Вопрос №20 — Как устроена установка для забивания свай?

МИНИСТЕРСТВО ТРУДА И СОЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПРИКАЗ

от 1 марта 2017 года N 208н

Об утверждении профессионального стандарта "Машинист машин для забивки и погружения свай"

В соответствии с пунктом 16 Правил разработки и утверждения профессиональных стандартов, утвержденных постановлением Правительства Российской Федерации от 22 января 2013 г. N 23 (Собрание законодательства Российской Федерации, 2013, N 4, ; 2014, N 39, ; 2016, N 21, ),

приказываю:

Утвердить прилагаемый профессиональный стандарт "Машинист машин для забивки и погружения свай".

     Зарегистрированов Министерстве юстицииРоссийской Федерации22 марта 2017 года,регистрационный N 46079

Виды и способы технологии

Забивка сваи вибрационным методом их завинчивания является наиболее эффективным вариантом для выполнения работ по обустройству железобетонных свайных фундаментов своими руками в несвязных, либо водонасыщенных грунтах.

Данный способ или технология базируется на применении машины с направленной вибрационной нагрузкой закручивания (гидромолот), с помощью которой достигается эффективное разрушение породы вдавливанием, вследствие снижения коэффициента трения их между железобетонных элементов и почвой скважины.

Такие способы погружения железобетонных свай вибрационным вдавливанием машины имеют свои преимущества:

• технология закручивания железобетонных свай своими руками имеет высокий КПД работы в слабых грунтах (в водонасыщенной почве вибрационный способ вдавливанием показывает лидерные, в 2-3 раза большые показатели, чем погружение посредством дизель-молотов (гидромолот));
• их маневренность – сваевдавливающая установка (гидромолот) может проходить в черте города, так как их оборудование имеет достаточно компактные размеры, и не создает сильный шум;
• забивные сваи своими руками имеют небольшую материалоемкость;
• их экономичность закручивания – агрегаты для вибропогружения (гидромолот, дизель-молот) оборудованы электрическими приводами, которые не требуют горюче-смазочных материалов, что существенно снижает сопутствующие расходы завинчивания;
• забивные сваи имеют большую эффективность при работе с почвой, содержащей высокий уровень грунтовых вод;

Погружение свай вибрационной установкой

Также такие способы завинчивания имеют недостатки:

• низкий расчет КПД скважины в твердых и скальных грунтах (в таких случаях вибрационное погружение дополняется использованием ударных дизель-молотов или берется гидромолот);
• СНИП не предусматривает расчет вибрационного завинчивания составных винтовых свай своими руками, что гарантирует отказ от максимально возможной глубины монтажа фундаментов, при этом используются ленточные основания;
• карта потери структуры тиксотропными грунтами (по-простому – когда определенные виды грунтов переходят в жидкое состояние под воздействием вибраций);

к оглавлению ↑

Оборудование и нюансы работы

Погружение свай вибрационным методом выполняется вибропогружателем (гидромолот, дизель-молот) – устройством, которое оборудовано силовым агрегатом и функциональной частью, оказывающей на сваю динамическое вибрационное воздействие.

Данное оборудование чаще всего выполняется в виде дополнительной конструкции, которая монтируется своими руками на сваепогружающую установку в скважины, однако существуют и полностью автономные вибропогружатели. Вибропогружателем в копер скважины достаточно удобно пользоваться и он может пригодится в разных ситуациях.

Все оборудование для вибрационного погружения свай своими руками в копер скважины классифицируется по двум категориям: в зависимости от динамического влияния на грунт, и в зависимости от конструкционных особенностей.

Исходя из особенностей конструкции выделяют — классический (простой) вибропогружатель своими руками (гидромолот, дизель-молот) с жестким соединением узлов.

Основными элементами конструкции данной машины являются электрический силовой агрегат на гидромолот, который жестко вмонтирован в верхнюю часть корпуса устройства.

Вибратор, с двумя либо четырьмя валами, на которые насаживаются металлические дебалансы – неуравновешенные лидерные металлические конструкции с зубчатым соединением, двигающиеся в противоположном друг другу направлении.

