Виды свай – классификация, материалы изготовления, свайные фундаменты

Но существует еще один важный фактор, влияющий на несущую способность основания — грунт. От его плотности, устойчивости и состава зависит, насколько прочно фундамент опирается на подстилающие слои.

Особенности применения свайных фундаментов

Идея установки сооружений на сваях не новая, технология известна людям уже несколько столетий, но на новый виток развития она вышла во второй половине девятнадцатого века, когда вместо деревянных стоек начали использовать забивные, набивные и винтовые конструкции, выполненные из комбинации стали и бетона. Свайный фундамент имеет свою чёткую специализацию, некорректно было бы говорить о его преимуществах перед другими вариантами организации основания дома и сравнивать их по каким-либо характеристикам. В условиях, для которых он разрабатывался, свайный фундамент не имеет конкурентов, его невозможно надёжно заменить иной конструкцией. Сваи могут использоваться на любых типах грунта, кроме, пожалуй, скальных пород и оснований с очень сильными горизонтальными подвижками, однако, технологически и экономически целесообразно применять их:

  • для строительства зданий на участках с высоким уровнем грунтовых вод;
  • там, где верхние слои естественного основания характеризуются слабой несущей способностью (торфяники, плавуны), тогда как плотные грунты расположены довольно глубоко;
  • при большой глубине промерзания (северные широты, вечная мерзлота);
  • на крутых склонах;
  • если масса строения слишком велика (например, многоэтажные здания из тяжёлых материалов).

Если рассуждать о технологических и функциональных особенностях свайных фундаментов, то тут можно сформулировать следующие пункты, многие из которых логически следуют один из другого:

  • Универсальность и вариативность (огромное количество технических решений, всегда есть выбор для любых условий).
  • Большая несущая способность.
  • Практически не нужен ручной труд (допустима полная механизации процессов).
  • Индустриализация (возможно использование элементов, полностью изготовленных в заводских условиях, минимизирован «человеческий фактор»).
  • Высокая скорость возведения.
  • Возможность строить в любое время года.
  • Полное отсутствие или минимизация земляных работ.
  • долговечность (особенно применимо к железобетонным конструкциям).
  • относительная экономичность (небольшая материалоёмкость — сниженное потребление бетона, нет необходимости изымать и перевозить большие массы земли).

Гидроподмыв при погружении свай

Гидроподмыв грунта при погружении свай можно произво­дить на участках, удаленных не менее чем на 20 м от зданий и сооружений. Применяют способ подмыва для ускорения погру­жения всех видов свай в песчаные, гравелистые грунты, илисто-глинистые, суглинки и глины средней плотности. Струя воды, подаваемая под большим давлением к основанию сваи, умень­шает лобовое сопротивление и силы трения по боковой поверх­ности сваи. Подмыв грунта прекращают при достижении погружаемой сваи отмет­ки на 1 -1,5 м выше про­ектной отметки погруже­ния.

Технологическая   схема  вибропогру­жения вертикальных  железобетонных  свай с гидроподмывом приведена на рис. 21.

Рис 21. Технологическая   схема  вибропогру­жения вертикальных            железобетонных  свай с гидроподмывом: 1 — кран МКГ-25; 2 — железобетонная свая; 3 — виб­ропогружатель с автоматическим наголовником; 4 — гидроигла; 5 — положение гидроиглы во время уста­новки сваи и передвижения крана; б — напорный шланг

При глубине погруже­ния свай более 20 м в песчаные грунты и супеси целесообразно сочетать подмыв с подачей сжато­го воздуха, нагнетаемого в зону подмыва через воздухопроводящие труб­ки с плоскими наконечни­ками.

Грунт   извлекают из-под ножа сваи-оболочки и внутренней ее полости с помощью грейфера или размывают его струей воды и удаляют эрлифтом с помощью гидроэлеватора или гидрожелонки. В плотных связных грунтах (глина, конгломераты), в которые необходимо погрузить сваи-оболочки на большую глу­бину, предварительно разбуривают скважины буровыми механиз­мами. После удаления размытого грунта из оболочки на глубину   0,4-0,5 м ниже ее торца включают электродвигатель вибропогру­жателя для ее погружения.

