Забивные железобетонные сваи — достоинства, недостатки и особенности монтажа

Технология возведения

1. К свае, за выступающее в верхней части металлическое «ухо», крепят трос и поднимают ее с помощью лебедки.
2. Столб помещается в погружную установку (в отверстие в нижней части молота).
3. Молот начинает забивать столб. После нескольких ударов, сваебойная машина останавливается, мастер производит замер с помощью уровня, чтобы выяснить, не произошло ли отклонения от вертикали.
4. Если наблюдается уход сваи в сторону, она извлекается при помощи все той же лебедки, причина отклонения устраняется (обычно это камень или более плотная часть грунта, которая подкапывается) и производится повторная попытка погружения.
5. Также направление движения столба может быть откорректировано сваебойной машиной, которая способна изменять свое положение, подтянув погружаемый столб в нужную сторону.

Необходимость сруба оголовков

Есть несколько видов свайных конструкций, отличающихся назначением. У них свои особенности, положительные, отрицательные стороны. Виды фундамента свайного типа:

забивной. Введение свайных элементов в грунт выполняется физической силой. Вспомогательный инструмент — механические и ручные молоты-копры. В промышленных масштабах прибегают к вибрационным механизмам и оборудованию, своим весом вдавливающим опору в полость земли;

Забивные

буронабивной. Предварительно выполняется бурение скважины нужной глубины и сечения. Ее размеры зависят от габаритов сваи. В отверстии создается армирующий каркас. Выполняется заливка бетонного раствора;

Буронабивные

винтовой — труба, один край которой выполняется заостренным. Вокруг него предусматривается спиралевидный лепесток. Методика введения винтовой конструкции — вращение опоры вокруг своей оси. Применяется сваекрут. Свайный элемент, углубляясь в полость земли, работает как штопор, вкручивающийся в пробку.

Винтовые

Глубина введения фундаментной опоры, ее высота над уровнем земли регламентируются проектом капительного строения. Эти значения полностью зависят от глубины залегания грунтовых водных прослоек и точки промерзания почвы. Учитывается масса будущего строения и климатические особенности местности, на которой предполагается строительство.

Свайные конструкции — опоры для верхней обвязки фундамента или ростверка. Последние передают нагрузку от здания. Оголовки должны находиться на одном уровне.

Достижение ровности и одинаковой высоты выступающих опор над уровнем земли — нереальная задача. Разница по высоте свай может равняться десяткам сантиметров. Строители прибегают к срезке опорных элементов до одного уровня.

Набивные и забивные сваи: различия

Основные различия просматриваются уже в самом названии этих конструктивных элементов:

Набивные сваи	Забивные сваи
Изготавливаются на проектируемом месте.	Изготавливаются в заводских условиях, транспортируются на строительную площадку.
Устанавливаются в ранее пробуренную скважину.	Погружаются за счёт внешнего усилия в рыхлый грунт.
Формируются на месте из жидкого бетона с помощью виброгрейфера, с выемкой грунта или использованием его для набивки.	Используются механизмы, наносящие удары по заглубляемому стержню (без выемки грунта).
Висячие.	Стоячие.
Цельные.	Цельные и составные.
Предполагают уширение на конце: башмак, бетонная пробка.	Могут наращивать высоту до 50 метров за счёт составных секций.
Рекомендуемый грунт: глинистый, набухающий, тугопластичный.	Создают особую устойчивость с опорой на твёрдый пласт грунта.
Допускают отказ от ростверка и видоизменение в соответствии с особенностями грунта.	Плотное вхождение в грунт.
Армирование продольное, преимущественно в оголовке. Требуют опалубки для формирования надземной части.	Имеют не только поперечное, но и продольное напрягаемое армирование, что увеличивает их несущие возможности.
Дают крайне низкую осадку здания.	Особенно популярны в многоэтажном домостроении.
Процесс изготовления не зависит от сезона.	Установка связана с повышенным шумом.
Не требуют затрат на транспортировку.	При хранении и транспортировке хрупкость изделий сказывается на качестве.
Годен бетон марки В15.	Используется бетон не ниже марки В22,5.
Применяют разные способы уширение пяты.	Голова сваи укрепляется металлом (от расплющивания).

К сведению: скважина под набивку, выполненная в ходе бурения называется буронабивной. Если скважину ᴓ 15-25 см набивают цементно-песчаной смесью под давлением, получаются буроинъекционные сваи.

