Устройство и принцип действия сваебойной установки

Вибропогружатели шпунтовых свай

Для производства работ по погружению шпунтовых свай наша компания предлагает использовать качественные вибропогружатели Movax финской компании UNISTO Oy.

[Best_Wordpress_Gallery id=»7″ gal_title=»Оборудование для погружения шпунтовых свай»]

Оборудование Movax выпускается с различными захватами, что позволяет их использовать для разного вида работ, в том числе для забивания (погружения) пластиковых и композитных шпунтовых свай.

Вибропогружатель с боковым захватом дает возможность выполнять монтаж свай в ограниченном пространстве, например: под мостами или линиями электропередач. Преимущества вибропогружателей данного типа на лицо:

• функциональность
• маневренность
• возможность работать в ограниченном по высоте пространстве.

Классификация шпунтовых сооружений

Для работы необходимо точно знать, с какой целью производится рытье котлована, его размеры и свойства почвы, от этих параметров зависит применение разных вариантов свайных рядов. Шпунты могут быть изготовлены из металла, дерева или железобетона. У каждого вида есть свои положительные стороны и свои минусы.

Деревянные – их изготавливают из отдельных брусочков или составляют из досок, которые соединяют с помощью гвоздей. Неудобство состоит в том, что их нельзя использовать повторно. Постоянное применение новых шпунтовых ограждений делает строительство экономически невыгодным.

Металлические могут быть выполнены из стали. Чаще всего для их производства используют трубы, диаметр которых может варьироваться от 219 до 530 мм. Тип металлических свай зависит от того, насколько глубоким будет котлован, и от особенностей грунта. Шпунты из металла удобнее деревянных, поскольку могут быть использованы несколько раз. После извлечения их осматривают, если образовались какие-то дефекты, то их нужно устранить, и после этого можно применять изделие повторно.

Железобетонные шпунты забивают в землю с помощью специального молотка. Вокруг сваи, опущенной в землю, грунт становится более плотным, это создает трудности для погружения соседних. Поскольку вставлять их нужно очень близко другу к другу, а процесс этот достаточно трудоемкий, применяют такой вид шпунтового ограждения только в том случае, если это вызвано необходимостью, и сами шпунты становятся частью фундамента. В основном их используют для строительства мостов или при берегоукрепительных работах, сооружении дамб.

Выбрать вид шпунтового ограждения можно после того, как определено назначение будущего объекта и исследованы особенности грунта. Наиболее удобными, долговечными и экономически выгодными являются металлические сваи.

Различные виды шпунтов

В зависимости от конкретных целей могут быть использованы различные виды шпунтов. Различаются они в первую очередь по своему сечению:

• Z-образные;
• корытообразные;
• типа Ларсен;
• плоские и т.д.

Металлические шпунтовые сваи широко применяются в промышленности с целью организации котлованов и траншей, шлюзов и т.д. Крайне важно перед выполнением установки осуществить тотальную проверку шпунта на прямолинейность.

Кроме того, проверяются замки, которые дадут возможность скреплять шпунты друг с другом. При необходимости дополнительно следует использовать угловые шпунты.

Метод, который будет применяться для погружения шпунта в грунт, целиком и полностью зависит от типа почвы, который присутствует непосредственно на строительном участке. Прежде, чем приступить непосредственно к работе, осуществляются инженерно-геологические изыскания.

На основании проведённых камеральных работ и осуществляется конкретный выбор погружения.

Буроинъекционные сваи — устройство, технология, область применеиня , плюсы и минусы

Буроинъекционные сваи получили достаточно широкое распространение в таких областях, как:

• гражданское строительство;
• промышленное;
• дорожное.

Фундаменты такого вида используются при постройке зданий на загородных территориях, которые имеют проблемный грунт. Помимо этого, они используются при реконструкции исторических зданий и многоэтажных сооружений.

Такой вид свай можно отнести к категории набивных, которые производятся путем бурения скважины, с последующим заполнением ее мелкозернистой цементно-песчаной смесью. Дополнительно их могут укреплять трубами из железа, арматурой или армокаркасом. Сваи такого вида отличаются высокой гибкостью, большим диаметром (до 400 мм) и специальной инъекционной технологией.

