Технологии погружения свай в грунт
Среди других видов опорных конструкций группа свайных фундаментов выделяется разнообразием конструктивных и технологических решений. Свой вклад в это разнообразие вносит и множество способов установки опор в проектное положение. Если не касаться новейших разработок, требующих применения несерийной техники, и комбинированных технологий, то сваи по методике помещения в грунт бывают забивными, набивными, буровыми и винтовыми. Из этих 4-х основных категорий первые две не требуют выемки грунта, а для третьей и четвёртой она нужна.
Забивные сваи
Это железобетонные, иногда стальные (труба, рельс, швеллер, двутавр), редко деревянные опорные стержни квадратного, прямоугольного или круглого сечения, погружаемые в грунт ударным или вдавливающим способом.
Наиболее распространены сваи из железобетона (бетон марок М300, М350, М400) – изделия длиной от 3 до 20 м со сплошным поперечным сечением размерами 30х30, 35х35 или 40х40 см. Однако перечень применяемых в свайных фундаментах ж/б-опор достаточно широк, о чём можно судить по используемой маркировке:
| Маркировка сваи | Характеристики |
|---|---|
| С | Сваи железобетонные забивные квадратного сплошного сечения, цельные и составные, с поперечным армированием |
| СК | Сваи железобетонные забивные круглого сечения 400-800 мм, цельные и составные |
| СП | Сваи железобетонные забивные квадратного сечения с круглой полостью, цельные |
| СО | Сваи-оболочки железобетонные 1000-3000 мм, цельные и составные |
| 1СД | Сваи-колонны железобетонные квадратного сплошного сечения, двухконсольные, располагаемые по крайним осям здания |
| 2СД | Сваи-колонны железобетонные, располагаемые по средним осям здания |
| СЦ | Сваи железобетонные забивные квадратного сплошного сечения, цельные, без поперечного армирования ствола, с предварительно напряжённой арматурой в центре сечения |
Достоинства забивного способа:
- простота технологии (малые затраты времени);
- нет нужды в земляных работах;
- возможность исполнения в любое время года;
- не нужно заливать сваи в грунте бетоном.
«Минусы»:
- сопутствующая вибрация представляет опасность для близлежащих зданий;
- достаточно высокая стоимость свай промышленного изготовления;
- транспортировка не в проектном положении – велика вероятность поломки.
Набивные и буровые свайные опоры
Суть технологии – заливка бетоном шурфа с арматурным каркасом, выполненного в грунте с помощью установки шнекового бурения или путём погружения извлекаемой трубы. Глубина таких скважин может быть до 25 м – она должна обеспечить будущей свае необходимую несущую способность и определяется на этапе проектно-изыскательских работ. Диаметр сооружаемых этим способом опор от 0,5 до 1,2 м. Для устройства буронабивных свай вместо извлекаемой трубы могут быть использованы и не извлекаемые – обсадные.
Достоинства технологии:
- Сваи на стройплощадку доставлять не нужно – исключается фактор порчи этих длинномерных элементов при транспортировке не в проектном положении;
- Оптимальный расход арматуры.
- Возможность сооружения наклонных свай.
- Работы выполняются без вибрирующих и ударных воздействий – нет опасности для строений поблизости.
Недостатки:
- Технология затратна по времени – содержит ряд дополнительных операций.
- Сложная методика бетонирования глубоких скважин.
- Ограниченное применение – набивные сваи нельзя устраивать в грунтах, химически агрессивных к бетону (кислотная, щелочная агрессия).
Важный потенциал буронабивных свай – использование при реконструкции зданий с изношенными фундаментами, когда ударные воздействия чреваты разрушением строения.
Винтовые сваи
Опоры этого вида изготавливаются из металла, круглые в сечении (наружный ? от 57 до 352 мм) и полые внутри. На нижней оконечности изделий имеются винтообразные лопасти, которые служат для ввинчивания изделия в грунт, а в проектном его положении выполняют роль опорной пяты. Размеры лопастей и их конфигурация зависят от характеристик грунта, в котором возводится фундамент.
Таким образом, по способу сооружения винтовые сваи родственны буронабивным, но длина их ограничена 12 м. Используются для строительства частных домов на слабых грунтах и в болотистых местностях.
