Бурение лидерных скважин под сваи по действующим нормам

В статье речь пойдёт о технологии возведения свайных фундаментов. Рассмотрим основные виды свай, выясним, из каких элементов состоят, как они монтируются, для каких условий разработаны. Разберёмся в механике работы свайных фундаментов, осмыслим все «за» и «против».

Погружение свай способом подмыва и пропаривания грунтов, вибрации, завинчивания и вдавливания

Погружение свай с подмывом применяется в песчаных, гравийных и других грунтах, обладающих способностью размываться водой. Сущность этого способа заключается в том, что под действием воды, вытекающей под напором у острия сваи, грунт частично размывается и значительно ослабляется, давая возможность углубляться свае с меньшим сопротивлением. Подмыв осуществляется или через заранее оставленный канал, проходящий по центру сваи, или по трубам, проложенным вдоль сваи. Чаще пользуются вторым способом. Для подачи воды под острие сваи подкладывают две или несколько труб, укрепленных сверху на блоке, подвешенном на стреле копра или крана. Нижние концы труб укрепляют так, чтобы они были ниже острия сваи на 250 … 500 мм и заканчивались наконечниками. В трубы подают воду под напором, которая, выходя ровной струей, подмывает грунт под острием сваи; при этом трубы постепенно погружают в грунт на 20 … 25 см, беспрерывно двигают их вверх и вниз, что обеспечивает лучшее рыхление грунта. Под влиянием собственной массы и массы молота свая погружается в размытый грунт. Если свая перестает погружаться, то включают молот и легким ударом забивают ее в грунт. Подмыв грунта прекращают за 1,5 м до проектной отметки, а сваю забивают ударами молота до расчетного отказа, чтобы она опиралась в неослабленный размывом грунт. Способ подмыва является одним из экономичных способов погружения свай в грунт насыщенного водой песка. Способ погружения свай с помощью вибрации основан на том, что создаваемые вибропогружателем колебания вокруг сваи значительно ослабляют грунт. При определенной частоте колебаний сцепление частиц вибрируемого грунта ослабевает, в связи с этим уменьшается и сила трения боковых поверхностей сваи о грунт. При этом свая преодолевает сопротивление грунта и под давлением собственной массы и работающего вибропогружателя опускается в глубину грунта. Наибольшая скорость и глубина погружения свай способом вибрирования достигаются в водонасыщенных песчаных грунтах. В плотных грунтах этот способ менее эффективен. Способ завинчивания свай применяется для погружения в любой грунт винтовых свай. Завинчивание свай производится специальными механизмами без устройства направляющего отверстия. Лопасти винтовой сваи после полного погружения ее в грунт остаются в грунте и служат опорой для сваи. Благодаря большой площади опирания, а также в связи с тем, что в процессе завинчивания грунт под лопастью уплотняется за счет погружения сваи, несущая способность винтовых свай в 5 … 10 раз выше забивных свай. Большим преимуществом винтовых свай является и то, что процесс погружения происходит без толчков и ударов, а также достигается возможность быстрого извлечения их из грунта. Способ вдавливания и вибровдавливания свай используется для погружения свай во влажные глинистые и суглинистые грунты. В этом случае на установленную сваю передается усилие вдавливания лебедками с системой трособлоков или гидродомкратов, под действием которых свая погружается в грунт.

  • Купить почвогрунт в Москве и заказать его доставку по Московской области можно тут

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).

Согласно СП :

Согласно п.7.2.2 при выполнении расчетов несущей способности висячих забивных, вдавливаемые всех видов и железобетонных свай-оболочек, погружаемые без выемки грунта (забивные сваи трения), необходимо учитывать коэффициенты условий работы по таблица 7.4.

Читайте также:  Устройство и расчет фундамента на буронабивных сваях

Таблица 7.4

Способы погружения забивных и вдавливаемых свай и свай-оболочек, погружаемых без выемки грунта, и виды грунтов

Коэффициенты условий работы грунта при расчете несущей способности свай

под нижним концом

на боковой поверхности

2 Погружение забивкой и вдавливанием в предварительно пробуренные лидерные скважины с заглублением концов свай не менее 1 м ниже забоя скважины при ее диаметре:

а) равном стороне квадратной сваи

1,0

0,5

б) на 0,05 м менее стороны квадратной сваи

1,0

0,6

в) на 0,15 м менее стороны квадратной или диаметра сваи круглого сечения (для опор линий электропередачи)

