Забивка свай - способ погружения опор в грунт

Содержание статьи

Сваи для забивки: типовые разновидности

Обзор технологии погружения забивных опор

Погружение ударом: обзор процесса

Технологическая карта на забивку свай

Достоинства и недостатки «ударного» погружения

Способы оптимизации процесса забивки

Технология забивки свай в лидерные скважины

Технология погружения опор в размягченный грунт

Технология забивки с использованием электроосмоса

Погружение свай забивкой практикуют при обустройстве основания, покоящегося на железобетонных, стальных или деревянных опорах цельного или полого типа. Когда-то эта технология использовалась практически повсеместно. Ну а в наши дни подобное погружение свай практикуют только в случае строительства соответствующих фундаментов на отдаленных участках. Расположенных как можно дальше от жилых массивов или объектов общественного пользования. 

Однако и в наши дни забивка опоры в грунт остается весьма эффективной технологией погружения. Поэтому в данной статье мы познакомим наших читателей с сутью этого процесса. Надеемся, что изложенная на страницах нашего ресурса информация поможет вам спланировать процесс забивки, сэкономив время строительства вашего свайного основания.

Сваи для забивки: типовые разновидности

Погружение опор в грунт методом забивки подходит далеко не каждому типу свай. Как правило, эта методика практикуется в процессе заглубления монолитных стержней из железобетона, стали или древесины, диаметром до 60-80 сантиметров и длинной до 25 метров.

Впрочем, такие габариты характерны далеко не для всех забивных опор. Например, типовые железобетонные сваи имеют не круглый, а квадратный профиль с размерами сечения от 35х35 сантиметров (для свай длиной до 7 метров) или 40х40 сантиметров. А согласно ГОСТ 19804.2-79 длина таких опор колеблется в пределах от 3 до 20 метров.

Металлические забивные сваи – это обычные обсадные трубы с наваренным оголовком и конической пятой. Диаметр таких опор колеблется между 25 и 60 сантиметрами, а длина – между 3 и 12 метрами.

Обзор технологии погружения забивных опор

Технология погружения опоры в грунт зависит от стойкости оголовка сваи, а также от ее длины и габаритов поперечного сечения.

И в большинстве случаев работы по забивке свай основаны на следующих технологических приемах:

• Погружение под действием динамической нагрузки (удара). В данном случае погружающее опор в грунт усилие передает на оголовок сваи особый инструмент – копр или молот.
• Погружение в грунт под действием статической нагрузки (вдавливания). В этом случае погружающее усилие генерируется прессом вдавливающим опору в почву.
• Погружение в грунт под действием статической нагрузки, расшатывающей и продавливающей опору (вибровдавливание). В этом случае опора движется и в продольном и в поперечном направлении под действием усилия, генерируемого особым инструментом — вибровдавливателем. Причем использование вибровдавливателя позволяет уменьшить усилие, погружающее опору.
• Погружение опоры методом забивания или вдавливания в предварительно высверленную (лидерную) скважину. В этом случае можно использовать и копр и пресс.

Словом, приемов погружения, упоминаемых в СНИП на забивку свай, достаточно много и каждая технология  обладает своими достоинствами и недостатками. И поскольку нас интересует именно забивка опор, то далее по тексту мы рассмотрим лишь технологию погружение ударом.

Погружение ударом: обзор процесса

Заглубление опоры в грунт под действием ударной нагрузки практикуется на строительных площадках, удаленных от жилых кварталов. Ведь эту «нагрузку» генерирует многотонный (масса от 2 000 до 12 000 килограмм) молот для забивки свай, падающий на оголовок сваи со значительной высоты.

Причем сам молот, а точнее его боек, монтируется (на правах насадки) на гусеничный кран или экскаватор тросового или гидравлического типа.

Энергия (нагрузка) транслируемая молотом на оголовок сваи высчитывается по формуле:

Е= 0,4Qh

Под Q в этом случае понимают массу «бойка» молота, а под h – высоту подъема бойка перед падением на оголовок.

Таким образом, чем массивнее молот и выше высота его подъема, тем больше энергия, которую генерирует машина для забивки свай.