Электроосмос и обмазка поверхности свай полимерами для ускорения погружения свай

Для ускорения погружения свай применяют электроосмос или обмазку поверхности свай полимерами. Способ элек­троосмоса основан на том, что при кратковременном дейст­вии постоянного электрического тока во влажных глинистых грунтах возникает движение поровой воды от анода к катоду. Если одну из свай погружать обычным способом и присоеди­нить ее к положительному полюсу генератора постоянного тока, а другую к отрицательному полюсу того же генератора тока, то вблизи сваи-анода образуется зона грунта с пониженной влаж­ностью, а вокруг сваи-катода — зона водонасыщенного грунта. Вследствие этого снижается трение сваи о грунт, и она при забивке молотом или вибрировании ускоренно погружается. После погружения сваи-катода восстанавливается нормальная влажность и несущая способность грунта, окружающая сваю. Наибольший эффект применения этого способа достигается при погружении свай в водонасыщенные плотные глинистые грунты, моренные суглинки и моренные глины.

Читайте также:  Буры для скважин своими руками: как сделать правильно

В журнале работ кроме записей, ведущихся при забивке свай обычным способом, заносят следующие данные: устройство элек­тродов, план расположения свай-электродов, напряжение тока, последовательность присоединения свай к разным полюсам и утечку тока. Применение синтетических полимеров позволяет ускорить по­гружение свай и одновременно повышает несущую способность грунта.

Для ускорения погружения свай применяют в качестве об­мазки бетонит, разновидность глины. В отвердевшем состоянии бетонитовая суспензия обладает гидрофобными свойствами и может прочно связать частицы грунта, окружающие сваю.

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:

  • битумом;
  • каменноугольными смолами;
  • др. антикоррозийными составами.
Читайте также:  Выбор и устройство фундамента на пучинистых грунтах

Закручивание винтовых свай вручную

Самый привлекательный момент этого метода – его низкая стоимость. Однако это важнейшее преимущество придется компенсировать существенными трудозатратами, поскольку крутящий момент генерируется объединенными мускульными усилиями двух или более человек. Процесс завинчивания винтовых свай вручную выглядит таким образом:

  1. Сначала удаляют веху, отмечающую месторасположение сваи, после чего на этом месте копают приямки на глубину лопасти винтовой сваи.
  2. После предварительной подготовки площадки для погружения свай приступают к сборке ворота – главной движущей силы для завинчивания винтовых свай вручную. В проушины оголовка вставляется цельнометаллический стержень (например, обычный лом), а сама свая помещается в калибрующее отверстие или устанавливается в калибрующую скважину. Затем на стержень (лом) надеваются две подходящие по размеру трубы (их внутренний диаметр должен на небольшое значение превышать диаметр стержня). Ворот собран.
  3. Самый ответственный момент — вкручивание винтовых свай в грунт. Оно происходит посредством передачи крутящего момента с рычагов ворота на опору. Стержень вращается, ввинчиваясь в почву, раздвигая при этом землю лопастями. Весь процесс генерируют два (при необходимости – 4) человека, двигающихся по кругу с рычагами в руках. При этом обязательно наличие еще одного рабочего, который должен отслеживать процесс погружения сваи при помощи геодезического инструмента (теодолита, нивелира). Контроль заглубления до расчетной отметки при закручивании винтовых свай вручную ведется по кольцевому маркеру, который заранее наносится на поверхность сваи.
  4. Подрезка свай в уровень по горизонтали в соответствии с проектной отметкой, срезается монтажное отверстие.
  5. Бетонирование полости сваи (для вытеснения кислорода и предотвращения коррозии сваи изнутри).
  6. Создание опорной конструкции: приваривание оголовков с последующим устройством ростверка.
  7. Достижению нужного крутящего момента при использовании метода погружения свай ручным способом может способствовать увеличение длины рычага ворота. Большое преимущество этого метода – возможность идеальной вертикальности погружения винтовых свай. Кроме того, спектр возможностей монтажа гораздо шире (монтаж в стесненных условиях, в условиях сложности подъездных путей к месту установки и пр.).

Разновидности конструкций свай

Забивные сваи.

