Устройство набивных свайных фундаментов

Технология устройства набивных свай

Порядок устройства набивных свай принципиально не отличается от общей технологической схемы выполнения свайных фундаментов: вначале подготавливается скважина, которая впоследствии заливается бетонной смесью. Иногда в процессе строительства возникает необходимость выполнить усиление набивной бетонной свайной опоры. Такое решение принимается проектировщиками в случае непредвиденных осложнений при изменении геологической структуры грунтов. В таком случае в готовую скважину до заполнения ее бетоном устанавливается пространственный арматурный каркас.

Понятие «набивная свая»

Чтобы иметь понятие об устройстве набивной свайной конструкции, можно представить бетонный или железобетонный столб с нижним наконечником, который заглубляется в грунт ниже отметки промерзания. При этом создается надежная и прочная свайная конструкция, способная защитить фундамент жилого дома от грунтовых сдвигов. Если участок под застройку находится на неоднородных сложных грунтах, рекомендуется свайный фундамент усиливать ростверком.

Набивные сваи передают нагрузку от здания непосредственно на грунтовое основание.

Виды набивных конструкций

Набивные опоры различаются по виду материалов заполнения тела скважины:

• Бетонные и железобетонные с арматурой.
• Песчаные и грунтовые.
• С металлическими или асбоцементными трубами – оболочками.

Свайные опоры на площадке застройки могут располагаться одиночными конструкциями, полосами или свайными кустами. Набивные конструкции заглубляются в землю по вертикальной или наклонной оси.

Горизонтальное сечение стержня сваи может иметь вид сплошного или кольцевого круга, а вертикальное сечение может быть:

Способ заделки свай может быть в виде свободной верхней части (головы) или бетонного ростверка.

Особенности набивных свайных конструкций

Конструктивно набивная опора состоит из ствола (тело) сваи, верхнего окончания именуемого головой, и нижней частью – пятой. Часто на нижнем окончании свайного стержня для повышения прочности закрепления в грунтовом основании выполняется уширение.

Сама набивная опора может быть однородной монолитной или сборно-монолитной. В строительстве свайные фундаменты соединяются в единую несущую пространственную систему с помощью ростверка. Применение набивных фундаментных опор дает возможность частично изменить геометрические линейные габариты ростверка в сторону уменьшения.

За счет эффективной работы конструкции сваи под действием сосредоточенной нагрузки до 1000 т можно полностью отказаться от создания ростверка. Из-за такой конструктивной особенности свайные опоры рекомендуется применять при значительных нагрузках на фундамент здания.

Конструктивный вид опорных набивных стержней легко видоизменяется при наличии на участке различных условий, разных схем расположения, нагрузок и т.д. Чтобы обеспечить надежность здания с целью максимального использования несущей способности свайных фундаментных конструкций в процессе проектирования, возможно изменение шага расположения опор, глубины бурения скважины и марки бетонной смеси.

Основное преимущество набивных фундаментов состоит в незначительных показателях просадки здания.

Область применения свайных набивных стержней

Исходя из конкретных геологических условий участка застройки и технико-экономических оценок вариантов проектного решения фундамента, подбирается тип свайной конструкции. Вид свайной конструкции определяется с учетом целесообразности применения того или иного вида

Фундамент жилого дома на набивных сваях

Специалисты – проектировщики фундаментов не советуют применять набивные сваи в условии агрессивных грунтовых вод или промышленных стоков. Наилучшими условиями устройства набивных опор считаются:

1. Твердые грунты с включением отдельных разрушенных природных каменных или бетонных элементов.
2. Глинистые твердые грунты со слоями гальки и валунов.
3. Стесненные площадки с ограниченным подъездом для подвоза строительных материалов.
4. Застройка рядом с существующими зданиями, в которых есть риски возникновения недопустимых деформаций при забивке свай тяжелыми механизмами.

Свайные опорные конструкции допускается выполнять без крепления стенок скважины, если на площадке грунтовое основание из глинистой твердой консистенции.