Технологическая карта на забивку свай

Сам процесс забивки опоры ударом выглядит следующим образом:

• На стройплощадку завозят базовую технику – кран или экскаватор. После чего к стреле аппарата крепят насадку с молотом. Впрочем, копр может быть и самостоятельным устройством с самоходным шасси.
• После настройки копра сваю подтягивают в рабочую зону тросами, укладывая оголовок опоры в направляющий короб копра.
• После позиционирования сваи, в процессе которого определяется угол наклона опоры относительно нулевого уровня грунта, начинают процесс забивки, поднимая и сбрасывая боек молота с определенной высоты. Причем вначале эта высота еще небольшая, поскольку первые удары должны погрузить сваю на малую глубину, на которой еще можно контролировать положение сваи относительно нулевой уровни грунта с помощью растяжек.
• После частичного погружения сваи и окончательной сверки положения опоры можно приступать к «залогам» — серии из 10 ударов максимальной силы. В этом случае молот поднимают на максимальную высоту и сбрасывают на оголовок сваи. После каждой серии «залогов» положение сваи контролируется гидроуровнем. И максимальное отклонение опоры от перпендикуляра не должно превышать одного градуса. В противном случае свая изымается из грунта и все начинается сначала.

Ударная забивка сваи завершается только после достижения особого состояния – отказа опоры, который препятствует дальнейшему погружению сваи в грунт.

Достоинства и недостатки «ударного» погружения

Основное достоинство ударного погружения – это высокая скорость заглубление опоры в грунт. Действительно мощные молоты вбивают сваю за считанные минуты, проталкивая опоры в почву с весьма приличной скоростью (от 0,7-1 м/мин до 5 м/мин).

И если с первым отрицательным качеством можно справиться, срубив разрушенную часть опоры, то второй недостаток – неустраним. К тому же, копры для забивки свай генерируют достаточно сильную вибрацию в грунте. Поэтому ударную забивку следует практиковать подальше от уже построенных фундаментов или инженерных коммуникаций.

Способы оптимизации процесса забивки

Впрочем, процесс забивки сваи в грунт поддается оптимизации, позволяющей избавиться от большинства недостатков этой технологии.

И такую оптимизацию организуют с помощью следующих технологических приемов:

• Лидерного бурения.
• Размягчения грунта.
• Электроосмоса грунта.

Далее по тексту мы познакомим наших читателей с сутью упомянутых технологических приемов.

Технология забивки свай в лидерные скважины

Суть этой технологии — бурение перед забивкой или погружением опоры. То есть, свая погружается не в плотный грунт, а в шахту, диаметром не более 75-80 процентов от габаритов поперечного сечения опоры.

В итоге, свая раздвигает (уплотняет) стенки лидерной шахты. И этот процесс происходит  под действием существенно меньших усилий, генерируемых ударной частью копра. Причем погружение скважины в опору не сопровождается лишь сильным  шумом, а вибрации в грунте практически отсутствуют.

Технология погружения опор в размягченный грунт

Погружение в размягченный (подмытый) грунт требует существенно меньших усилий. Ведь, чем выше влажность грунта, тем меньше его несущая способность (сопротивляемость внешним нагрузкам).

Поэтому в особо тяжелых случаях на пяту сваи надевают особую насадку с форсунками, разбрызгивающими воду под давлением в 5-10 атмосфер. Форсунки связывают с нагнетательным водопроводом с помощью двух трубопроводов, расположенных вдоль тела сваи.

В итоге, погрузив сваю в мягкие слои грунта у поверхности, в трубопровод подают воду под нужным давлением и дальнейшее погружение сваи происходит в почву с совершенно иными характеристиками. Ну а финальные метры погружения (от полутора до двух) гидромолот для забивки свай поработает на полную силу. Ведь это расстояние придется пройти без подмыва.

Технология забивки с использованием электроосмоса

Эффект электроосмоса предполагает искусственное изменение влажности в почве, окружающей катод, после подключения электричества к паре заглубленных в грунт электродов.

Роль катода, в данном случае, играет погружаемая опора. Ну а в качестве анода придется выступить уже погруженной опоре. В итоге, металлический (или покрытый металлом) катод (забиваемая опора) погружается в грунт практически беспрепятственно: ведь увлажненная притянутой жидкостью почва не может сопротивляться давлению на оголовок сваи.

Ну а после погружения ток просто выключат, и естественная влажность грунта будет восстановлена. И при должном подходе к безопасности эту технологию можно практиковать даже на очень сложных, глинистых грунтах с большой влажностью.