Сваи изготавливаются из таких материалов, как:

  • Железобетон. Самый распространенный вариант. Установка железобетонных фундаментов наиболее проста, так как предполагает использование бурового метода, при котором свайная конструкция создается непосредственно в грунте. Также возможна установка готовых железобетонных конструкций с винтовыми нарезками.
  • Металл. Металлические сваи представлены швеллерами, трубами, свариваемыми между собой рельсами и двутаврами. Они отличаются простотой установкой в грунт и используются там, где железобетонные конструкции монтировать невозможно. Основным недостатком таких свай является подверженность коррозии. Металлические трубы могут быть полыми, а могут заполняться бетонной смесью.
  • Дерево. В качестве сырья используются хвойные породы дерева или дуб. Деревянные сваи способны выдерживать нагрузку средней силы, как правило, они используются в условиях вечной мерзлоты, где процессы гниения существенно замедляются. В других регионах использование деревянных фундаментов ограниченно, так как воздействие влаги ускоряет их гниение и сокращает срок службы.
Разновидности конструкций свай

Металлические винтовые сваи.

Выделяются следующие формы сечения:

  • Квадратные.
  • Круглые полые и заполненные.
  • Прямоугольные.
  • Тавровые (в форме буквы «Т»).
  • Двутавровые (сходные по форме с буквой «Н»).

Для укрепления конструкции опорные пяты свай расширяются, но возможен их монтаж без расширения. Опорные пяты могут быть:

  • Разбуриваемыми с долотом для уширения забоя.
  • Выпрессовываемыми.
  • Камуфлетными – пята расширяется с помощью химического или электрического взрыва.
Разновидности конструкций свай

Выпрессовываемые и камуфлетные методы создания пят позволяют получить надежные опоры больших размеров, они применяются для строительства тяжелых промышленных и жилых зданий.

Для чего используется ограждение

В процессе возведения построек на неровных или нестабильных грунтах может происходить обрушение склона или стен котлована, сдвиги почвы, проникновение грунтовых вод на стройплощадку, что может повредить соседние строения. Чтобы обезопасить работников, технику и строительную площадку используются ограждения из шпунта. Они незаменимы в случаях, когда требуется провести укрепление грунта, особенно возле любых водоемов, чтобы защитить объекты от следующих ситуаций:

  • размыва берегов;
  • смывов и обвала пород;
  • заиливания и обмеления;
  • обрушения берегового откоса.
  • обеспечить защиту от подвижек грунта.
Для чего используется ограждение

Все подобные явления можно заблаговременно предупредить и защитить различные постройки, используя шпунты. Эта технология считается одной из лучших благодаря простоте и эффективности. Установка шпунтов занимает минимум времени, а само ограждение отличается высокой эффективностью, прочностью, сопротивлением любым типам нагрузки (растяжение, изгибы, статистика). Стоимость возведения стены ниже использования, например, буронабивных свай. Шпунты многоразовые, могут демонтироваться и использоваться на других объектах, что делает их экономически выгодными.

Шпунты изготавливаются из высокопрочного металла и могут применяться много раз Источник

Читайте также:  Как закрыть столбчатый фундамент снаружи своими руками

Технология и методы погружения столбов

Установка свай в вечномёрзлом грунте делится на несколько подготовительных операций. Технология возведения основания из буроопускных конструкций выглядит так:

  • Подготовительное бурение отверстий;
  • Создание амортизационного слоя из песчано-гравийного материала – в отверстие закладывается крупнозернистый песок и утрамбовывается. Затем закладывается мелкий гравий с последующим уплотнением;
  • Опускание металлической сваи в подготовленное отверстие с использованием специальной техники;
  • Заливка пазух вокруг внешней поверхности опоры раствором цемента с песком или глиной.

Песчано-гравийная смесь утрамбовывается с помощью квадратной детали. Она опускается в отверстие с большой высоты, уплотняя гравийно-песчаную смесь.