Характерные преимущества и минусы установки забивных свай

Этот вид основания под строение имеет выгодные и неоспоримые отличия от других оснований по параметрам:Так выглядят забивные сваи круглой формы

• не нужно проводить большой объем земляных работ, при этом прост в установке;
• сваи для фундамента можно вбить в любой непрочный грунт, кроме сальных пород;
• материал изготовления свай можно выбрать исходя из бюджета стройки, параметров здания и типа грунта;
• хорошо удерживает большую массу строения, применяется при сооружении высотных зданий, с большим количеством этажей;
• срок службы этого основания – 100 лет;
• возможность увеличение прочности с помощью обустройства ленточного фундамента из свай;
• свайный фундамент для кирпичного дома не боится перепадов температур, влагостойкий, негорючий и устойчивый к воздействиям окружающей среды;
• легко перевозить и хранить сваи из ЖБ.

Но как у любого материала и способа обустройства оснований для дома, у этого типа фундамента есть ряд недостатков, о которых стоит рассказать:

1. Прежде всего, придется запланировать цокольный этаж и предусмотреть способы его обустройства.
2. Если на участке преобладают посадочные и склонные к разбуханию почвы, то свайно-забивной фундамент может оказаться недостаточно устойчивым.
3. Если же грунт на вашем участке такой, как описан выше, то не стоит отчаиваться, и покупать другую землю – из этой ситуации есть выход. Свайно-забивной фундамент можно укрепить, например, установить на опоры монолитную плиту, или обустроить свайно-ленточный фундамент.

Важно! Если принять решение об обустройстве ростверка, то между почвой и лентой должен, находится промежуток, который после монтажа отсыпается щебенкой мелкой фракции, или песком. Это делается для того, чтобы во время зимнего пучения почва не могла воздействовать на ленту ростверка.Схема с размерами устройства свайного основания с ростверком Конечно, у этого вида оснований есть недостатки, но их мало и при этом их всегда можно обойти и найти способ их устранения.Есть еще один важный момент – перед покупкой материала, для изготовления свайно-забивного основания, нужно тщательно изучить документы, в которых должна содержаться информация о производителе свай, материале, примененном при их изготовлении, дата выработки, номер партии

Кроме этого, продавец должен предоставить вам сертификат соответствия на данную продукцию. Если документов нет, то стоит отказаться от покупки. Внимательно осмотрите материал, поверхность свай должна быть ровной и гладкой без видимых повреждений и нежелательных вкраплений. Например, микротрещины можно обнаружить, если намочить одну из сторон.Чертёж с размерами устройства основания с использованием забивных свай При высыхании на поверхности проступят потемневшие полоски – это говорит о том, сто материал ненадлежащего качества. Стоит так же рассмотреть виды свай, так как они могут быть изготовлены из разных материалов.

Механизмы для погружения забивных свай

Молот для забивки свай

Железобетонные опорные стойки для фундаментов отличаются высокой прочностью, долговечностью и высокими техническими характеристиками (свая устойчива к кручению, изгибу), однако для устройства свайного поля требуется множество специальных механизмов, включая машины для доставки опор к месту монтажа.

Процесс забивки происходит с помощью специальных свайных молотов, для передвижения которых к строительной площадке используются тяжелые машины и механизмы: гусеничный кран, тросовый и гидравлический экскаватор. Свайные опоры длиной до 10 метров забивают в грунт специальные машины — самоходные сваебойные установки, которые выполняют весь технологический цикл по подъему, установке, транспортировке опорных элементов к месту монтажа, непосредственной забивки опорных элементов в грунт.

Способы погружения железобетонных опорных стержней в грунт значительно отличаются ввиду применения различных технологий.

При погружении свай используется различное оборудование.

Копер

Копер для забивки свай

Копер – принцип погружения в грунт при помощи сваезабивателя состоит в нанесении серии ударов молотом по отдельной опоре, выставленной в определенном положении. Непосредственная забивка осуществляется при помощи молота, которые классифицируются по методу погружения:

• Дизельный молот – работа этого оборудования основана на сгорании дизельного топлива. Молот имеет ударную часть – специальный поршень с головкой, при подъеме которой в наивысшее положение, в цилиндр поступает топливная смесь. При падении молота в нижнее положение, в цилиндре происходит сгорание части топливной смеси. Энергия направляется к свае, в результате чего происходит поступательное забивание опоры в грунт, далее процесс повторяется.
• Гидромолот – это оборудование работает на гидравлическом приводе, который обеспечивает движение ударной части молота вверх и вниз. Использование оборудование с гидравлическим приводом позволяет следить за силой и частотой ударов, которые гидромолот наносит по отдельной опоре.

Устройство свайного поля вблизи существующей жилой застройки целесообразно проводить с помощью гидравлического молота, это позволит выполнить работы в максимально щадящем режиме.

