Свайные работы

Сваи применяют для устройства фундаментов промышленных и гражданских зданий, при строительстве опор мостов, набережных, эстакад и др. Короткие сваи (длиной 2-6 м) используют в качестве столбчатых фундаментов полносборных зданий.

Сваи можно классифицировать по многим признакам, важнейшими из которых являются:
- способ передачи нагрузок от сооружения на грунт;
- технология устройства;
- назначение;
- материал конструкции и форма поперечного сечения.

По способу передачи нагрузки на грунт сваи бывают висячие и сваи-стойки. 

По технологии устройства сваи подразделяются на погружаемые различными способами (такие сваи, естественно, изготовлены заранее), их еще называют забивными; и набивные – изготавливаемые на месте их работы – в проектном положении.

По назначению сваи бывают одиночные, свайные кусты, совместно работающие  в свайном поле, и шпунтовые. 

Расположение свай в плане зависит от рода сооружения, его массы, места приложения нагрузки. При одиночном размещении каждая свая работает независимо от соседних свай. Сосредоточенная нагрузка от отдельных тяжело нагруженных опор или колонн передается на кусты свай, состоящие из 3-12 шт. Для совместной работы свайного поля при равномерно распределенной нагрузке сваи связывают поверху ростверком  - это или плита, или лента. Для деревянных свай эта цель достигается с использованием так называемой обвязки, укладываемой поверху свай после их выравнивания.

Материалом для изготовления свай может служить пиломатериалы, металл, бетон и железобетон, уплотненный грунт, песок, щебень, грунтобетон.

Форма поперечного сечения бывает квадратной, прямоугольной, многогранной, круглой. Сваи могут быть сплошного сечения или полыми, постоянного по длине сечения и переменного (пирамидальные). 

Висячие сваи передают нагрузку от сооружения на грунт за счет трения между боковой поверхностью сваи и грунтом, сваи-стойки – опиранием заглубленного конца сваи на плотные слои грунта

Забивные сваи

Забивные сваи погружаются в грунт различными способами – статическими, динамическими и комбинированными.

Статические способы – это вдавливание, подмыв, завинчивание.

Вдавливание применяют при погружении коротких свай сплошного и трубчатого сечения, оно эффективно для погружения железобетонных свай во влажные глинистые и суглинистые грунты. Для вдавливания используют установки, смонтированные из двух тракторов, вес которых через систему полиспастов и обойму передается на сваю, и внедряет ее в грунт.

Преимущества способа – отсутствие динамических воздействий через грунт на рядом расположенные здания и сооружения.
Подмывом ускоряют погружение свай при использовании любых способов погружения. Заключается он в том,  что в грунт рядом со сваей опускают две подмывные трубы. По трубам подают воду под давлением в несколько атмосфер.

Вода, размывая грунт у острия сваи, значительно уменьшает трение ее боковой поверхности о грунт, в результате чего свая погружается под действием собственной массы и массы установленного на ней молота или другого погружающего устройства.  Естественно, этот способ нельзя применять для висячих свай – трение уменьшается или добивать сваю на заключительном отрезке погружения без подмыва.

Завинчивание используется для погружения в грунт винтовых свай – это сваи, имеющие винтовой наконечник. Для этого используется специальное оборудование – кабестаны. Кабестан представляет собой механизм, включающий две пары захватов, обнимающих сваю и передающих ей вращательное движение при погружении в грунт.

Для завинчивания свай большой длины (свыше восьми метров)  кабестаны монтируют на кранах – плавучих или сухопутных, а длиной до 8 м используют мобильную установку на базе автомобиля. Основания с применением винтовых свай применяют тогда, когда на фундаменты при эксплуатации воздействуют выдергивающие усилия. Завинчивание свай может осуществляться как вертикально, так и наклонно на глубину до 10 м.

Из динамических способов погружения свай можно выделить ударный метод (забивка) и  вибропогружение. Забивка осуществляется молотами – это устройства по принципу привода разделяющиеся на механические, паровоздушные и дизельные молоты. В любом случае сваебойный агрегат включает три  обязательных элемента: 

- шасси, на котором передвигается агрегат, это может быть трактор, экскаватор, самоходный кран, в том числе – автомобильный;
- устройство для установки сваи в вертикальное положение и сохранения его во время забивки – это так называемый копер;
- и собственно молот.

Механический  молот – это металлическая отливка весом 0,1-3,0 т с захватным устройством и лебедкой, – устройство дешевое, простое, долговечное, но малопроизводительное. 

Набивные сваи
Набивные сваи в зависимости от конструкции и способа изготовления различают:
- набивные бетонные, с трамбованием бетона во время подъема обсадной трубы;
- грунтовые набивные (скважины уплотнения);
- вибросваи;
- сваи с уширенной пятой;
- буронабивные;
- вибонабивные;
- штампонабивные и т. д. 