На выбор способа погружения деталей в мёрзлую почву влияет комплекс условий, включающий состояние покрытия. В различных ситуациях используются такие способы погружения столбов:

  • Механизированный монтаж элементов – при этом методе буроопускные сваи устанавливаются в отверстия с помощью подъёмных механизмов. За счёт привлечения дорогостоящей техники этот способ монтажа не дёшев;
  • Установка столбов в предварительно оттаянную почву. Оттаивание осуществляется с помощью использования источника пара или электричества. Это сложный и дорогостоящий метод;
  • Установка конструкций в заведомо зауженные предварительно пробуренные скважины бурозабивным методом;
  • Забивка деталей без подготовительных работ.

Первые два метода нашли своё применение на твёрдомёрзлых почвах. Технология установки основания дома забивкой обычно используется в пластичной породе. При выборе метода заглубления свай необходимо учитывать особенности, плюсы и минусы каждого метода, а также изучить местные условия на строительной площадке.

Особенности погружения шпунта с применением установок статического вдавливания

Этот метод погружения шпунта – самый современный. Его применяют, когда приходится работать в условиях плотной застройки. Вибрационного воздействие на почву в этом случае не оказывается, что исключает риск усадки расположенных поблизости строений. Еще одним преимуществом такого метода является его полная бесшумность, однако по продуктивности он уступает забивке и вибропогружению.

Погружение методом статического вдавливания состоит из следующих стадий:

  • Строповка шпунта;
  • Транспортировка шпунта к месту погружения;
  • Установка анкерных грузов, которые выполняют функцию противовеса на силовую раму сваевдавливающей установки;
  • Выполнение позиционирования техники, фиксации, подъема и центровки шпунта;
  • Вдавливание шпунта на необходимую глубину;
  • Отсоединение металлоконструкции от установки, снятие анкерных грузов и перебазирование техники на другой объект.

Если работы производятся в плотных слоях грунта, то необходимо пробурить лидерные скважины и выполнить их гидроразмыв.

Назначение металлических свай

Сваи металлические получили широкое распространение при постройке сооружений разных типов в местностях с неровным рельефом, на различных видах грунта. Это связано с быстротой возведения фундамента, доступностью материала, возможностью самостоятельного проведения работ.

Наиболее часто железные опоры применяются при строительстве оснований под следующие типы конструкций:

  • деревянные бани;
  • постройки хозяйственно-технического назначения;
  • дома из бруса;
  • каркасно-щитовые сооружения;
  • заборы и калитки, ворота;
  • нетяжелые домики, рассчитанные на непродолжительный срок эксплуатации;
  • навесы, беседки на берегу водоема;
  • временные постройки: киоски, торговые павильоны;
  • билборды;
  • мосты, причалы и прочие гидротехнические сооружения.
Назначение металлических свай

Свайное основание под постройкой из бруса Опоры применяются также в случае необходимости укрепления наклонно расположенных земельных участков. Их используют и в качестве анкеров, когда необходимо отремонтировать, либо усилить эксплуатируемое основание.

Сваи можно использовать в строительстве оснований возле важных архитектурных объектов, потому что при их монтаже отсутствуют разрушительные вибрации. Данные опоры позволяют сооружать фундамент внутри работающих заводских цехов.

Если под возводимой постройкой почва неустойчивая, то на свайных металлических опорах строят малоэтажные, легкие конструкции. Когда грунт достаточно твердый, тогда на них допускается возводить и капитальные сооружения.

Заказ вибропогружения свай в Москве

Вибропогружение — одно из ключевых направлений деятельности СК «Установка свай». Если вы заинтересованы в услугах по погружению ЖБ свай либо металлического шпунта вибрационным методом, обращайтесь к нам, и мы выполним все работы быстро и качественно.

Наша компания обладает парком современной копровой техники, в который входят Junttan PM20, УСА (универсальный сваебойный агрегат) и БМ-811 — это высокопродуктивные сваебойные машины, способные погружать до 50 свай в течении одного рабочего дня.

Все работы мы выполняем согласно строгим требованиям строительных стандартов, при этом мы ценим время своих клиентов и никогда не задерживаем срок сдачи проектов. Для уточнения интересующих вас вопросов обратитесь к менеджерам нашей фирмы по контактному телефону, либо используйте форму «Отправить заявку» и мы сами свяжемся с вами в течении 15 минут.

Заказ вибропогружения свай в Москве

Полезные материалы

Вибропогружатели для свай

Вибропогружатель — это техника, используемая при погружении свай в грунт.