Технологический процесс

Производство строительных работ проводится в следующей последовательности:

1. На первоначальном этапе производится привязка проекта к условиям строительной площадке под застройку.
2. Вначале ямобуром бурится скважина в 1,5 м до расчетной глубины плотного грунта.
3. В отверстие вставляется металлический арматурный каркас. Устройство обсадных труб, которые одновременно служат опалубкой для бетонирования скважины. Основная функция обсадных труб – это борьба с плывунами и контроль постепенного правильного заполнения тела сваи бетонной смесью.
4. Верх свайной конструкции подрезается до проектной отметки и заполняется бетоном нужной марки.
5. Через несколько дней цвет бетона изменяется на светло-серый. Это означает, что бетонная набивная свая набрала 70% прочности, и фундаментная опора готова к эксплуатации.

Видеоролик по монтажу набивных свай:

Разделение набивных конструкций по видам

Набивные сваи классифицируют по конструктивным видам и способу набивки:

• Буронабивные свайные опоры.
• Пневмонабивные свайные конструкции.
• Вибротрамбованые и вибронабивные сваи.
• Песчаные и грунтобетонные.

Размеры свайных конструкций имеют широкий диапазон: длина может достигать до 20-30 м, наружный диаметр – от 50 до 150 см.

Буронабивные свайные стержни

Представленный вид свайной конструкции изготавливается таким образом:

• Предварительное устройство скважины методом бурения до расчетной нижней отметки.
• Погружение в отверстие скважины обсадной стальной или асбоцементной трубы.
• Извлечение из тела скважины земляных масс, которые обсыпались при работе бурильной установки.
• Постепенное заполнение подчищенной полости скважины бетонным массивом нужной марки.
• Послойное уплотнение с утрамбовкой бетона.
• Медленное постепенное извлечение обсадной трубы.

К недостаткам такого вида устройства опорной конструкции можно отнести отсутствие контроля над плотностью и однородностью бетонного массива по всей рабочей высоте столба, а также риски возможной потери прочности бетона из-за размыва грунтовой водой.

Армирование набивной сваи

Армирование буронабивных свай производят в верхней части фундаментной конструкции. Арматурные металлические стержни устанавливаются на глубине до 2 м непосредственно в полужидкий бетонный массив. После набирания бетоном частичной прочности наземную часть арматурного каркаса связывают с арматурой конструкции ростверка.

Сухой метод устройства набивных опор

В строительстве фундаментов буронабивные свайные стрежни монтируют распространенным «сухим способом», при котором не надо укреплять стенки подготовленной скважины. Жидкий глинистый раствор, который подается в скважину, способен временно закрепить земляные стенки скважины и конструкции обсадной трубы.

Метод сухой установки буронабивных свай дает хорошие результаты на грунтовых устойчивых основаниях. В этом варианте выполняется бурение рабочей скважины небольшого диаметра до заданной расчетной отметки опускания. Согласно проектному решению в нее монтируют пространственный каркас из стальной арматуры, и после технологического процесса армирования производится вертикальная укладка бетона с помощью подающей трубы. В завершении бетонных работ верхнюю головную часть набивной опоры помещают в инвентарный кондуктор для исключения рисков смещения по вертикали.

В холодное время при отрицательных температурах голову сваи, заполненную бетоном, следует надежно защитить от промерзания.

Глинистый раствор

Если почва на участке относится к типу слабых грунтов с сильным насыщением водой, то в этом случае для производства работ потребуется увеличение трудозатрат, что приводит к удорожанию строительства. Это связано с обязательным дополнительным укреплением земляных стенок пробуренной скважины от осыпания и обрушения.

Жидкий состав на основе глинистого вяжущего материала создает гидростатическое давление на боковую поверхность внутренних стенок скважины и обеспечивает надежное временное скрепление неустойчивых и насыщенных водою грунтовых почв.

Глинистый раствор приготавливают непосредственно на строительной площадке. Во время бурения подготовленная смесь закачивается в скважину под давлением по полой металлической трубе-штанге.

Во время бурильных работ глинистый раствор под воздействием статического давления поднимается к верху и выносит на поверхность разрушенный бурильной установкой грунт. Такой метод укрепления внутренней поверхности скважины позволяет обходиться без применения обсадных труб.

Трубные обсадки

Метод укрепления стенок скважины обсадными трубами эффективно применяется практически на грунтах, имеющих сложные гидрогеологические условия. При монтажных работах по набивке свайной конструкции обсадные трубы извлекаются из тела скважины, а в отдельных случаях оставляются в земле и служат дополнительным элементом укрепления сваи.

