Устройство свайных фундаментов. Виды свай. Их работа. Виды технологий погружения забивных свай. Их оценка

Для погружения деревянных свай могут применяться^[2]:

• Паровоздушные молоты: одиночного и двойного действия.
• Механические молоты.
• дизель-молоты.
• Вибромолоты.
• вибропогружатели.

Нижний конец  сваи заостряется — в виде пирамиды (трёхгранной или четырёхгранной). В целях предохранения заострённых концов свай при погружении в плотный или каменистый грунт, на них надевают металлические башмаки^[2] — из листового металла или литые из чугуна. Верхний конец сваи с этой же целью защищается бугелем. 
В случае, когда длина брёвен недостаточна или когда ограничена высота (например, под существующим мостом), используют наращивание свай.

Железобетонные  сваи

Железобетонные  сваи — изделия, при создании которых применяется тяжёлый бетон. Забивные сваи, за счёт опорного давления, передают на грунт нагрузку от свайного фундамента. Так же нагрузка передаётся за счёт бокового трения поверхности свай об уплотнённый грунт.

Существуют несколько  типов свай. Железобетонные сваи с  сечением 30x30 см имеют длину до 12 м; если сечение составляет 35x35 см либо 40x40 см — до 16 м. Сваи забивные могут быть и составными, что увеличивает их длину.

Практические  все возводимые сегодня фундаменты используют сваи, поскольку это значительно  упрочняет и повышает качество сооружения. Сваи забивные погружаются в грунт  путём забивки. Копровая установка с дизельным или гидравлическим молотом погружает сваи быстро и эффективно, без их деформации и потери эксплуатационных характеристик.

Шпунтовые сваи

Шпунтовая стенка стройплощадки

При возведении гидротехнических сооружений, опор мостов и набережных^[3], а также при разработке траншей и котлованов для обустройства временных или постоянных ограждений применяются шпунтовые сваи — из железобетона, дерева или стали.

Погружённые в  грунт (при помощи копра или вибропогружателя) и установленные вплотную друг к другу, они образуют устойчивое водонепроницаемое ограждение, называемое шпунтовой стенкой.

Трубобетонные сваи

Сущность метода формирования забивных трубобетонных  свай заключается в операции заполнения полости забитой в грунт стальной трубы с конусным наконечником бетонной смесью. Забивка труб производится с помощью пневмоударной машины.

Технология позволяет  выполнять как вертикальные, так  и наклонные сваи в стесненных условиях, где применение тяжелой  строительной техники невозможно или  связано с дополнительными затратами. В зависимости от характера нагрузки, сваи могут быть армированными.

Габариты комплекта  оборудования пневмоударной машины позволяют выполнить забивку свай в непосредственной близости от существующих сооружений в неустойчивых песчаных насыпных, обводненных грунтах и в дно водоема.

 

4. Работа свай  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

В зависимости от характера  работы в грунте различают два вида свай: сваи-стойки и висячие сваи. Сваи-стойки своими концами опираются на прочный грунт, например, скальную породу и передают на него нагрузку. Их применяют, когда глубина залегания прочного грунта не превышает возможной длины сваи. Свайные фундаменты на сваях-стойках практически не дают осадки. Если прочный грунт находится на значительной глубине, применяют висячие сваи, несущая способность которых определяется суммой сопротивления сил трения по боковой поверхности и грунта под острием сваи.

А) - висячие сваи; 
Б) - сваи-стойки; 
1 - плотный известняк; 
2 - суглинок илистый пластичный; 
3 - ил; 
4 - илистый песок; 
5 - торф; 
6 - растительный слой; 
7 - ростверк. 
 

5. Технология погружения  забивных свай

    Для внедрения готовых свай в грунт  используются следующие технологии: ударное погружение; вибропогружение; вдавливание; завинчивание. 

    Вид продукции: Внедряется в грунт вертикальными  ударами молота несущий элемент, заданной несущей способности.  

    Состав  процесса: доставка свай. Раскладка  по месту погружения, погружение до расчетного «отказа», срезка голов  по проектную отметку.

    Вход  в процесс: приняты предыдущие работы.

    Испытаны  пробные сваи. На получение «отказа» и на время погружения. «Отказ»  погружение сваи от одного удара серии  из 10ти ударов. 

    Ресурсы:

    Материалы: Сваи

    Железобетонные  сваи:

Поперечное сечение  свай- квадратное, 300х300 мм. Трубчатые сваи диаметром 400-800 мм. Длина свай составляет 5-16 метров. Также используются трубчатые сваи- оболочки диаметром 1200-6000 мм.

    Техника: СПУ (сваепогружающая установка)

    СПУ включает в себя:

• Копер – навеска молота. Придание свае заданного направления.
• Молот – вертикальными ударами погружает сваю.

    Используются  дизельные молоты.

• Штанговые
• Трубчатые

 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

          6. Виды технологий погружения забивных свай.

    7. Ударная технология погружения 

    Ударный метод основан на использовании  энергии удара, под действие которой  свая своей нижней заостренной частью внедряется в грунт. По мере погружения она смещает частицы грунта в  стороны, частично вниз или наверх. В результате погружения свая вытесняет  объем грунта, практически равный объему ее погруженной части. Ударную  нагрузку на оголовок сваи составляет 2..3 диаметра сваи.