По мере погружения свайных опор в грунт в результате ударов молота, часть грунта вытесняется на поверхность, остальной грунт уплотняется в стороны и вниз от свайного стержня. Зона уплотнения почвы вокруг отдельных опор распространится на расстояние, равное от 2 до 3 диаметров свайного стержня.

К молоту подбирается подходящий наголовник, который служит для закрепления отдельных опор и предохранения верхней части свай от механических разрушений от контактных ударов молота.

Наголовник имеет внутреннюю полость, которая должна идеально соответствовать размерам и конфигурации оголовка сваи. При работе машины по забивке свайных опор, наголовник помогает равномерно распределить удар по всей площади опорного элемента. Посмотрите видео, как забивает сваи Копер КГ-12М:

Вибропогружатель

Вибропогружатель свай

Вибропогружатель – погружение в грунт отдельных свай происходит совсем по другой схеме, нежели при работе копра. Машины работают по принципу создания вибрирующего момента вдоль оси свайной опоры. На оголовке закрепляется специальное устройство, которое состоит из вращателя и пригруза со смещенным центром тяжести. Питание машины осуществляется от электродвигателя или гидропривода.

Машины для установки и погружения стержня сваи создают вибрацию, под действием этих сил складываются необходимые условия для погружения ствола в грунт. Работа вибропогружателя с наголовником приводит к суммированию вертикальных сил, которые воздействуя на свайную опору, помогают ее погружению в грунт, обеспечивая необратимые разрушения структуры грунтов.

Установки для вдавливания свай

Сваевдавливающая установка

Сваевдавливающая установка – машины работают по принципу плавного вдавливания железобетонных стержней свай в определенном месте в толщу почвы. При достижении плотных слоев грунта, может использоваться серия ударов по сваям, необходимых для погружения опор до проектных отметок.

Технология вдавливания свай позволяет выполнять работы вблизи зданий без нанесения вреда и повреждений конструкциям существующих построек.

Способы

Особенностью технологии забивки свай является необходимость предварительно бурить скважины нужной глубины. Следующим шагом становится организация ствола сваи. Этот этап может вестись в зависимости от типа грунта одним из трех способов:

сухой – производится без фиксации стенок опоры;

Кроме того, сам процесс забивки может производиться разными способами:

• посредством удара;
• методом вибрации;
• путем вдавливания;
• методом завинчивания;
• с применением лидерных скважин под опоры.

Иногда на одном фундаменте применяется сразу несколько методов. Рассмотрим подробнее каждый из них.

Забивание свай подразумевает использование копровой установки или другой спецтехники (например, экскаватора), на который навешивается гидромолот (либо дизель- или пневмомолот) для забивания. Дизельный молот – простой, но эффективный забиватель. Он функционирует вне зависимости от наличия источников энергии, обладает высокой производительностью, атмосферостойкостью.

Суть забивного метода основывается на энергии удара. С каждым ударом по оголовку элемент все глубже уходит в грунт до тех пор, пока его острие не упрется в твердое основание.

Вибропогружение предполагает снижение трения между боковой поверхностью опор и стенками скважины, поэтому метод требует меньшего напряжения. При вибропогружении вытесняемый грунт должен уплотняться вокруг сваи, поскольку это напрямую связано с прочностью будущего фундамента. Осуществляется с применением погружателей, молотов и специальных установок, обеспечивающих вибрации и деформирование грунта под наконечниками свай и в области их боковых стенок.

Вибропогружатель в данной методике эффективен на влагонасыщенных почвах. Для сухих и плотных грунтов больше подходят вибромолоты пружинного типа.

Технология вдавливания является одной из самых бесшумных. Осуществляется благодаря определенной нагрузке на сваи, из-за чего они буквально «проваливаются» в грунт

Нагрузка исходит от вибропогружателей и гидродомкрата, немаловажно что сваи вдавливаются и под воздействием собственного веса

Процесс подразумевает несколько циклов углубления и последующего извлечения опоры, пока ее острие не застопорится и не достигнет проектной глубины. Подходит для большинства типов грунтов, в том числе с глубоким залеганием плотных слоев. Данный метод не подходит для свай, вбиваемых на глубину свыше 6 м. Из-за габаритности применяемого оборудования для его размещения требуется участок не менее 500 м кв. Кроме того, это довольно дорогостоящий способ организации свайного фундамента.

Технология завинчивания предполагает использование металлических или железобетонных (ЖБ) свай, которые, помимо наконечника, имеют лопасти. Последние необходимы для погружения, ввинчивания опор в грунт. Такой метод применяется на подтапливаемых и непрочных грунтах, широко используется в городском строительстве, поскольку не создает шума и вибраций, не деформирует слои почв соседних объектов.

