Что лучше: винтовые сваи или бетонные (забивные, буронабивные, сваи-оболочки)?
Забивные ж/б сваи в большинстве случаев работают как висячие, то есть их несущая способность обеспечивается в первую очередь трением по боковой поверхности. Следовательно, при проектировании фундамента на их основе необходимо дополнительно выполнять расчеты на воздействие касательных сил морозного пучения.
Морозное пучение связано с наличием в порах грунта воды и ее замерзанием.
На степень пучинистости влияют разные факторы, в том числе уровень расположения грунтовых вод. Так если он расположен выше отметки глубины промерзания, то выпучивание фундаментной конструкции может достигнуть нескольких метров. Кроме того, грунт в разных частях участка может подниматься на разную высоту, что усугубляет негативное воздействие на основание.
В результате с течением времени фундамент неравномерно деформируется, что вызывает крены, образование трещин и т.д.
В связи с этим согласно обязательному приложению Ж «Расчет свайных фундаментов на воздействие сил морозного пучения» СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты»: «при строительстве зданий и сооружений на свайных фундаментах в сезоннопромерзающих или искусственно замороженных пучинистых грунтах необходимо учитывать касательные силы морозного пучения. Расчет оснований и свайных фундаментов по устойчивости и прочности на воздействие сил морозного пучения грунтов следует производить при эксплуатации неотапливаемых сооружений, мачт линий электропередачи и мобильной связи, трубопроводов и др.».
К неотапливаемым сооружениям относят все строения, которые не оказывают теплового воздействия на грунт. Так как большинство строений на свайных фундаментах имеют высокий ростверк, и их пол не соприкасается с грунтом, они не оказывают теплового воздействия на грунт под ними.
Таким образом, для свайных фундаментов с высоким ростверком (исключением являются фундаменты из широколопастных винтовых свай, при установке которых лопасть располагается за глубиной промерзания, что позволяет ей противостоять негативному воздействию касательных сил морозного пучения) нужно обязательно выполнять расчет по устойчивости, подтверждающий, что удерживающие силы (собственный вес, полезная нагрузка, силы сопротивления, удерживающие сваю от выпучивания из-за трения ее боковой поверхности о талый грунт, лежащий ниже расчетной глубины промерзания) превосходят «выпучивающие» (касательные силы морозного пучения).
В случае касательных сил грунт примерзает к боковым стенкам фундамента, поднимая их за счет сил бокового трения, образовавшихся при смерзании. Примерзнув к стенкам фундамента, вспучивающийся грунт поднимает и фундамент, разделяя его на части. Эти силы могут достигать 5-7 тс на квадратный метр боковой поверхности фундамента.
Формула расчета имеет вид:
Расчеты на действие сил морозного пучения в средне- и сильнопучинистых грунтах показывают, что для уравновешивания касательных сил морозного пучения для пригруженных сооружений нужна заделка в непучинистые грунты на глубину равную слою сезонного промерзания. Для непригруженных и легких сооружений – на глубину не менее 2 толщин сезоннопромерзающего слоя.
При нормативной глубине промерзания 1,5 м, минимальная глубина забивки свай составляет в средне- и сильнопучинистых грунтах:
- для пригруженных сооружений – 3 м;
- для непригруженных и легких – 5,5 м.
Так как забивные сваи малого сечения устанавливаются с помощью малогабаритных сваебойных установок, часто они оказываются заглублены в грунт не более чем на 3-4 м, что создает серьезную угрозу безопасности.
Еще один важный аспект – сечение забивных железобетонных свай. Хотя ГОСТ 19804-2012 указывает минимальное допустимое сечение 200х200 мм. Тем не менее, строительные компании часто предлагают сваи сечением 150х150 мм, которых даже нет в нормативных документах. Если же такие сваи выполнены из бетона, марка морозостойкости которого ниже F100, то срок эксплуатации таких конструкций не превысит 5-6 сезонов.
Подводя итог, можно сделать вывод, что забивные железобетонные сваи, при условии их соответствия строительным нормам и правилам, – хорошее, но довольно дорогое решение для фундамента.