1,0

1,0

Примечание и мнение портала : при отсутствии экспериментальных данных (полевых испытаний свай в лидерных скважинах)  размер лидерной скважины (диаметр и глубина), при которой ее расчетная несущая способность не должна уменьшиться, должен составлять:

  • глубина забоя лидерной скважины меньше на 1 м, чем глубина погружения сваи (п.2 табл.7.4 СП )
  • диаметр скважины на 0,15 м менее стороны квадратной или диаметра сваи круглого сечения (для опор линий электропередачи) (п.2.в табл.7.4 СП )

п.9.4 В случае если по результатам инженерных изысканий установлено, что погружение забивных свай в просадочные грунты затруднено, в проекте должно быть предусмотрено устройство лидерных скважин, диаметр которых в грунтовых условиях I типа следует назначать менее диаметра сечения сваи (до 50 мм), а в грунтовых условиях II типа — равным ему или менее (до 50 мм). В последнем случае глубина лидерных скважин не должна превышать толщину просадочного от замачивания слоя грунта.

Для свай, воспринимающих выдергивающие нагрузки, допускается предусматривать погружение их в лидерные скважины, при этом разница между поперечным размером сваи и диаметром лидерной скважины должна быть не менее 0,15 м.

Где применяются и на каких грунтах

Специфика забивных свай заключается в том, что они позволяют максимально контролировать несущую способность каждой отдельной сваи, входящей в состав фундамента. Однако для каждого типа грунта следует применять разный вид свай. Так, при строительстве на песчаном грунте со средней плотностью, на суглинках и пластичных супесях рекомендуется использовать призматичные сваи, у которых отсутствует поперечное армирование. Их изготавливают с продольной стержневой арматурой повышенной прочности.

На фундаменте из призматичных свай можно выстроить здание любого типа. Но при этом сваи такого вида запрещается использовать при строительстве гидротехнических сооружений. Для таких случаев больше подходят элементы с усиленной арматурой. А вот для глинистых грунтов строители рекомендуют применять сваи с поперечным армированием. Они стоят дороже, но зато способны выдержать значительную нагрузку при контакте с каменистыми вкраплениями в грунте.

Сфера использования

Как уже можно догадаться, сфера применения забивных свай – это обустройство фундаментов под дома и другие сооружения. Они широко востребованы не только в малоэтажном строительстве, но и в масштабных строительных проектах. Забивные железобетонные сваи используют для создания оснований для:

  • домов одно- и многэтажных, которые выстраиваются из кирпича, дерева, газосиликата, бруса или пенобетона;
  • сооружений инженерно-транспортного типа – это различные эстакады и мосты;
  • гидротехнических сооружений типа причалов, пирсов, водозаборников, гидроэлектростанций;
  • сооружений промышленного и сельскохозяйственного назначения – различных складов, ангаров и так далее.

Часто применяют забивные железобетонные сваи для реконструкции и укрепления уже выстроенных свайных фундаментов. Для этого сваи погружаются либо рядом с опорными столбами, либо выносятся за контур свайного поля. Это позволяет существенно уменьшить нагрузку на уже существующее основание, распределив ее более равномерно.

Читайте также:  Как построить вечный свайный фундамент даже на плохом грунте

Кроме того, забивные сваи – это альтернативное решение и для тех случаев, когда требуется произвести укрепление насыпного грунта при строительстве автомобильных и железнодорожных дорог, проблемных участков рельефа, которые склонны к обвалам.

Особенности железобетонных свай-оболочек

Сваи-оболочки активно применяются в таких местах, где несущая конструкция часто подвергается колебательным процессам. Такие железобетонные изделия применяются в качестве опор для мостов и автострад.

Сваи-оболочки достаточно эффективно оправдывают свое назначение – они сохраняют целостность своей конструкции даже в условиях, характеризующихся повышенной влажностью и в местах с повышенным уровнем геологической опасности.

Железобетонные изделия имеют диаметр от 0,5 до 1,7 м и изготавливаются с применением ненапрягаемого железобетона. Такие изделия применяются при:

  • Устройстве мостов;
  • Фундаментных оснований зданий;
  • Формировании ледовых защит в энергетических сооружениях.

Длина цельного изделия имеет размер в 4–12 метров, длина составных свай может достигать 24 метров. Такие

Изготовление полой сваи с помощью вибросердечника

Особенности железобетонных свай-оболочек

сваи-оболочки применяются при строительстве фундамента глубокого заложения, который может находиться в осложненных инженерно-геологических условиях.