Самой тихой безопасной для ландшафта считается методика погружения опор. Она подходит для скальных грунтов, почв в зоне вечной мерзлоты, грунтов с твердыми (до 20%) включениями.

Суть бурозабивного метода сводится к тому, что в грунте делается отверстие (лидерную скважину), диаметр которого меньше диаметра сваи. Высота получившейся скважины соответствует высоте сваи без острия. После этого в скважину забивается опора.

Разновидностью погружного метода является буроопускной. В этом случае диаметр скважины несколько превосходит диаметр свай, поэтому после погружения последней свободное пространство между стенками отверстия и стенками опоры заполняется цементно-песчаной или грунтовой смесью.

Бурение скважины осуществляется с применением копровых установок, оснащенных не свайными молотами, а буровыми вращателями. Последние обеспечивают строго вертикальную направленность бурения, что является ключевым показателем качества бурения.

Советы

Вне зависимости от выбранной технологии и размеров, назначения здания обязательно составляются схемы, в которых отражены несущая нагрузка опор, глубина их заглубления, шаг, диаметр и так далее.

Если в строении предусмотрены тяжеловесные конструкции, например, печи, камины, то под них нужен собственный мини-фундамент. Он не связан с основным основанием и должен возводиться по собственным расчетам.

При забивании сваи своими руками следует помнить, что она должна устанавливаться ниже уровня промерзания грунта и проходить все слабые слои. Только так можно добиться прочности и надежности фундамента свайного типа.

Забивают сваи, как уже говорилось, до твердого грунта, глубина которого соответствует проектной документации

При этом важно убедиться, что элемент достиг твердых слоев, а не уперся, например, в камень. В противном случае не избежать перекоса сваи в процессе эксплуатации дома, что влияет на геометрию строения в целом

Погружение или забивание свай лучше вести в теплое время года, после того, как верхние слои почвы оттаяли. Если провести работы до заморозков не удается, то можно вести их в штатном режиме при условии, что грунт промерз на глубину не более метра.

Если промерзание более значительное, можно использовать специальное устройство – «паровую иглу». Она представляет трубку, на которой имеет отверстие – из него выходит горячий пар. Трубка опускается в скважину, способствуя размораживанию почвы. Для мерзлых грунтов подходит также буроопускной метод с предварительным бурением лидерных скважин.

Для забивки свай малого диаметра на небольшую глубину можно использовать ручной молот. Для более масштабного строительства применяют электрический или гидравлический молот. Их стоимость высока, но можно взять в аренду, если речь идет о частном домостроении.

При использовании буроопускного метода следует предварительно позаботиться о вывозе доставаемого в процессе бурения грунта. В противном случае уровень строительства поднимется в среднем на 0,5 м.

Стратегическое значение при лидерном бурении имеет глубина скважины. Она должна быть на полметра короче опоры. В противном случае не удастся обеспечить удерживание сваи грунтом.

О вибропогружении, вдавливании и забивке свай смотрите в следующем видео.

Методика углубления свай

Широкие географические диапазоны строительства, освоенные в современное время, позволяют говорить о нескольких методиках монтажа свайного фундамента. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки и отличается применяемой для этого спецтехникой. Среди многочисленных способов можно выделить 4 основных:

• ударный;
• вдавливание;
• вибровдавливание;
• лидерное бурение.

Ударный способ

Технология считается одной их наиболее распространённых. Используется как в промышленном, так и в частном строительствах.

Углубление сваи происходит путём амплитудных ударов молотом (копром).

В настоящее время существует широкий выбор машин для выполнения работ такого направления, различающихся своими характеристиками. Ознакомиться с некоторыми из них можно в таблице, размещённой ниже.

Забивка свай своими руками

Кроме этого, ударная технология – единственная в своем роде, которую можно использовать без применения спецтехники. Сделать простое устройство, которое будет выполнять удары по свае, не так сложно. Выглядит оно следующим образом:

1. Собирается тренога. Материал её изготовления не принципиален, это могут быть брёвна, трубы, брус.
2. На неё подвешивается 2 – 3 металлических или бетонных блока, выполняющих роль противовеса.
3. Тяжёлый стальной прямоугольник – молот. Одна его сторона должна быть ровной.
4. 2 троса перебрасываются через блоки и служат для поднятия металлической балки.

Методика проста, молот поднимается на максимальную высоту и фиксируется. Внизу устанавливается свая, которая растягивается в вертикальном положении. Трос, удерживающий балку, отпускается, груз в свободном падении ударяет сваю, которая, в свою очередь, входит в грунт. О том, как забить сваи своими руками, смотрите в этом видео:

Процедура повторяется до достижения нужного результата.