Соединяются элементы труб с помощью специальных замков или методом сварки. Собранная обсадная труба необходимой длины опускается в скважину гидравлическими домкратами. Во время бетонных работ допускается извлечение обсадных труб.

После того, как скважина заполнится бетонной смесью, рекомендуется выполнить формирование голов свайной конструкции.

Буронабивные опоры с уширенной пятой

Свайные конструкции с уширением пяты достигают значительных линейных размеров: их длина колеблется от 14 до 50 м, диаметр составляет от 0,5 до 2 м. Расширить нижнюю часть сваи (пяту) можно следующими методами:

1. Распирание грунтового основания при усиленном трамбовании бетона внизу скважины.
2. Применение специального гидравлического станка с раскрывающимися ножами. Во время вращательного процесса ножи своими острыми лезвиями срезают часть грунта и создают уширенную полость. Вяжущий глинистый раствор непрерывным потоком подается в тело скважины и на подобии цементного раствора скрепляет внутренние стены рабочей скважины сваи
3. Взрывной метод уширения заключается в использовании силы удара от взрывной волны взрывчатых веществ, которые по обсадной трубе опускают на дно скважины. Полость скважины загружается бетонной смесью на высоту до 2 м и после поднимания на 0,5 м обсадной трубы, приводят в действие взрывное устройство. Взрывная энергия создает полость внутри скважины, значительно уплотняя ударной волной грунтовые стенки. После этого происходит полное заполнение сваи бетонной смесью.

Видео устройства набивных свай:

Буронабивная свайная конструкция с башмаком

Метод «башмака» заключается в опускании в подготовленную полость скважины обсадной трубы с чугунным башмаком, который свободно закрепляется на нижнем окончании. После загрузки конструкции на расчетную глубину, чугунный башмак остается в грунте, выполняя функцию фундаментной плиты.

Башмак на дне свайной конструкции значительно увеличивает прочность грунтового основания и всей свайной набивной конструкции.

Пневмотрамбованные набивные сваи

Такой вид набивных свай будет отличным решением устройства свайных фундаментов в сложных грунтах и насыщенных водой основаниях. Бетонная смесь нагнетается компрессором в тело обсадной трубы под повышенным воздушным давлением сжатого воздуха. Укладка дозируется маленькими порциями через шлюзовые камеры с затворными клапанами.

Поочередное открывание верхнего и нижнего клапанов выжимает бетон непосредственно в скважину, автоматически трамбуя его.

Набивные сваи из песка

Наиболее дешевым вариантом усиления и уплотнения слабых грунтовых оснований считается устройство песчаных набивных конструкций. Для этого используется обсадная труба из стали с башмаком на окончании, которая погружается в землю специальным механизмом – вибропогружателем. При достижении проектной глубины часть трубы засыпается песком.

Под действием песчаной массы обсадная труба внизу отделяется от башмака. Вибропогружатель извлекает обсадную трубу из скважины, дополнительно уплотняя вибрационными колебаниями почву. Усилить эффект уплотнения можно за счет проливки водою песка в скважине.

Такой способ целесообразно применять при глубине свай до 7 м.

Грунтобетонные опоры

Для устройства грунтобетонных свайных конструкций необходимо применение бурильной установки оборудованной специальной штангой. На ее конце размещается смесительный бур с установленными плоскостями в виде лопастей. После бурения под давлением сжатого воздуха в пустотелую штангу закачивается растворная смесь. Обратное вращение полой штанги при поднимании вверх обеспечивает насыщение частиц грунта цементно-песчаной растворной смесью. Песок уплотняется и создается свайная конструкция из песка.

Видео устройства набивных свай:

Технология у набивного свайного фундамента позволяет качественно проводить строительные фундаментные работы без риска разрушения соседних домов. При правильном исполнении фундамент из набивных свай может прослужить до 100 лет.

Источник

Набивные сваи

Набивные свайные основания

Среди различных типов устройства фундаментов, таких как ленточный, сплошной, столбчатый, отдельной группой выделяются свайные конструкции. В целом эта группа характеризуется тем, что монтируется на местах, имеющих слабое грунтовое основание для возведения здания. Свая или группа свай монтируются в грунт различными способами, например забиванием, закручиванием, наполнением подготовленной структуры. Внутри почвы конструкция свайного типа испытывает сопротивление почвы, предотвращающее ее перемещение, то есть помимо надежности этот тип фундамента гарантированно обеспечивает устойчивость конструкции. Благодаря ряду своих положительных характеристик, например, возможности демонтажа или возведения зданий без повреждения рельефа практически на любом типе почвы, свайные основания получили широкое распространение в промышленности, быту и военной сфере.