Плюсы технологии:
- Простота технического исполнения, малые затраты времени.
- Хорошие несущая способность и сопротивление выдёргиванию.
- Возможность возведения фундамента зимой.
Минусы:
- Высокие требования к прочности антикоррозийного покрытия свай.
- Вероятность повреждения защитного слоя при ввинчивании не исключена.
Свайный фундамент – что это такое
Несущей основой конструкций такого типа являются сваи, утопленные в грунт на расчётную глубину или до упора.
Свайные опорные сооружения относятся к фундаментам глубокого заложения, мало подвержены деформациям от изменения свойств грунта (сдвиг, просадка, намокание) и обладают высокой статичностью, а потому используются при строительстве в сложных геологических условиях, исключающих применение мелкозаглублённых решений:
- пучинистые, сыпучие, просадочные грунты;
- болотистая местность;
- вечная мерзлота.
По положению в грунте и способу передачи на него нагрузок свайные опоры делятся на висячие и сваи-стойки.Висячие сваи находятся в грунте в свободном состоянии, и степень их статичности определяется величиной силы трения между боковой поверхностью опор и средой. Для такого технического решения важен правильный расчёт глубины погружения свай, чтобы их сцепление с окружающим грунтом обеспечивало необходимую несущую способность. Висячие сваи применяются в тех местах, где грунтовые слои, которые могли бы стать твёрдым статичным основанием для опирания, на доступной глубине обнаружены не были.
Сваи-стойки погружают в грунт до упора в твёрдые слои с достаточной несущей способностью – например, скальные, крупнообломочные, плотный суглинок. В такой ситуации опорная стойка передаёт нагрузку от здания жёстко, испытывая усилие на сжатие.
Достоинства и недостатки свайных фундаментов
Говоря о потенциале этих опорных сооружений глубокого заложения, следует прежде всего отметить их высокую пригодность для строительства зданий на слабых и проблемных грунтах, нужно лишь правильно выбрать разновидность, чтобы степень надёжности конструкции в конкретных условиях была максимальной.
Кроме этого «плюса», свайные фундаменты обладают целым рядом и других немаловажных общих достоинств:
- Сравнительно низкие временнЫе затраты на возведение.
Обусловлены простотой исполнения (при наличии необходимого оборудования), не сравнимы со сроками строительства опорных конструкций плитного, ленточного типа. - Малые объёмы земляных и бетонных работ.
Нулевой цикл при строительстве частного дома ограничен планировкой площадки застройки, в рытье котлована чаще всего нет необходимости. - Возможность самостоятельного сооружения некоторых вариантов конструкции.
- Экономичность – следствие двух предыдущих пунктов, касается малоэтажного частного домостроения.
- Малая осадка от эксплуатационных нагрузок, или отсутствие её как таковой. Правильность расчётов и отсутствие нарушений технологии подразумевается по умолчанию.
- Наличие разновидностей, возможных к возведению в любое время года.
- Долговечность.
Зависит от материала изготовления свай, составляет 50-100 лет.
Есть у свайных фундаментов и недостатки – как общие для вида, так и индивидуальные для разновидностей:
- Невозможность возведения в скалистой местности.
- Стоимость проектно-изыскательских работ достаточно высока.
Анализ грунта, компоновка свай, расчёты глубины их заложения для обеспечения требуемой несущей способности должны быть безошибочны и максимально точны. - Использование металлических свай требует устройства антикоррозионной защиты опор, стойкой к механическим повреждениям.
- Работа сваебойной техники (копёр, вибропогружатель) может представлять опасность для целости близлежащих строений.
- Монтаж стержневых опор часто требует привлечения подъёмной техники (автокран) – это усложняет процесс и увеличивает затраты.
- Использование готовых свай, изготовленных кустарными способами и потому сравнительно дешёвых, не гарантирует их соответствия требованиям СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».
Профессионалы предостерегают от возведения опорных конструкций свайного типа в обход положений СНиП. Возможно, выбранный подход и обеспечит соответствие фундамента большинству обязательных требований, но пренебрежение даже второстепенным, на первый взгляд, пунктом может обернуться проблемами с безопасностью эксплуатации строения.