Вдавливание

Вдавливание свай — самый дорогой метод углубления

Такой способ углубления фундаментных свай считается одним из самых редких и дорогостоящих.

Его уникальность заключается в том, что применяется многотонная спецтехника, которая фиксирует элемент в замке, и, перенося на неё свой вес, втыкает её в грунт.

Преимущественно используется при относительной близости к другим строениям и во время реконструкций зданий, когда нет возможности воспользоваться другим видом свайной техники.

Вибровдавливание

Такая методика выполняется с использованием вибромолота. Пружинные агрегаты пользуются наибольшей популярностью, принцип их работы заключается в следующем. Осуществляется вращение валов с дисбалансом в свободном направлении. При этом, вибровозбудитель колеблется с определённой периодичностью. Достигнув минимального зазора между сваей и молотом, последний совершает удар по наконечнику, вгоняя изделие в грунт. О том, как происходит погружение свай этим способом, смотрите в этом интересном видео:

Уникальность машин заключается в том, что есть возможность регулировки силы удара вибромолота и соответствующего увеличения величины вдавливания опоры. При этом, необходимо соблюдать строгие требования, заключающиеся в том, чтобы вес молота был не менее чем в 2 раза меньше веса сваи.

Второй метод с использованием вибрации основан на взаимодействии со статическим пригрузом. Машина условно делится на 2 половины: задняя с генератором и двухбарабанной лебёдкой, а также передняя с направляющей стрелой и блоками, через которые проходит трос от молота к лебёдке. Находясь в рабочем положении, молот опускается вниз и соединяется со сваей, захватывая её в замок. При включении механизма скреплённые элементы опускаются вниз под собственным весом и воздействием вибропогружателя.

Лидерное бурение

Если грунт достаточно твёрдый и забивка свай ударным методом не принесёт результата, применяется лидерное бурение. Методика заключается в том, что на заранее определённых местах осуществляется бурение скважин, которые несколько уже в диаметре, чем сваи.

После чего в них с помощью копра вбиваются изделия, служащие основанием для фундамента.

Как обустроить основание из свай

Первым делом перед началом работ по установке основания из свай, производятся подготовительные работы:Схема установки основания из забивных сваи

1. Расчистить площадку под строительство.
2. Снять верхний слой дерновой земли.
3. Разметить местность, определив колышками, где будут установлены сваи.
4. Приготовить инструмент.
5. Завезти материал на строительный участок.

Важно! При разметке участка колышками, их нужно пронумеровать, чтобы строители понимали, на какое место вбивать определенную сваю.Пример устройства ростверка фундамента Позаботьтесь, чтобы тяжелая техника пришла вовремя, чтобы установка не заняла много времени – не забывайте, что технику придется брать в аренду, и чем дольше вы ее продержите на участке, тем дороже вам обойдется обустройство фундамента. Технология забивания:

На место забивания опоры подгоняют технику.
Подъемным краном поднимается свая и устанавливается вертикально на место, отмеченное колышком.

Молот начинает забивать сваю с погружением в 1 метр с каждым ударом, как только свая войдет в землю достаточно глубоко, интервал забивания становится 0, 1 метр пока опора не дойдет до твердой породы грунта

Важно! Замерять вход сваи в землю обязательно при каждом ударе, для вычисления несущей способности каждой опоры.
Как только все сваи установлены, их подрезают на одном уровне.
Монтируется опалубка, для создания ростверка. Производится армирование внутри опалубки

Заливается бетон.
Как только бетон примет свою крепость, обустраивают гидроизоляцию фундамента.

Необязательно формировать ростверк из жидкого бетона, можно применить уже готовые конструкции. Смотрите в видео постройку фундамента на забивных сваях.

Недостатки свайного основания

• При обустройстве фундамента на сваях необходимо продумать, как утеплить и отделать цокольный этаж.
• Если грунты на строительном участке набухающие или просадочные, характеристики устойчивости фундамента могут существенно снижаться.

Забивные сваи обвязыванные железобетонным ростверком

В случае необходимости придать конструкции большую прочность, используют сооружение свайного фундамента с ростверком. Такие основания можно разделить на:

• плитно-свайный тип;
• свайно-ленточный тип.

При устройстве этих двух типов оставляют некоторое пространство между землей и лентой. Выполняется засыпка слоя песка, щебенки или гравия под ленту.

Он не дает грунту (в случае пучения) упираться в ростверк. Кроме того, при наличии этого зазора ростверк не будет приподнимать фундамент вверх.

Такой же способ применяется и для плитного варианта свайного фундамента.