем вращения с одновременным использованием осевого усилия, при необходимости вывертывать сваю из грунта. Вращение рабочего органа и его наклон осуществляют от коробки отбора мощности автомобиля через соответствующие редукторы.

Рабочие операции при погружении сваи методом завинчивания аналогичны операциям, выполняемым при погружении свай методом забивки или вибропогружением. Только вместо установки и снятия наголовника здесь надевают и снимают оболочки.

Технология возведения

1. К свае, за выступающее в верхней части металлическое «ухо», крепят трос и поднимают ее с помощью лебедки.
2. Столб помещается в погружную установку (в отверстие в нижней части молота).
3. Молот начинает забивать столб. После нескольких ударов, сваебойная машина останавливается, мастер производит замер с помощью уровня, чтобы выяснить, не произошло ли отклонения от вертикали.
4. Если наблюдается уход сваи в сторону, она извлекается при помощи все той же лебедки, причина отклонения устраняется (обычно это камень или более плотная часть грунта, которая подкапывается) и производится повторная попытка погружения.
5. Также направление движения столба может быть откорректировано сваебойной машиной, которая способна изменять свое положение, подтянув погружаемый столб в нужную сторону.

Монтаж ростверка

Частым элементом фундаментов на забивных сваях является особая обвязка оголовков железобетонных опор, называемая ростверком. Его наличие позволяет получить своего рода связку всех отдельных опор в единое целое и значительно повысить прочность основания. Кроме этого на ростверк гораздо проще выполнить кладку таких строительных материалов, как кирпич или блоки различного состава.

Забивной фундамент с ростверком изготавливают в трех вариациях:

1. С заглубленной обвязкой;С поверхностным ростверком;С ростверком, приподнятым от земли на тот или иной уровень.

Изготовление каждого последующего вида из перечисленных значительно сложнее предыдущего.

Проще изготовить углубленный ростверк для фундамента на забивных сваях. Он представляет собой простой армированный ленточный вид основания дома. Надземный вариант предполагает монтаж щитовой опалубки.

Для получения воздушного (приподнятого) ростверка часто железобетонную ленту заменяют стальным прокатом того или иного профиля, а также деревянным брусом сечением не менее 150х150. Такой фундамент на забивных сваях удобен при строительстве частных домов из дерева в два или три этажа.

Если планируется строительство на слабом грунте, то лучше всего в качестве основания выбрать фундамент на забивных сваях. Для того чтобы была возможность выдержать здание, основанию нужна опора, но на проблемном грунте найти ее сложно, поэтому нужно искать более плотную почву глубже, что и делается с помощью установки свай.

Преимущества и недостатки применения забивных ж/б свай

Фундамент на забивных ж/б опорах используют как для жилых частных домов (из дерева, кирпича и бруса), так и для хозяйственно-бытовых конструкций (беседок, бань, гаражей, сараев, ограждений и летних кухонь). Основанием для выбора забивных свай служит не только проблемный грунт, но и особенности рельефа (склоны, овраги, ямы). Преимуществами фундамента из забивных свай являются:

• Эффективность. Часто являются единственным подходящим способом (на участках с уклоном, болотистых). Единственное ограничение — скалистые грунты.
• Скорость. Основание возводится за 1 день (на обустройство обычного основания тратится 5-7 дней). Строительство можно продолжать в день возведения (после заливки обычного фундамента приступать к возведению стен можно через 20-25 дней от заливки).

Описание и применение

Технология буронабивного фундамента из свай со связывающим ростверком, описывается в строительных правилах СП 50-102-2003. Несколько основных методик устройства буронабивных фундаментов:

• Использование непрерывного шнека (НПШ) с одновременной подачей бетонной смеси снизу вверх скважины через технологический клапан.
• Защита от разрушения стенок отверстия в грунте путем создания противодавления бетонитового раствора.
• Применение обсадных труб погружаемых и извлекаемых вибропогружателями или «дрейтеллером» (вращающим погружателем).

По каждой из технологий бетон подается в скважину, с заранее установленным в ней армированием и схватывается непосредственно в грунте. На сыпучих, подвижных, влажных грунтах, при частном строительстве, обязательно применяются обсадные трубы, удерживающие бетон в скважине. После затвердевания бетонной смеси, трубы аккуратно извлекаются или оставляются в качестве несъемной опалубки.

Буронабивные сваи применяются, когда затруднено использование других типов свайных фундаментов:

• в городе, где шум при забивке может оказать негативное влияние на окружающих жильцов;
• на заболоченных, слабых грунтах, кода требуется добраться до жестких слоев;
• при возведении сооружений на площадках с крутым уклоном;
• в промышленном строительстве.

Буронабивной фундамент обязательно делается с ростверком, представляющим собой раму из армированного бетонного монолита, соединяющую оголовки свай. Это делается для равномерного распределения давления на каждый элемент основания. Получается прочный ленточный фундамент с буронабивными сваями, который может применяться на сложных грунтах.