Область применения

Область применения этой технологии довольно широка. Сваи используются для усиления конструкций построек.

Как правило, их используют в случае повышенных требований к несущей способности постройки, например: добавление этажей, расширение мостов, установка тяжелой техники.

Помимо этого, технологию привлекают в случае аварийной осадке здания или его износа. Данный метод может применяться даже в существующих постройках в центре города.

Еще одно применение – возведение новых сооружений в близком расстоянии от других зданий.

С технической точки зрения, такой процесс принято считать достаточно сложным, а буроинъекционная технология применяется для того чтобы защитить фундамент и существующие стены от дополнительной вибрации и больших нагрузок.  Что касается небольшого свободного пространства, то малогабаритные буровые машины решают этот вопрос без лишних сложностей.

Помимо этого, такой вид свай позволяет исправлять появившийся крен здания. Использование буронабивных конструкций – это единственный метод прекратить разрушение построек, особенно исторических. В этом случае существует два алгоритма работы.

Первый – усиление фундамента сваями в точке наиболее крупной осадки. Второй – наиболее просевший участок укрепляется при помощи ввода свай. После этого все другие участки постепенно опускают до отметки первой сваи.

Весь процесс происходит путем ослабления оснований: способ замачивания или выборки грунта.

Данный вид свай применяется при строительстве на так называемых проблемных грунтах. Иногда применение свай – единственный выход для создания устойчивых фундаментов. Как правило, применять свайные конструкции рекомендуют, если:

• уровень просадки велик;
• участок имеет уклон больше 8%;
• при наличии ослабленного грунта и малой толщине глубоко залегающих твердых пород;
• при наличии на участке «плывунов» или достаточно большого уровня грунтовых вод.

Еще одна область применения – создание так называемого фундамента «стена в грунте». Технология позволяет возводить масштабные сооружения на слабых и с повышенной влажностью почвах. Конструкции такого типа активно используются, как подпорные стены, защищая конструкцию от оползней.

Устройство

Буроинъекционные сваи изготавливаются при помощи армирующих конструкций, но различают разные технологии устройства:

• каркас устанавливают в скважину после удаления бурового инструмента при условии, что сегменты каркаса соединены и конструкция будет работоспособной;
• при условии, что свая неглубокая, установка каркаса допускается после помещения инъекционной смеси. Главное чтобы каркас был установлен до того, как раствор затвердеет.

Подача раствора может совершаться через полый буровой шнек, по специальной трубе, при помощи насосов под давлением в 20-30 атмосфер, по технологии БИС. Для инъекций обычно используют растворы марки П4, характеристики которой соответствуют всем требованиям и стандартам.

Технологии

Основным отличием этой технологии является метод подачи раствора. Такие сваи могут применяться и без обсадки скважины, но только на глинистом грунте в условиях малого количества воды. Метод может быть применен для несущих элементов диаметром не более 18 см. Подача раствора зависит от диаметра скважины.

В нестабильных грунтах используют обсадку металлическими трубами. Иногда используется промывка бетонитовыми смесями.

Такая технология, как винтовая навивка не требует предварительного бурения. Процесс происходит также, как и при установке свайно-винтового фундамента.

Преимущества и недостатки

Главный плюс установки – отсутствие вибрации при работе. Помимо этого имеются следующие положительные качества:

• быстрота монтажа;
• отсутствие дополнительных земельных работ;
• недостаток места не является помехой;
• слои земли при монтаже не смещаются;
• надежность компьютерного контроля;
• проведение работ возможно при любых температурах.

К недостаткам можно отнести такие аспекты, как:

• все работы должны выполняться четко и быстро до застывания бетона;
• использование добавок в сухом грунте;
• склоны не желательны для работы.

Конструкция винтовых свай

Вопреки расхожему мнению, сваи винтовые стальные (СВС) создавались не для снижения бюджета строительства, а для гарантированной компенсации сил пучения на элементы фундамента, легкого достижения нижних опорных пластов. Существуют различные виды винтовых свай для малоэтажного строительства, однако их конструкция во многом схожа:

• тело – бесшовная труба (4 – 4,5  мм стенка), обычно из стали Ст3, максимальным ресурсом обладают конструкции из сталей 30ХМА, толщиной стенки 6 – 10 мм;
• лопасти – навариваются на тело или имеют вид самостоятельного наконечника (сварка, литье), привариваемого к телу сваи.