Наголовник — заменяемый элемент, посредством которого выполняется подсоединение к устройству свкажины винтовых, шпунтовых либо железобетонных свай своими руками (в зависимости от формы сваи, выбирается необходимая пробная карта наголовника).

Вибропогружение свай в городе

Основными недостатком вибропрогружателей с жестким методом соединения узлов является невозможность сделать расчет точной регулировки амплитуды количества колебаний для скважины своими руками, от которых непосредственно зависит скорость погружения сваи в скважины.

Вибропогружатель в скважины с подрессорной пригрузкой.

Такие машины имеют дополнительные металлические элементы – подрессорный груз, который представляет собою сменную плиту, расположенную между верхней частью корпуса и силовым агрегатом. На корпус плита монтируется посредством нескольких спиральных пружин, которые выполняют амортизирующую функцию.

Такой способ крепления силового агрегата позволяет гасить нежелательные вибрации, передающиеся на привод, в верхнюю части корпуса, что существенно продлевает ресурс его работы.

Более того, конструкция таких механизмов предусматривает возможность точной регулировки режима вибрации, за счет двухкомпонентного эксцентрика вибратора, состоящего из неподвижной и подвижной части, при перемещении которой изменяется кинетический момент и карта амплитуды колебаний.

Такое оборудование является оптимальным вариантом для погружения винтовых и железобетонных свай.

к оглавлению ↑

Взаимодействие свай с грунтом

Сваи передают усилия на грунты основания через боковую поверхность (трением) и через нижний конец. По характеру передачи усилия сваи различают:

• Опорные сваи (сваи-стойки)[~ 7] — передают усилие на прочный грунт в глубине преимущественно через нижний конец.
• Сваи трения (фрикционные сваи, висячие сваи)[~ 7] — передают усилие на грунт преимущественно трением боковой поверхности. Величина передаваемого усилия зависит от длины сваи. Сваи трения могут вообще не достигать прочных грунтов. При погружении в грунт на боковой поверхности сваи образуется грунтовая «рубашка», которая как бы прилипает к ней, образуя единое целое со сваей. Трение возникает не между телом сваи и грунтом, а между грунтовой «рубашкой» и окружающим грунтом. Поэтому силы трения мало зависят от вида материала сваи[1].
• Анкерные сваи (анкера) — разновидность опорных свай, после погружения которых в грунт происходит раскрытие опорной лопасти, после чего свая способна воспринимать как вдавливающие, так и выдёргивающие нагрузки. Анкерные сваи состоят из трёх основных частей: ствол, опорная плита и шарнирная связь между ними.

Оборудование для забивки свай

Для формирования фундамента используют машины для забивания свай. Это бурильно-сваебойные установки, копры, СВУ на колесном и гусеничном ходу. Типы оборудования:

• Трубчатые дизель-молоты. Принцип действия машины для вбивания свай аналогичен работе дизельного двигателя. Масса ударной части молота от 1,25 до 1,8 т. Он способен погружать ж/б опоры весом до 5 т в любые виды грунта. Установка способна длительное время работать бесперебойно благодаря системе принудительного охлаждения.
• Копровые мачты. Это оборудование навесного типа, которое является основным элементом СВУ. Копры используют вместе со стреловыми кранами, где они выполняют функцию направляющей конструкции для дизель-молотов. Стальная мачта, оснащенная гидравлической системой, предназначена для закрепления столба и перемещения ударной части молота. Гидроцилиндры копровой мачты позволяют изменять ее положение в продольной и поперечной плоскостях, обеспечивая высокую точность настройки.
• Бурильно-сваебойные машина. Техника для забивки свай на колесном ходу помимо заглубления опор бурит скважины глубиной до 16 м. Установка подходит для монтажа столбов весом не более 3 т.
• Сваебойная машина. Машина для забивки свай на колесном ходу оснащена поворотной платформой. Это позволяет забивать 4-5 свай в радиусе ее действия. С помощью такой техники возможна установка 20-25 опор за один рабочий день.
• Универсальные сваебойные агрегаты. Технику этого типа применяют при наклонном погружении ж/б или стальных стержней длиной до 12 м и массой до 5 т. Шестиколесный привод обеспечивает высокую проходимость техники в условиях бездорожья. Универсальные сваебойные агрегаты способны работать на участках с перепадами по высоте и сложным рельефом.
• Копровая установка. Копер — это многофункциональная техника для установки свай ударным способом, бурения скважин глубиной до 16 м. Копровые установки используют для формирования свайных полей с высокой плотностью размещения опорных столбов.