Необходимость сруба оголовков

Есть несколько видов свайных конструкций, отличающихся назначением. У них свои особенности, положительные, отрицательные стороны. Виды фундамента свайного типа:

забивной. Введение свайных элементов в грунт выполняется физической силой. Вспомогательный инструмент — механические и ручные молоты-копры. В промышленных масштабах прибегают к вибрационным механизмам и оборудованию, своим весом вдавливающим опору в полость земли;

Забивные

буронабивной. Предварительно выполняется бурение скважины нужной глубины и сечения. Ее размеры зависят от габаритов сваи. В отверстии создается армирующий каркас. Выполняется заливка бетонного раствора;

Буронабивные

винтовой — труба, один край которой выполняется заостренным. Вокруг него предусматривается спиралевидный лепесток. Методика введения винтовой конструкции — вращение опоры вокруг своей оси. Применяется сваекрут. Свайный элемент, углубляясь в полость земли, работает как штопор, вкручивающийся в пробку.

Винтовые

Глубина введения фундаментной опоры, ее высота над уровнем земли регламентируются проектом капительного строения. Эти значения полностью зависят от глубины залегания грунтовых водных прослоек и точки промерзания почвы. Учитывается масса будущего строения и климатические особенности местности, на которой предполагается строительство.

Свайные конструкции — опоры для верхней обвязки фундамента или ростверка. Последние передают нагрузку от здания. Оголовки должны находиться на одном уровне.

Достижение ровности и одинаковой высоты выступающих опор над уровнем земли — нереальная задача. Разница по высоте свай может равняться десяткам сантиметров. Строители прибегают к срезке опорных элементов до одного уровня.

Главные достоинства метода забивки

Чтобы стало ясно, нужна ли установка свай на вашем строительном участке, необходимо предварительно ознакомится с некоторыми особенностями такого фундамента. Среди основных достоинств стоит выделить:

• При использовании качественных опор, а также их правильной установке можно существенно сэкономить. Для забивки применяется высокоэффективное оборудование, существенно ускоряющее рабочие процессы. Установить сваи можно не только на песчаных и заболоченных территориях, но также и на землях с высокой плотностью.
• Если использовать метод забивки, можно свести к минимуму предстоящие затраты. Нет необходимости в бурении грунта на строительном участке, не нужно заранее выравнивать поверхность, убирать бугры и различные дефекты. При выполнении мероприятий не используется большое количество специальной техники.
• Применяя такую технологию, возможно использование различных видов опор.
• Перед началом работ не надо выполнять предварительную проверку грунта. Все необходимые испытания осуществляются в процессе установки.

Забивка железобетонных свай существенно повышает прочность и надежность всего сооружения. Созданный фундамент на железобетонных опорах прослужит долго без изменения первоначальных характеристик.

Разметка точек установки свай

Для того чтобы фундамент из железобетонных свай имел максимальную прочность и при этом стоил как можно меньше, необходимо правильно рассчитать требуемое количество опор и выполнить предварительную разметку точек их установки. Известно, что несущая способность жб сваи для фундамента может достигать 40-60 тонн.

Исходя их данного параметра, необходимо выполнить простейшие расчеты, разделив общую массу конструкции дома на соответствующий прочностный параметр одной опоры. При выполнении вычислений свайных фундаментов необходимо правильно определить предполагаемый вес дома. В эту величину входят следующие параметры:

Расчет количества свай

1. Вес материала всех стен и перегородок, вычисляемый как произведение необходимого количества кладочных элементов на массу одного из них.Вес перекрытий – балок, чернового и чистового пола и потолка первого и второго (при наличии) этажей.Вес отделочных материалов для наружной и внутренней отделки стен.Вес кровли с учетом массы всех стропильных балок, обрешетки, того или иного кровельного материала.Предполагаемый вес мебели, бытовой техники, предполагаемой к установке в строящемся доме, а также окон и дверей того или иного типа, возможного остекления балконов, лоджий, зимнего сада и т.п. конструкций.

Все вышеперечисленное возможно учесть лишь при наличии качественного, всесторонне продуманного и просчитанного проекта строительства. В противном случае, при замене, например, одного вида кровельного материала на другой, имеющий более высокую массу, фундамент из жб свай может достичь своего предела прочности и несущей способности опор будет недостаточно.

Определив необходимое количество точек установки элементов фундамента на забивных сваях, и зная периметр наружных стен и несущих перегородок, определяем шаг установки опор. Для этого необходимо лишь разделить периметр всех вертикальных конструкций на количество свай. Исходя их полученной величины, выполняем разметку свайного поля.

Разметка территории под забивные сваи

Точки под забивные сваи для фундамента на поверхности почвы удобно указать, выкопав неглубокие, в штык лопаты, углубления вдоль линий расположения внешних стен дома и несущих перегородок. Следующий этап – доставка в необходимом количестве жб сваи для фундамента с установкой их в грунт.