Подобная конструкция многофункциональна – лопасти преобразуют крутящий момент в продольное перемещение при погружении, компенсируют горизонтальные усилия, обеспечивая стабильность геометрии. Поэтому на СВС дома можно строить на вечномерзлых, слабых и пучнистых грунтах.

Разновидности винтовых свай

Рис. 1. Виды винтовых свай.

Перед тем, как выбрать винтовые сваи для фундамента дома, необходимо изучить требования нормативов СНиП от 1985 года за номером (проектирование свайных полей), точнее последнюю редакцию от 2011 года – СП для расчета несущей способности основания.

Для различных сооружений существуют несколько типов СВС:

• узколопастные – многовитковый аналог шурупа, литой наконечник соединяется с телом сваи сваркой, для вечной мерзлоты используются варианты с зубьями по периметру нижнего среза (Рис. 1, Вар. 4), для почв с большим содержанием камней, осколков и плотных пород применяются заостренные наконечники (Рис. 1, Вар. 3);
• широколопастные – одна лопасть литого наконечника с 1– 1,5 заходом (Рис. 1, Вар. 1);
• многолопастные – несколько лопастей по длине для улучшенного опирания, компенсации вертикальных подвижек (Рис. 1, Вар. 2).

Здания максимально разрешенной этажности (3 уровня с мансардой) в малоэтажном строительстве можно строить исключительно на многолопастных СВС. Для легких построек достаточно однолопастных модификаций с широким винтом либо узкой спиралью наконечника в зависимости от типа грунта. Для винтовых свай предусмотрена стандартная маркировка:

• СВС – сварной наконечник;
• ВСЛ – литой наконечник;
• СВК – конусная модификация, может обозначаться СВС-К;
• СВП – конструкция дополнена пикой, варрант обозначения СВС-П;
• ВАУ – анкерное устройство винтового типа (сборная конструкция).

Литой наконечник винтовой сваи.

Для решения специфических задач производители выпускают сваи переменного диаметра, сложной конфигурации:

• серия Z – винтовой анкер для легких конструкций;
• серия Т – пластина оголовка с монтажными отверстиями;
• серия U – П-образный оголовок;
• серя F – круглый фланец;
• серия R – квадратный фланец.

Стандартными диаметрами СВС, СВЛ являются 57 – 325 мм. Изделия специальных серий имеют размер 159 мм, максимум. В маркировке последовательно отражается тип сваи, диаметр ствола, толщина стенки, размеры лопасти, общая длина изделия. Существуют особенности маркировки отдельных производителей. Например, фирма Фундэкс добавляет Ф1, Ф2 после стандартного обозначения (две, одна лопасть, соответственно).

Схема винтовой сваи.

В середине 20-го столетия для нужд армии выпускались максимально прочные СВЛ со следующими характеристиками:

• литой наконечник;
• винт 14 мм, 6 мм (возле конуса, с края, соответственно);
• бесшовная труба (Ст20);
• горячее цинкование (140 – 200 микрон).

При заявленном 100 – 180 летнем ресурсе эти изделия эксплуатируются до сих пор, поэтому реальный эксплуатационный период пока не известен.

Область использования

Лестница на винтовых сваях.

В 70% случаев индивидуальные застройщики не подозревают, что СВС можно использовать, не только для опирания коттеджей и бань, но и для изготовления фундаментов следующих конструкций, значительно сокращая время строительства:

• шумозащитные экраны, заборы;
• беседки, теплицы, малые архитектурные формы;
• усиление монолитных фундаментов (плита, лента);
• оттяжки, анкеры, столбы ЛЭП;
• временные сооружения с возможностью демонтажа (аттракционы, павильоны);
• мосты, причалы, укрепление откосов;
• рекламные конструкции.

В нормативах СНиП приведены детальные инструкции, как выбрать винтовые сваи для конкретных эксплуатационных условий. Для большей надежности рекомендуется красить изделия специальными антикоррозионными ЛКМ.