В качестве альтернативы могут быть использованы винтовые сваи. Конечно, это решение также имеет определенные особенности, с которыми необходимо считаться (подробнее «Минусы свайно-винтового фундамента»), однако если участь слабые и сильные стороны такой конструкции как на этапе проектирования, так и на этапе строительства, возможно не только избежать проблем, но и добиться увеличения показателей эффективности, срока службы и т.п.
Самые распространенные копры
Чаще всего используются навесные копры. Могут работать на тракторной базе, экскаваторной, автомобильной.
Копры на тракторе подходят для забивки свай до 12 м в рядовом или кустовом расположении. Копер на экскаваторе оптимален, когда длина свай до 16 м, при работе в котлованах. Копры на автомобилях удобны для небольших объемов забивки, рассредоточенных на больших площадях (прокладка трубопроводов, ЛЭП), при длине свай до 12 м.
Специалисты Компании «ООО Богатырь» – хорошо подготовленные и опытные профессионалы своего дела. Они прекрасно знают технологические тонкости погружения свай и выполняют свою работу качественно и в срок. Оставьте заявку и мы свяжемся с Вами.
Обустройство основания в вечномерзлых грунтах
Вечномерзлые грунты подразделаются на группы:
- мерзлая почва, промерзающая на глубину в зависимости от сезона;
- вечная мерзлота подразделяется на твердый и пластичный виды.
Особенности устройства свай в мерзлой почве
При устройстве основания в мерзлом грунте в летний и зимний периоды работы отличаются только применением менее мощного оборудования в теплое время года.
Для облегчения проведения работ и экономии топлива нужно предварительно утеплить место бурения. В качестве утеплителя используется: солома, ветки, опавшие листья, древесные опилки.
Особенности устройства свай в вечномерзлой почве
Рассмотрим, как устраивается свайное основание в вечной мерзлоте и чем отличаются методы по его установке от работ в мерзлой почве. О том, как проходят сваезабивочные работы и об особенностях строительства в вечной мерзлоте смотрите в этом видео:
Сваи в вечной мерзлоте должны вмерзнуть в грунт
Вечная мерзлота представляет собой очень плотный несущий слой, при бурении скважины его стараются не разрушить.
Если структура льда нарушилась, ее свойства восстанавливают до первоначальных параметров. Свая должна вмерзнуть в грунт, образовав единое целое с ледяным пластом.
В твердой мерзлоте распространен метод смерзания сваи с оттаявшим грунтом, оттаивания достигают с помощью напора горячего пара.
Промежуток времени между оттаиванием льда и погружением опоры не должен превышать 7-10 часов.
В пластичные грунты опоры опускают способом забивания или комбинацией бурения скважины с забиванием. Способ размораживания не подходит для данного вида из-за долгого срока замораживания оттаявшего слоя.
Методы погружения опор в грунт
Существует множество способов погружения голов свай в почву. Выбирается способ установки в зависимости от многих факторов: характеристик грунта, вида опоры, веса постройки, возможности применить определенный вид оборудования. Рассмотрим характеристики каждого метода при устройстве опор для фундамента.
Винтовой метод погружения
Винтовые сваи погружают в грунт винтовым методом
С помощью передвижных установок полые опоры со стальным наконечником завинчиваются в почву, их полость заполняется бетоном.
Установка для завинчивания устанавливается на автомобиль,который состоит из:
- четырех выносных опор, управляемых с помощью гидравлики;
- пульта управления;
- электрического двигателя;
- четырех захватов;
- привода, обеспечивающего вращение и наклон;
- гидросистемы;
- дополнительных вспомогательных устройств.
Используется винтовой метод для обустройства оснований линии радиосвязи, электрических передач и других конструкций.
Ударный метод
Опоры устанавливаются согласно проекту, на их головы надевается металлический наголовник, забивается с помощью ударной установки.
Виды установок:
- работающие на принципе воздействия на молот сжатого воздуха или пара (паровоздушные);
- энергия сгорающих газов приводит молот в рабочее состояние (дизельные);
- комбинирование вибрации и ударов (вибромолоты) со стороны голов;
- передающие колебательные, вибрирующие движения на опору (вибрационные).