Определение набивных свай и их виды

Набивные сваи представляют собой опорные элементы, служащие для передачи и распределения массы сооружения по несущей поверхности грунта, выполненные для поддержки опоры здания. Эти элементы могут выполняться в виде пустотелых конструкций, монтируемых на подготовленный участок почвы и позже заполняемых наполнителем. В другом варианте конструкции изготавливаются в виде уплотняемых элементов грунта, усиливаемых бетонным раствором или без него. При таком исполнении критически важно достичь максимально возможной идентичности материала и технологии изготовления структуре грунта в уплотненном состоянии. В общем случае, конструкция набивной сваи состоит из:

Набивные сваи и их виды

• тела опорного элемента, монтируемого на месте специально подготовленного котлована в виде бетонной, железобетонной конструкции или выполняемого по принципу уплотнения почвы с использованием принципа вертикально перемещающейся трубы;
• оголовка, к поверхности которого монтируется ростверк, соединяющий отдельную сваю или их группу с верхней точкой фундамента здания;
• пяты, представляющей собой опорную поверхность сваи, выполненной в виде уширенной части с целью увеличения плоскости опоры с грунтом.

к оглавлению ↑

Преимущества использования набивных свай

Этот тип устройства оснований зданий пока не получил широкого распространения, ввиду специфичности используемой для его устройства техники. Однако, развитие технологии и используемых машин позволяет существенно повысить народнохозяйственное значение оснований этого типа. Их использование обладает рядом преимуществ, среди которых:

Возможность сосредоточенного восприятия отдельными сваями существенной нагрузки, достигающей 1000т, что позволяет располагать их под сооружениями, передающими на фундамент большую массу. В большинстве случаев это строения, используемые в промышленности и производстве или многоэтажные здания.

Возможность индивидуального восприятия сваями огромных нагрузок позволяет облегчить конструкцию ростверка или отказаться от его применения в принципе. Связующее или переходное звено, в виде ростверка можно монтировать без использования дополнительных частей и привязки к глубине.

Преимущество набивных свай

Одним из главных положительных качеств, которыми характеризуется этот тип свай, состоит в несущественных абсолютных и относительных величинах их смещения в почве в процессе осадки.

Существенная нагрузка, выдерживаемая конструкцией одного несущего элемента, позволяет избежать использования множества частей забивного типа.

При необходимости использования свай набивного типа, имеющих небольшие размеры их несущую способность можно увеличить за счет выполнения уширения нижней поверхности конструкции. Увеличение опорной поверхности несущих элементов от 7 до 12 раз позволяет в разы увеличить воспринимаемые нагрузки.

Этот тип несущих элементов может использоваться для усиления устройства существующих конструкций фундаментов.

Виды набивных свай

Набивные сваи, армируются в оголовках или сплошным способам, используемым в случаях, указанных ниже. По этому принципу устройство этого типа свай отличается от забивных конструкций, в которых использование арматуры обеспечивает целостность структуры. Опорные элементы, используемые для устройства фундаментов, отличаются между собой по используемому материалу, технологии изготовления и способу устройства.

По используемому материалу различают

• песчаные;
• грунтовые;
• бетонные;
• железобетонные, представляющие собой конструкции из стали с наполнением из бетона;
• песко-бетонные;
• грунтобетонные;
• составные конструкции из железобетона;
• деревянные;
• с оболочками из асбоцемента, синтетики или металла.

По способу заделки

• со свободной поверхностью оголовка;
• с соединением с поверхностью связующего элемента ростверка или основанием в виде нижней плиты перекрытия подвала строения.

По внешнему виду

• одиночные элементы;
• свайные группы;
• расположение опорных элементов в форме ленты;
• в виде связанных между собой элементов, представляющих плоскость.

Технологии изготовления и виды набивных свай

По глубине монтажа

• структуры длиной до 6м;
• объекты, имеющие длину свыше 6м.

По расположению относительно горизонтальной поверхности грунта

• части, расположенные вертикально;
• расположение элементов под некоторым углом.