Расчет шпунтового ограждения котлована

Расчет шпунтового ограждения нужен для определения требуемого типоразмера шпунта, конфигурации стенки и необходимости ее дополнительного укрепления так, чтобы ограждение котлована обладало достаточной устойчивостью к любым грунтовым воздействиям.

Расчет по параметру устойчивости ограждения к опрокидывающим воздействиям грунта выполняется по формуле: , в которой:

• Mu — усредненный момент опрокидывающих воздействий;
• Mz — усредненный момент сил удерживающих стенку;
• м — коэффициент работы шпунтового ограждения в почве;
• Yn — коэффициент требуемой надежности стенки, который отличается для разных шпунтовых ограждений, в зависимости от грунтовых условий на строительной площадке.

Прочность шпунтового ограждения рассчитывается по формуле: , где:

• Мр — устойчивость 1 погонного метра ограждения к воздействию расчетных нагрузок;
• Ry — усредненное сопротивления обвязки шпунтовой стенки;
• Wcm — нормативное сопротивление 1 м.п шпунтового ограждения (данный параметр указан в строительных справочниках для каждого типа шпунта отдельно).
• м — коэффициент работы шпунтового ограждения в почве (стандартная величина — 0.8, может изменяться в зависимости от вида грунта).

Устойчивость замков шпунта к разрывам под воздействием грунта рассчитывается по формуле: , в которой:

• Рс — усредненное радиальное усилие контура стенки к горизонтальным нагрузкам (кН/м).
• м — коэффициент условий работы;
• Рр — нормативная устойчивость шпунтовых замков к разрыву, которая отличается в зависимости от типа стали, из которой изготовлен шпунт: для стали СТ3 — 1900 кН/м, 15ХСНД и СТ5 — 2700 кН/м.

Совет эксперта! Согласно строительным нормативам, глубина погружения шпунтового ограждения в песчаную и пылеватую почву, суглинок и насыщенную влагой глину не должна быть меньше 2-ух метров по отношению к дну котлована.

Буронабивной свайный фундамент

Буронабивное основание сооружается непосредственно на месте строительства путем заливки пробуренных скважин в грунте бетоном с предварительным армированием. К этому виду относится фундамент ТИСЭ, который на сегодня пользуется наибольшим спросом среди застройщиков. Он лучше других разновидностей работает в условиях морозного пучения, а крупные строительные компании Московской области дают на него даже пожизненную гарантию.

Рисунок 12. Внешний вид буронабивного основания типа ТИСЭ

Особенности

ЖБ фундамент типа ТИСЭ представляет собой конструкцию на основе буронабивных свай с полусферической подошвой в нижней части и железобетонным ростверком. Подобное конструктивное исполнение опор способствует увеличению их несущей способности, повышает устойчивость к воздействию сил морозного пучения. В большинстве случаев буронабивные сваи сооружаются ниже глубины промерзания грунта.

Рисунок 13. Конструкция фундамента ТИСЭ

Другие особенности буронабивного основания:

• Более низкая цена устройства по сравнению с традиционным ленточным фундаментом.
• Минимальный объем земляных работ – нужно подготовить только скважины с расширением в нижней части и снять верхний плодородный слой почвы.
• Универсальность – подходит для разных типов грунтов, за исключением болотистых, обводненных и илистых. На каменистых и скалистых почвах сооружение проблематично из-за сложности бурения скважин.

При выборе этого типа основания также следует учитывать, что он требует устройства широкой отмостки (как правило, не менее 1 м).

Устройство

Монтаж свайного фундамента по технологии ТИСЭ требует наличия специального бура – ТИСЭ-Ф, который имеет конструкцию раздвижной штанги с 2-мя рукоятками и режущими кромками. Опускают его на уровне расширения нижней части сваи.

Общая технология устройства:

Бетонирование свайных опор и ростверка лучше выполнять одновременно, что позволит создать цельнолитую железобетонную конструкцию. Но в этом случае будет более затруднительным процесс уплотнения бетона в скважинах. Поэтому чаще изначально выполняется заливка свай, а после – выполняется сборка опалубки для ростверка, армирование и бетонирование ленты.