Удерживает голову конструкции в вертикальном положении с помощью стрелы копр. Если опору нужно установить под наклоном, используют копры с наклонной стрелой. Копры применяются на рельсовом ходу и на базе тракторов, автомобилей, экскаваторов.
Вибрационный
Вибрационный метод эффективнее ударного
Погружающий с помощью вибрации механизм подвешивается к мачте виброустановки и качественно скрепляется вместе с наголовником опоры. Этот метод эффективнее ударного в несколько раз. Благодаря его использованию увеличивается скорость погружения, легче преодолевается плотность грунта, затрачивается меньше усилий.
Способ применяется:
- в пылеватой почве;
- в водонасыщенной мелкой почве;
- в песках.
Метод подходит для установки монолитных, полых опор, стального шпунта.
На глинистой почве и суглинке возникает снижающая несущую нагрузку почти на половину глинистая подушка. Чтобы восстановить несущие характеристики грунта, на последнем этапе установки (последние 15-35 см) головы опору забивают с помощью ударов.
Метод вдавливания
Короткую опору с трубчатым или сплошным сечением закрепляют в стреле установки в вертикальном положении, фиксируют на ее голове наконечник, который передает через блоки и полиспасты давление на опору, благодаря этому она поэтапно опускается в почву.
Способ подмывания грунта
Способом подмывания грунта сваи вбиваются намного быстрее, чем при других методах
Применяется для широких опор, устанавливаемых в супесях и песках на большую глубину. На опоре закрепляется несколько труб, из которых под высоким давлением выходит жидкость.
Почвенный слой у основания острия опоры и по бокам от нее размывается, она погружается в почву под воздействием молота и своего веса.
Когда перестают подавать воду, почва вокруг опоры уплотняется, ее несущие качества увеличиваются.
При таком методе скорость выполнения работ увеличивается на 1/3 по сравнению с другими методами, вследствие чего экономится расход топлива.
Использование электроосмоса
Установленную опору подключают к аноду (+) постоянной электрической цепи, следующую опору, готовую к монтажу, подключают к катоду (-). Пускают электрическое напряжение, вокруг опоры с положительным зарядом резко уменьшается влажность почвы, у сваи с отрицательным зарядом влажность почвы резко увеличивается.
В грунте с повышенной влажностью сопротивляемость грунта меньше, поэтому опора погружается быстрее с меньшими физическими и экономическими затратами.
Комбинированные способы
Комбинированные способы применяют в плотных грунтах
Комбинируя способы установки, можно снизить временные и экономические затраты на монтаж фундамента.
Ударный метод, комбинированный с вибрацией, применяется в плотных грунтах, до восьми раз увеличивает скорость выполнения работ.
Способ вдавливания при помощи вибрации исключает нарушение целостности опор, оптимально подходит для установки опор длиной до шести метров.
Способы погружения свай в грунт
Способы установки свай и оборудование, нужное для этого, ― это два взаимосвязанных фактора. Рассмотрим способы установки:
- — с применением сваебойных ударных машин;
- — с применением вибропогружателей и вибромолотов;
- — с применением машин вдавливающего действия;
- — с применением машин смешанного действия.
Это перечень категорий машин для установки готовых свай, а ведь есть ещё установка буронабивных (буроиньекцонных) свай. Устройство и установка таких свай осуществляется на месте производства работ. По материалу изготовления они относятся к железобетонным, а устанавливаются они таким образом: бурится скважина, туда вставляется арматура и набивается бетон. Отвердение и высыхание таких свай происходит прямо в грунте.
Правила при работе на зубчато-фрикционных лебедках
1. До начала работы на лебедке необходимо убедиться в исправности тормоза, а также проверить наличие и исправность защитных ограждений и кожухов — для приводных ремней и быстро вращающихся деталей.