Бетонная свая состоит из наконечника, который имеет коническую форму и длину, равную 0,85 метрам. Изделие представлено в виде так называемого цилиндрического тела сваи, на конце которого располагается фланец. Конструкции составного типа снабжены стыковочным узлом.

Забивка и погружение изделий может осуществляться без проведения выемки грунта из пространства внутренней полости оболочки.

Погружение и забивка также могут проводиться с подмывом или с выемкой грунтовых отходов. При проведении комплекса работ, связанных с погружением изделий производятся следующие манипуляции, заключенные в:

  • Транспортировке заготовок к подготовленной строительной площадке;
  • Монтаже направляющих устройств;
  • Осуществлении доставки изделий из места складирования к месту, где будет производиться забивка и погружение;
  • Установке свай на поверхность грунта с участием направляющих устройств;
  • Извлечении из внутренних полостей накопившегося в процессе работы грунта.

Забивка и погружение свай реализуются при поддержке двух основных способов, при реализации которых производится укрупнение конструкции.

Изначально проводится сборка двух или более элементов на специальной подготовительной площадке. Второй способ основан на постепенном наращивании дополнительных элементов конструкции при проведении ее поэтапного погружения.

Металлические оболочки свай

В производстве представленных изделий применяется железобетон с высокими показателями характеристик прочности на сжатие, морозоустойчивости и водонепроницаемости в полном соответствии с требованиями ГОСТа

Наполнитель для таких свай представлен в виде специального фракционного щебня, который в своем составе имеет гравий и естественный камень.

Размеры его фракций варьируются в пределах 10-12 мм. Также актуально применение природного обогащенного песка.

Особенности железобетонных свай-оболочек

Армирование производится с применением пространственных каркасов. Продольная арматура представлена в виде горячекатаной арматурной стали, относящейся к классам А-I и А-III.

Для осуществления поперечного армирования применяется проволока классов В-I или Вр-I с рабочим диаметром, равным 5 мм.

Изготовление арматурных каркасов производится с участием навивочно-сварочного станка. К продольным стержням приваривается спираль при достижении каждого третьего пересечения. Сварка также может проводиться на каждом пересечении с периодичностью в два витка на третий.

к оглавлению ↑

Виды ростверков

Ростверк не является обязательным элементом конструкции. Он соединяет между собой опоры основания, придавая конструкции дополнительную жёсткость. Различают 3 основных вида ростверков:

  1. Высокий. Соединительные элементы располагаются над поверхностью земли на расстоянииот 15 сми выше.
  2. Повышенный. Ростверк располагает вровень с поверхностью земли или на высотедо 10 см.
  3. Заглубленный. Монтаж ростверка проводится ниже уровня поверхности земли.

По способу сборки различают ростверки:

  1. Сборные. Представляют собой сварные стальные балки, которые применяют при строительстве лёгкий построек с небольшим сроком эксплуатации.
  2. Сборно-монолитные. Элементы с «замочными» соединениями. Используются для соединения опор оснований многоэтажных домов и промышленных сооружений.
  3. Монолитные. Представляют собой единые конструкции, имеющие форму замкнутой или незамкнутой ленты. Применяются при строительстве жилых малоэтажных домов.

Виды свай

Сваи используются, чтобы фундамент получился прочным, а также для огораживания котлованов. Внешне выглядят как длинные стержни, выполняются из разных материалов.

Сваи бывают нескольких видов, которые различаются:

Виды свай
  • по материалу изготовления;
  • по способу погружения в грунт;
  • по тому, как они взаимодействуют с грунтом.

Вдавливание свай заключается в силе статистического воздействия на верхушку свайного основания непосредственно весом земного тяготения, то есть сверху вниз

Рассмотрим основные виды.

  1. Буронабивные сваи производятся или на заводе, или непосредственно на стройплощадке. Перед тем как их погрузить, отверстие при его разработке заливают бетоном. Чтобы фундамент был намного прочнее, выполняют армирование фундамента. Пневматический молот забивает сваю. Этот вид свай позволяет быстро выполнять работы.
  2. Деревянные сваи изготавливают из сосновой, еловой, кедровой, дубовой, пихтовой и лиственной пород деревьев. Их длина от 4 до 12 м, диаметр с одной стороны 18-34 см, второй конец заостренный. Острие выполняют в строгом соответствие со свайной осью. Для продления срока службы острый конец оснащают металлическим наконечником, а сверху надевают кольцо-бугель. Эти меры помогают сохранить целостность при погружении свай забивкой.
Виды свай

Если есть необходимость в более длинных сваях, то для этого их объединяют в одну из нескольких штук в торец, накладками или вполдерева. Деревянные изделия пропитывают специальной жидкостью, предохраняющей от загнивания.

