Описание основных методов забивки свай

Строительство любого капитального здания начинается с возведения фундамента. От того, насколько верно выбран его тип и осуществлены монтажные работы, зависит внешний вид, эксплуатационные характеристики, долговечность и безопасность строения. Сегодня все чаще при возведении объектов различного назначения используется свайный фундамент.

Забивные сваи опираются на прочные слои грунта, а потому характеризуются высокой несущей способностью. Их использование, кроме того, предотвращает деформирование опасных слоев грунта, что при других условиях чревато неравномерным проседанием строения.

Забивка свай производится в следующие типы грунта:

• рыхлые песчаные и среднепрочные почвы;
• текучие и пластичные супеси;
• туго-, текуче- и мягкопластичные глины и суглинки.

Для забивки используются разные типы свай. Если говорить о форме сечения, то это:

• круглые (сплошные и полые);
• тавровые;
• квадратные.

В зависимости от применяемого материала выделяют сваи:

• металлические – подходят для строительства крупных объектов из кирпича, на основе деревянного сруба, а также для возведения каркасных домов;

• железобетонные – используются под монолитные промышленные и многоэтажные объекты, рекомендованы под подвижные грунты;
• деревянные – подходят для частных домов, дач, небольших мостов, временных построек.

В зависимости от способа изготовления – монолитные и сварные.

Критерии выбора и особенности деревянных свай определяются по ГОСТ 9463-88. Для прочих изделий существуют нормативные документы.

Вне зависимости от вида сваи, они должны соответствовать следующим требованиям:

• один элемент должен выдерживать большую нагрузку;
• высокая трещиностойкость;
• устойчивость к высокой переменной нагрузке, способность функционировать в сложных гидрогеологических условиях.

Для забивки свай применяется спецтехника, оказывающая на элементы статическую (постоянное вдавливание) или динамическую (удары) нагрузку. Работы предваряются геологическими изысканием и забивкой пробного элемента. Последнее действие позволяет увидеть, насколько точны теоретические предположения о характере грунта, оценить поведение сваи в почве.

Если пробная забивка оказалась успешной, производится установка всех опор, организация основания, по окончании которой делается забирка фундамента. Последняя предполагает закрывание надземной части основания с целью его защиты от негативных факторов внешней среды. Забирка может выполняться с применением кирпичной кладки, досок, бетонного раствора. Получившийся цоколь затем облицовывается подходящим материалом.

Главным преимуществом свайного фундамента является, конечно, возможность возведения строений среднего и крупного размера на опасных, склонных к осыпанию и пластичности, почвах. Один элемент выдерживает нагрузку в 1,5 тонны. Это, в свою очередь, позволяет снизить количество свай, а, заодно, и уменьшить смету. Затраты на свайный фундамент окажутся меньшими по сравнению с расходами на организацию ленточного или монолитного аналога.

Помимо очевидного, метод забивки свай имеет следующие «плюсы»:

• расположенные рядом строения не испытывают динамических нагрузок;
• возможность строительства на рельефных грунтах, почвах, имеющих значительный наклон;
• сохранение общего вида ландшафта;
• высокая скорость возведения фундамента, отсутствие необходимости ждать, когда основание наберет прочность;
• подходит для любых типов строений;
• делает почти любой участок пригодным под строительство.

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;

• с применением глины, что позволяет избежать осыпания скважины;

• с использованием обсадных труб, позволяющих фиксировать 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.

Выбор того или иного способа забивки свай в первую очередь определяется особенностями грунта. Так, ударное оборудование недопустимо применять в почвах с твердыми вкраплениями (камнем, щебнем, гравием). Не подойдет метод забивания и при близком расположении стройки с эксплуатируемыми объектами, магистральными трубопроводами. Одним словом, там, где запрещены шумы и вибрации.

Метод вибропогружения оптимален для водонасыщенных и песчаных грунтов, однако недоступен, если речь идет о плотных и малоподвижных, тем более – скальных почв.

Немаловажным критерием выбора является расход свай и, соответственно, стоимость работ. Как правило, для помещений регулярной эксплуатации выбирать приходится между ЖБ и винтовыми сваями. Несущая способность железобетонных опор выше, однако они устанавливаются с тем же шагом, что и винтовые. То есть, сократить их количество не удастся.

А вот для грунтов со значительными перепадами высоты или на обводненных почвах лучше применять винтовые сваи. Железобетонные (даже при использовании составных модификаций) в данном случае имеют тенденцию проваливаться, чего не случается с винтовыми аналогами благодаря их более широкому основанию. Кроме того, последние можно нарастить до необходимой длины – до тех пор, пока основание не упрется в прочные слои.

Если сравнивать трудоемкость методик, то все сваи, устанавливаемые забивным методом, требуют меньшего времени на установку. Как правило, для этого на участок нужно лишь доставить спецтехнику, которая двигается по нему на гусеничном ходу. За смену такие установки способны забивать до 40 свай, то есть создавать целый фундамент в большинстве случаев.

Введение в грунт винтовых свай подразумевает использование электромеханического оборудования или ямобура, с помощью которых в монтажное отверстие устанавливается редуктор, он и обеспечивает вкручивание опор. Если к стройплощадке затруднен доступ или по другим причинам не удается воспользоваться специальным оборудованием, возможна ручная установка свай. Процесс получится длительным и трудоемким.

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.