Подробно процесс устройства фундамента ТИСЭ рассмотрен в следующем видео:

Существуют и другие технологии сооружения свайных фундаментов, но их применяют гораздо реже. Так, для легких построек типа бань, гаражей, хозпостроек застройщики часто используют асбестоцементные трубы в качестве оболочки. Они погружаются в предварительно пробуренные скважины, в их внутреннюю полость устанавливается армирующий каркас и производится заливка бетоном.

Рисунок 16. Последовательность устройства свайного основания с применением асбестоцементных труб

Николай Погребняк, лет, г. Северодвинск, Архангельской обл.:

Здравствуйте. Взял в аренду сваебой МСДШ–3000 СП-7. Оборудование абсолютно рабочее. Видел, как забивали сваи этой установкой на другом объекте – запускалась легко. У меня запускается через раз, цилиндр отбрасывает вверх невысоко. Подскажите, как устроена сваебойная установка этого типа, какие особенности работы с ней, может что-то неправильно делаем?

Ответ дает наш эксперт:

МСДШ–3000 СП-7 – это молот дизельного типа для забивания свай. Здесь ударный элемент имеет свободное падение, топливо распыляется за счет форсунки. Основными частями устройства есть:

• Поршневой блок;
• Ударный элемент;
• Штанги для направления;
• Траверса;
• «Кошка»;
• Бак масляный, на котором стоит маслонасос;
• Насос для горючего.

Поршневой блок снабжен кольцами, на нем установлены все перечисленные выше элементы. Сам он представляет собой головку и основу.

Сваебой МСДШ–3000 СП-7 — устройство

Ударный элемент выполнен составными частями из чугуна. Цилиндр имеет направляющие для штанг. Верхняя часть снабжена механизмом для сброса и подъема, внизу – устройство для обжатия колец. Ударный элемент снабжен специальными выступами. Они передают удар через наголовник к свае.

«Кошка» предназначена поднимать и бросать молот в начале запуска. Для этого в ней есть специальный рычаг. Воздействие на рычаг осуществляется за счет веревки.

Система подачи горючего на дизельном молоте содержит подающий механизм, насос, форсунку, топливный канал, бак для топлива. Агрегат работает на чистом фильтрованном дизеле.

Насос масляного типа запускается рычагом от удара молота. Его работа схожа с работой насоса для топлива.

Технология устройства буронабивных свай с ростверком

Конфигурация ростверка буронабивных опор выбирается исходя их схемы размещения свай в фундаменте:

• Обвязка ленточным ростверком применяется при последовательной схеме расположения, которая используется для обустройства фундаментов под малоэтажные здания (опоры размещаются под контуром стен дома);
• Плитным ростверком обвязываются свайные поля фундаментов многоэтажек, в которых сваи размещены по всему периметру сооружения.

Важно: на этапе формирования буронабивных свай опоры армируются каркасом, длина которого на 30-50 см. превышает длину бетонного тела сваи. Выступы арматуры необходимы для последующего соединения с арматурным каркасом обвязки.

В зависимости от уровня возвышения над грунтом классифицируют 3 вида ростверков:

• Низкие (опущенные в почву ниже уровня ее промерзания либо так, чтобы верхний контур обвязки находился на одном уровне с грунтом);
• Повышенные (уложенные на поверхность грунта);
• Высокие (поднятый над грунтом на высоту 20-30 см) .

Рис: Виды ростверков буронабивных свай

Последовательность монтажа ростверка буронабивных свай следующая:

• По периметру расположения обвязки обустраивается слой песчано-щебеночной подсыпки толщиной 20-30 см, при необходимости откапыванием понижается уровень грунта;
• Поверх подсыпки формируется опалубка, сбивающаяся из строганных досок. Опалубка фиксируется посредством боковых распорок;
• Внутренние стенки опалубки перекрываются гидроизоляционным материалом (клеенкой, рубероидом);
• Из арматурных стержней собирается армокаркас, который укладывается в опалубку и приваривается к выступам арматуры буронабивных свай;
• Производится заливка ростверка бетоном. Заполнение опалубки выполняется одномоментно, без пауз. После заливки смесь уплотняется вибрированием.

Рис: Процесс обустройства ростверка буронабивных свай

Важно: по завершению монтажа ростверка выдерживается 30 дневная пауза на набор бетоном прочности, по истечению времени фундамент из буронабивных свай становится пригодным к дальнейшему строительству.