  1. Железобетонные сваи изготавливают из тяжелого бетона. Их типоразмеры: при сечении 30х30 см длина составляет до 12 метров, при сечении 35х35 и 40х40 см – длина до 16 метров. Погружение свай происходит путем забивки.
  2. Трубобетонные сваи применяются следующим образом: стальная труба забивается в грунт, а затем ее наполняют бетонным раствором. Нижний конец такой сваи имеет конусный наконечник. Погружение в грунт производит пневмоударная машина для забивания свай. По данной методике сваи выполняются и вертикальными, и наклонными. Используется при ограниченном пространстве, когда нельзя привлечь тяжеловесную спецтехнику. Учитывая размеры нагрузки, могут применяться и армированные сваи.

    Компактность использования техники позволяет применять такой способ в районах плотного городского населения

  3. Шпунтовые сваи нужны для возведения гидросооружений, мостовых опор, для прокладки траншей и котлованов. Материалом служит дерево, сталь, железобетон. Плотно установленные в грунте с применением устройства для забивания свай, они выполняют функцию водонепроницаемого щита (шунтовая стенка).
  4. Грунтоплавленые сваи устанавливаются под воздействием плазменного нагрева. В этом процессе грунты подвергаются осушению, нагреву, обжигу, плавлению, нагреву расплава, охлаждению и твердению. Прошедший обработку грунт обладает однородностью по составу, а также по физическим и механическим характеристикам.

Виды свай и способы их погружения — Завод винтовых свай

Размещение, тип, размер, глубина и способы погружения свай указываются в проектах. Сваи различают по способу изготовления, материалу, форме поперечного и продольного сечений и способу погружения (рис. 1).

рис. 1 — виды винтовых свай

Деревянные сваи

Виды свай и способы их погружения — Завод винтовых свай

Деревянные сваи изготавливают из хвойных пород — сосны, кедра, лиственницы, иногда используется дуб. Нижний конец сваи заостряется на длину, равную 1,5…2 диаметру бревна, и на него надевается стальной башмак, предохраняющий заостренный конец сваи от разрушения во время забивки. На верхний конец сваи надевается стальное кольцо — бугель, предохраняющий от раскалывания и размочаливания древесины сваи при ударах молотом. Деревянные сваи применяют длиной 4,5-16 м с диаметром в тонком конце не менее 18 см.

Металлические сваи

Методика проведения работ

Монтаж осуществляется по одному изделию или попарно. В почву укладываются направляющие рамы из дерева. Расстояние между ними должно быть равно ширине шпунта. Конструкции вставляются в замок углового изделия и погружаются на глубину от 2 до 4 м.

Методика проведения работ

Далее следуют остальные шпунты, их располагают на тех участках, где находятся направляющие рамы. Для исключения отклонений при погружении устанавливаются верхние схватки, которые погружаются в почву вместе со сваями. В процессе могут встретиться препятствия в виде крупных валунов. Это может стать причиной разрыва стенок между замками.

Иногда проблема выражается в искривлении нижнего края металлических свай. Для исключения подобных ситуаций необходимо усиление основания. Когда шпунт встретиться с валуном, вы почувствуете замедление погружения.

Технология устройства буронабивных свай с ростверком

Термин «ростверк» происходит от немецких слов «Rost» – решётка и «Werk» – строение. Это часть свайного фундамента – рама из армированного бетона или сплошной плиты на оголовках свай.

Ростверк бывает:

  • низкий – полностью помещен в грунт, его верх на уровне грунта или ниже.
  • повышенный – нижняя часть на уровне грунта;
  • высокий – подошва много выше грунта.

Для устройства ростверка в оголовках свай оставляют выходящие из бетона стержни арматуры. К ним присоединяют горизонтальные арматурные стержни. Арматурный каркас должен быть двухъярусным: нижний на 50 мм от низа ростверка, верхний – на 50 мм ниже верхнего среза. Эти 50 мм бетона защищают арматуру от коррозии.

Рис. 5  Устройство буронабивных свай с ростверком

Следующий шаг – изготовление и установка опалубки. Ширина ростверка должна быть не менее толщины стены, а высота определяется расчетом по нагрузке от здания. Готовая опалубка заливается бетоном и уплотняется. Набор прочности не менее 15 суток. При низких температурах срок увеличивают.