По сечению в горизонтальной плоскости

• Монолитные с круглой формой;
• Выполненные в виде кольцевых элементов.

По принципу передачи усилий в объеме грунта

• анкерного типа, при этом способе устройства, как и в случае с конструкциями, испытывающими напряжения кручения, практикуется использование армирования сплошным способом;
• висячие, осуществляют передачу усилий за счет силы трения, мешающей их перемещению в структуре почвы;
• опорные структуры в виде стоек, представляющие собой связанные между собой в области оголовка отдельные опорные элементы оснований.

к оглавлению ↑

Область применения различных видов свай набивного типа

Ограничения по области использования этого типа свайных конструкций касаются их расположения в структурах грунтовых вод, имеющих агрессивную реакцию или промышленных отходов. Дополнительные ограничения касаются невозможности применения этих опорных изделий на почвах, в которых присутствуют крупные частицы камней или твердых минеральных образований.

Набивные сваи на проблемных грунтах

Буронабивные сваи устанавливаются на объектах, имеющих большие нагрузки в горизонтальном и вертикальном направлениях. Их монтируют в местах наличия остаточных элементов из камней, бетона или железобетона, в местах с твердой консистенцией глинистой структуры, на участках где недопустимо использование свай забивного типа из-за риска провоцирования деформации конструкций расположенных вблизи.

Набивные сваи, монтаж которых производится с применением вертикальных труб с теряемым башмаком, заполняемых уплотненным бетонным раствором в области опоры основания. Эти устройства отличаются большей эффективностью использования несущих характеристик почвы и используются при наличии колебаний уровней расположения плотных слоев грунта или в случае отсутствия конструкций из железобетона.

Производство скважин

По способу образования участков под опорные конструкции фундаментов для последующего заполнения частей трамбовочной смесью или бетоном различают следующие методы:

• Вибрационное или механическое бурение и углубление, выполняемое под раствором из глины. В этом способе выполняется бурение скважин с защитой их обсадными трубами, с укреплением стенок при помощи раствора из глины или без него.
• Образование углубления с необходимыми параметрами при помощи взрыва.
• Пробивание отверстий необходимого диаметра при помощи лидер ной трубы, имеющей заглушенный нижний участок, цилиндрическими конструкциями, имеющими теряемый башмак или сердечниками, выполненными в виде конуса.

к оглавлению ↑

Технология установки свай буронабивного типа

Этот тип устройства свай может выполняться без усиления стенок пробуренного участка, с использованием раствора из глины для исключения возможности обрушения структуры стен. Их монтаж включает последовательность операций, включающих в себя:

1. Бурение скважины на необходимую глубину (5-12м), зависящую от типа грунта, уровня залегания грунтовых вод и воспринимаемых нагрузок.
2. Заглубление в скважину трубы обсадного типа, имеющую диаметр около 30см и извлечение отколовшихся и осыпавшихся структур с поверхности боковой стороны.
3. Постепенное заполнение внутреннего пространства скважины раствором из бетона с уплотнением уложенных слоев.
4. Медленное извлечение конструкции трубы при достижении уровня уложенного бетонного основания в 1м с сохранением целостности сформованного образования. Труба поднимается до тех пор, пока уровень, занимаемый смесью во внутреннем пространстве обсадной конструкции, не составит 0,3-0,4м. Далее цикл повторяется, при этом в процессе затвердевания и уплотнения, часть бетона и цементного раствора может проникать в соседние со структурой сваи слои, обеспечивая повышение их прочности.

к оглавлению ↑

Технология устройства свай грунтобетонного типа

Их монтаж осуществляется с использованием установок бурового типа, где в качестве рабочего органа используется смесительный бур, оснащенный рабочими органами в виде лопаток для резания и перемешивания смеси.

На первом этапе выполняется бурение скважины на предусмотренную технологией глубину.

На определенных типах грунтов, например со слабой несущей поверхностью песчаной структуры, необходимо выполнить нагнетание к основанию через полую штангу раствора их воды и цемента. При подъеме штанги вверх с использованием вращения в обратном направлении происходит заполнение грунта водоцементным раствором с последующим уплотнением при помощи бура. В итоге образуется свая, в составе которой элементы цемента выступают связующим элементом для сыпучей структуры песка.

Источник