2. Во время работы категорически запрещается:
а) поднимать груз, превышающий паспортную грузоподъемность лебедки;
б) на ходу надевать и сбрасывать приводные ремни, чистить и ремонтировать вращающиеся части;
в) хранить около лебедки горючее, смазочные и обтирочные материалы;
г) оставлять какие-либо предметы около движущихся частей;
д) пользоваться храповиком для остановки груза при его опускании;
е) удерживать груз на весу, не включив храповика;
ж) допускать к лебедке посторонних лиц.
Виды свай
Буронабивные сваи
Они имеют несколько разновидностей, основная из них – баретт. Преимущество этой разновидности заключается в том, что она обладает высокой несущей способностью. Форма буронабивных свай – прямоугольная. Баретт используют для равномерной передачи давления стен и предметов, находящихся внутри здания, на фундамент. Методов погружения буронабивных свай существует множество. Основные из них:
- Способ раскатки слоя грунта.
- Способ вибропогружения трубы для обсадки.
- Бурение происходит ударно-канатным способом.
Погружение буронабивных свай
Чтобы произвести бурение, используют специальный станок. Бурение происходит двумя способами: ударный, вибрационный. Затем происходит погружение свай (методы будут рассматриваться далее), их бетонирование
Внимание: при установке буронабивных свай нужно четко следовать точному алгоритму действий
Деревянные сваи
Их используют в местах со слабой несущей способностью слоя грунта. Материалом данных свай являются стволы сосен. Если невозможно найти данный материал, позволяется использовать стволы другого дерева – дуба. Перед установкой нужно запастись специальными инструментами, а точнее молотами:
- Паровоздушными
- Механическими
- Вибрационными
Погружение деревянных свай
При погружении концы свай делаются острыми. Также при погружении в почву, можно на концы свай надеть специальные башмачки, сделанные из металла. Бывает, что длины свай недостает. В этом случае применяют их наращивание.
Железобетонные сваи
Погружение железобетонных свай
Здесь все нагрузку конструкции передают на грунт. В данном виде свай в материале используется тяжелый бетон. Давление передается посредством трения железобетонных свай и слоя грунта. Метод погружения железобетонных свай – забивка. Забивка происходит молотом (гидравлическим). Материал вообще не деформируется, остается в прежнем состоянии без потери своих характеристик. Перед погружением железобетонных свай необходимо определить несущую способность почвенного покрова.
Трубобетонные сваи
Погружение трубобетонных свай
Используют для придания большой прочности основания дома. Для погружения применяют трубу (материал – сталь). Метод погружения – забивка. Для забивки трубобетонных свай используют пневмоударную машину. Используют в местах со слабой несущей способностью слоя грунта (глинистой, песчаной, влажной).
Шпунтовые сваи
Шпунтовые сваи
Их не используют для постройки обычного жилого дома. Они применяются для постройки временных конструкций, которые в будущем будут снесены. Шпунтовые сваи могут быть сделаны из разного материала, они бывают железобетонные, стальные, деревянные. При погружении их устанавливают рядом друг с другом для того, чтобы они не пропускали внутрь воду. Данная конструкция имеет название: шпунтовая стена.
Грунтоплавленые сваи
Перед погружением происходит нагрев почвенного покроя, из-за чего изменяются физико-химические свойства грунта. После данного процесса устанавливается нужная плотность грунтового слоя для дальнейшего погружения свай. Сначала делают дегидратацию, то есть отделяют молекулы воды от грунта (осушение). Затем происходит спекание – это делают для того, чтобы материал перешел в твердое состояние. Потом грунт подвергают плавлению. Далее над расплавом проводят гомогенизацию (нагревание) – данный процесс проводят для придания почвенному покрою однородности. После нагрева массу охлаждают. Грунт становится твердым и приобретает молекулярную кристаллическую решетку. После данного длительного процесса грунт приобретает необходимые для погружения свай физические, химические и механические свойства.
Погружение грунтоплавленных свай
Для строительства обычных жилых домов используются следующие виды свай: буронабивные, деревянные, трубобетонные. Изредка применяются грунтоплавленые. При установке данных видов свай следует соблюдать правила и иметь при себе специальные инструменты и оборудование.