    Ударную нагрузку на оголовок сваи создают  специальные механизмы:

    Паровоздушные молоты, которые приводятся в действие силой сжатого воздуха или  пара, непосредственно воздействующих на ударную часть молота.  

    Ударную нагрузку на оголовок сваи создают  специальными механизмами - молотами самых  разных типов, основными из которых  являются дизельные.

    На  строительных площадках применяют  штанговые и трубчатые дизель-молоты.

    Ударная часть штанговых дизель-молотов - подвижный цилиндр, открытый снизу и перемещающийся в направляющих штангах. При падении цилиндра на неподвижный поршень в камере сгорания смеси энергия подбрасывает цилиндр вверх, после чего происходит новый удар и цикл повторяется.

    В трубчатых дизель-молотах неподвижный цилиндр, имеющий шабот (пяту), является направляющей конструкцией. Ударная часть молота - подвижный поршень с головкой. Распыление топлива и воспламенение смеси происходит при ударе головки поршня по поверхности сферической впадины цилиндра, куда подается топливо. Число ударов в 1 мин у штанговых дизель-молотов 50...60, у трубчатых - 47.. .55.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Основной  показатель, характеризующий погружающую  способность молота - энергия одного удара. Последняя зависит от веса и высоты падения ударной части, а также энергии сгорания топлива.

    Для забивки свай с целью удержания  в рабочем положении молота, подъема  и установки сваи в заданном положении  применяют специальные подъемные  устройства - копры. Основная часть  копра - его стрела, вдоль которой  устанавливается перед погружением  и опускается по мере его забивки  молот. Наклонные сваи погружают  копрами с наклоняющейся стрелой. Копры бывают на рельсовом ходу (универсальные  металлические башенного типа) и  самоходные - на базе кранов, тракторов, автомашин и экскаваторов.

    Универсальные копры имеют значительную собственную  массу (вместе с лебедкой - до 20т). Монтаж и демонтаж этих копров и устройство для них рельсовых путей - весьма трудоемкие процессы, поэтому их применяют для забивки свай длиной более 12 м при большом объеме свайных работ на объекте. 

    Наиболее  распространены в промышленном и  гражданском строительстве сваи длиной 6...10 м, которые забивают с  помощью самоходных сваебойных установок. Эти сваебойные установки маневренны и имеют устройства, механизирующие процесс подтаскивания и подъема сваи, установку головы сваи в наголовник, а также выравнивание стрелы. 

    Сваи  забивают до достижения расчетного отказа, указанного в проекте. Измерение  отказов следует производить  с точностью до 1 мм. Отказ принято  находить как среднюю величину после  замера погружения сваи от серии ударов, называемой залогом. При забивке  свай паровоздушными молотами одиночного действия или дизель-молотами залог принимают равным 10 ударам, а при забивке молотами двойного действия - число ударов за 1...2 мин. 

    Если  средний отказ в трех последовательных залогах не превышает расчетного, то процесс забивки сваи считают законченным. 

    Сваи, не давшие контрольного отказа, после  перерыва (продолжительностью 3...4 дня) подвергают контрольной добивке. Если глубина погружения сваи не достигла 85% проектной, а на протяжении трех последовательных залогов получен расчетный отказ, то необходимо выяснить причины этого явления и согласовать с проектной организацией порядок дальнейшего ведения свайных работ.

    8. Технология вибропогружения 

    Данный  метод основан на уменьшении коэффициента внутреннего трения при вибрации в грунте и сил трения по боковой  поверхности свай. Благодаря этому  при вибрировании для погружения свай требуется усилий иногда в десятки  раз меньше, чем при забивке. При  этом наблюдается частичное уплотнение грунта (виброуплотнение). Зона уплотнения составляет 1,5...3 диаметра сваи (в зависимости от вида грунта и его плотности).

     При вибрационной технологии сваю погружают  с помощью специальных механизмов - вибропогружателей. Вибропогружатель, представляющий собой электромеханическую  машину вибрационного действия, подвешивают  к мачте сваепогружающей установки и соединяют со сваей наголовником. 
 
 
 
 
 
 
 

    В глину или тяжелый суглинок, при  вибрационном погружении, под нижним концом сваи образуется перемятая глинистая  подушка, вызывающая значительное (до 40%) снижение несущей способности  сваи. Чтобы устранить возникновение  этого явления, сваю погружают на заключительном отрезке длиной 15...20 см ударным методом. 

    Для погружения легких (массой до 3 т) свай и металлического шпунта в грунты, которые не оказывают большого лобового сопротивления под острием сваи, применяют высокочастотные (1500 колебаний  в 1 мин и более) вибропогружатели с подрессоренной пригрузкой, состоящие из вибратора и присоединенного к нему с помощью системы пружин дополнительного груза и приводного электродвигателя. 

             9. Технология вдавливания

    Для того чтобы фундамент будущего здания служил долго и не подвергался  разрушениям, необходимо правильно  произвести забивку свай. Для этого  применяются копры – установки, оборудованные специальными паровыми, механическими или дизельными молотами. Но их применение может повлечь за собой и некоторые неприятности. При застройке исторических центров  старинных городов, а также при  плотном современном строительстве, при вбивании свай возникают серьёзные  проблемы. Это разрушения рядом стоящих  зданий от ударных волн и вибраций. В таких ситуациях наиболее прогрессивным  методом установки свай является новая технология, основанная на принципе вдавливания железобетонных свай и  шпунтов.