Их основные преимущества:
-  возможность изготовления любой длины;
-  отсутствие значительных динамических воздействий при устройстве свай;
-    применимость в стесненных условиях;
-    применимость при усилении существующих фундаментов. 

Для всех видов требуется бурение скважины или выштамповка ложа с последующим заполнением ее или бетой смесью, или грунтом с уплотнением или грунтом с добавлением  вяжущих веществ.

Если грунты склонны к обрушению, стенки скважины закрепляют обсадными трубами. При устройстве буронабивных свай в неустойчивых обводненных грунтах для удержания стенок скважины от обрушения применяют глинистый раствор. Для усиления несущей способности набивных свай они могут армироваться.

Технологию устройства ростверка выбирают в зависимости от типа свай и конструкции ростверка. На сваях из бетона и железобетона ростверк выполняют из сборного и монолитного железобетона.
Длина свай достигает 20...30 м при диаметре 50...150 см. Сваи, изготовляемые с применением установок фирм Като, Беното, Либхер могут иметь диаметр до 3,5 м, глубину до 60 м, несущую способность до 500 т.

Шпунтовые сваи 

Для водонепроницаемых перемычек и  экранов в гидротехническом строительстве, крепления вертикальных  стенок котлованов, устройства набережных, причалов и т. п. используются шпунтовые сваи, погружаемые вплотную одна к другой, для образования сплошной стенки, называемой шпунтовым рядом.

Производство работ

Производство работ начинают с разбивки мест установки свай. Оси закрепляют створными знаками. Разбивку каждого свайного ряда и куста сохраняют до приемки всех свай этого ряда. Центр сваи закрепляют штырем или колышком. В состав работ по устройству свайного основания включаются доставка, раскладка, погружение. Поднимать сваи при погрузке и разгрузке необходимо за подъемные петли. При подъеме свай длиной более 6 м следует пользоваться траверсой. 

Забивка заключается в установке сваи на место и закрепление ее, погружении сваи в грунт ударами молота, передвижении и установки копра на новом месте.

При установке сваи она подтягивается к копру, поднимается, располагается на размеченном месте, закрепляется в стреле копра. Сваи подают к месту забивки и располагают на близком расстоянии от копра, чтобы их можно  было подтянуть тросами, проходящими через блоки на копре к двухбарабанной лебедке.

Забиваемую сваю надо закрепить так, чтобы она стояла вертикально или с проектным уклоном. Свая не должна отходить от стрелы копра, но в то же время свободно скользить вдоль нее по мере погружения в грунт. В простейшем случае сваю притягивают к стреле  копра петлей из пенькового каната. В лучшем случае для направления свай  во время забивки  применяют специальные приспособления в виде ползунков, скользящих между стоек копра и соединенных со сваей болтами и хомутами.

Первые удары по свае молотами рекомендуется делать при небольшом подъеме молота, чтобы легкой осадкой сваи в грунт дать ей правильное направление. 

Забивают сваи-стойки до проектной отметки – до уровня оголовков свай, а сваи висячие – до так называемого проектного (контрольного) “отказа”  – наименьшую, разрешенную величину погружения сваи за 10 ударов (“залог”), разрешенную проектом.

В зависимости от формы и размера участка, а также от вида грунта выбирают способ и схему погружения свай.

В несвязных грунтах при большом участке застройки принимают последовательно-рядовую схему, когда забивают сначала в одном направлении, а затем параллельно первому ряду – в обратном направлении. 

При кустовом расположении свай в слабосжимаемых грунтах сваи забивают по спиральной схеме, начиная от середины ряда по спирали по направлению к крайним рядам участка. На больших площадях и плотных грунтах сваи забивают по секционной схеме, т.е. их погружают по секциям через ряд. 

При  забивных сваях, головы которых часто оказываются на разных отметках, перед устройством ростверка выполняют трудоемкие операции по выравниванию голов свай (срубают бетон, режут арматуру  т. д.).

Срезают бетон обычно с помощью пневматических отбойных молотков. Более эффективно применять для этих целей установки для срезки свай, состоящие из жесткой замкнутой станины, подвижной рамы, съемных  зубьев и гидромолота с поршнем. При подготовке голов набивных свай к устройству ростверков проверяют верхнюю поверхность по нивелиру и при необходимости выравнивают опорную поверхность свай бетонной смесью или цементно-песчаным раствором.

При наличии в грунте линз плотного грунта или включений крупных камней целесообразно до начала забивки пробурить лидирующую скважину, обеспечивающую правильность направления забивки.