Технология монтажа ограждения

Монтаж в скважины труб может совершаться разными способами, но в любом из них первым этапом будет бурение литерных скважин.

Самый распространённый способ бурения – шнековый и шарочный. В этих видах стенки скважин закрепляются с помощью глинистого раствора под определённым уровнем давления. Большая плотность посадки трубы будет обеспечена благодаря глине. Цена за такой вид работы будет зависеть от глубины, на которую будут опускаться трубы, качества грунта и трудоёмкости. Качество монтажа напрямую зависит от способа погружения шпунтов.

Существуют следующие способы погружения шпунтов:

• Шпунт забивают с помощью коперов. Например, маятникового копера. Но он не используется в городе из-за плотного расположения зданий.
• Шпунт погружают в заранее пробуренные скважины.
• Шпунтина завинчивается и вдавливается. В данном случае она представляет собой стальную трубу.
• Шпунтина опускается в заранее пробуренную скважину, которую одновременно заполняют цементом.

На видео — процесс вибропогружения шпунта в грунт:

Разновидности шпунтов

Разнообразие их номенклатуры дает возможность широкого выбора именно того вида металлического профиля, который соответствует заданным техническим условиям. Чаще всего применяются следующие виды изделий:

• Шпунт Ларсена. Это металлический профиль, изготовленный в виде желоба, оборудованного по торцевому контуру пазовыми замками. Его начали применять с 1900 года при возведении мостов, причалов и пр. Конструкция шпунтового ограждения состоит из узких длинных шпунтов с замками, позволяющими соединять в вертикальной плоскости профили. Их можно соединять для получения непрерывного ограждения. Таким способом создается металлическая стена в воде или грунте. Производители изготовляют шпунты с различными видами профилей: L, Z, S, др. Материалом для их изготовления служит горячий или холодный прокат. Шпунт Ларсена может производиться также из пластмассы. Для погружения этих шпунтов может применяться вибромолот. Прочность профиля это позволяет. Обычно они подвергаются антикоррозионной обработке и могут использоваться повторно (до 5 – 6 раз);
• Металлические трубы круглого сечения. Они выпускаются в обычном и северном исполнении, могут применяться в районах с сейсмичностью до 9 балов. Они подлежат защите от коррозии в соответствии с требованиями действующих нормативных документов. Вид защиты зависит от условий эксплуатации конструкции. Срок службы защитного покрытия указан в нормативной документации. Область использования шпунтового ограждения из металлических труб: промышленно-гражданское, транспортное, гидротехническое строительство. Погружение шпунта осуществляется методом вибропогружения, забивки, завинчивания;
• Железобетонные шпунты. Они могут быть цилиндрическими, плоскими, широкопанельными, тавровыми. ЖБ шпунты не подлежат повторному использованию, поэтому часто служат составной частью фундамента. Это позволяет минимизировать финансовые затраты на строительство. Длина изделий не превышает 15 м. при необходимости возведения шпунтового ограждения большего размера применяются составные конструкции. Их погружение производят методом забивки молотами, статического вдавливания, пр;
• Деревянные шпунты. Они оснащаются системой пазов и гребней, благодаря которой (по аналогии со шпунтами Ларсена) их можно соединить в монолитную стену. Они не подлежат повторному использованию, не могут применяться на твердых грунтах с остатками камней, старых затопленных деревьев, различного строительного мусора. Стоимость этих изделий невысокая. Погружение шпунтов осуществляется способом забивки при помощи вибропогружателей и дизельных молотов. Избежать деформации шпунта поможет защита его верхней части при помощи бугеля. Это специальная металлическая насадка. При забивке в плотный грунт на острие устанавливается стальной башмак;
• Пластиковые шпунты. Производятся из поливинилхлорида высокой прочности. Эти изделия находят применение на тех объектах, где шпунтовая стенка не испытывает особо больших деформационных нагрузок, например, для защиты береговой линии, строительства придорожных каналов, очистных сооружений, создания в грунте герметичных резервуаров, сооружения террас в ландшафтном дизайне, пр. Они отличаются устойчивостью к коррозии, к температурным перепадам и не нуждаются в дополнительной обработке.