Принцип работы сваебойной машины

Бурильно-сваебойный механизм работает по технологии непрерывного шнека. Он создает скважину под сваю. Дизель-, гидромолотом выполняется введение опорного элемента в подготовленную лунку.

Управление и контроль за работой машины производится из кабины машиниста. Приступая к следующему этапу работ, не выполняется смена положения агрегата, его переоснастка.

Благодаря бурильно-сваебойной машине выполняются такие задачи:

1. Поднимается свайная конструкция. Заводится ее верх в гнездо строительного молота.
2. Выполняется фиксация опоры в направляющие, где будет выполняться забивка.
3. Забивается опорное изделие в толщу земляного полотна до нужной глубины.
4. Срезаются верхушки опор по ранее выполненной маркировке.

Погружение выполняется до получения отказа по проектной документации. Отказ — глубина ввода сваи с одного удара молота.

Отклонения от точной вертикальности погружения опорной конструкции нужно исправить. Иначе, требуется вынуть стержень и снова его ввести в землю.

№Погружение свай методом подмыва грунта

Метод подмыва грунта используется на сыпучих и рыхлых грунтах (песчаные и супесчаные грунты) для установки свай большого диаметра и длины. Не допускается использовать метод на просадочных грунтах и при угрозе просадки близлежащих зданий. Способ основывается на смачивании грунта и последующем снижении силы трения, благодаря чему свая легко входит в грунт под действием собственной массы и массы молота, установленного на нее.

В наконечник или боковые стенки сваи встраиваются трубки, по которым подается вода под высоким напором (около 0,5 МПа). Под воздействием воды грунт становится более мягким, податливым, рыхлым и вымывается. Этот принцип нам знаком еще из песочницы. Сопротивление грунта свае снижается, вода также размывает прилегающие стенкам сваи слои грунта, снижая силу трения. Трубки подачи воды имеют диаметр 38-62 мм. Боковой подмыв (обеспечивается 2 или 4 трубками по бокам сваи, на 30-40 см выше острия) более эффективно снижает силу трения стенок сваи по сравнению с центральным подмывом (обеспечивается одно- или многоструйным наконечником по центру сваи).

Понятно, что о высокой несущей способности в этом случае речь не идет, поэтому часто способ подмыва комбинируют с ударным способом. В этом случае снижаются расходы и повышается надежность обустраиваемого фундамента.

Услуги сваебойных машин. Что мы можем предложить?

Наша компания может предложить своим клиентам:

1. Проектные работы по свайным фундаментам в соответствии с требованиями СП 50-102-2003.

свайного поля по нашему или вашему проекту.

3. Аренду наших сваепогружных механизмов вашими предприятиями с подробным инструктажем ваших работников, или аутсорсинг (временный наем на работу) наших специалистов вашей компанией и кое-что еще.

Цены на наши услуги обсуждаются и обосновываются, вплоть до стоимости конкретного раздела проектирования или стоимости забивки пробной сваи на вашем будущем свайном поле.

Часто сталкивающемуся со свайными фундаментами и знакомому с технологией их возведения строителю зачастую неизвестно, каким образом происходит заглубление свай в грунте и какое сваебойное оборудование используется в этом процессе.

Наиболее распространенным способом заглубления свай является использование гидравлического либо дизельного молота. Несмотря на то, что их применение достаточно шумное, происходит надежное заглубление на проектную глубину.

При этом происходит также и сдавливание грунта, и качественное уплотнение подушки.

Использование свай необходимо при наличии на участке проблемных грунтов, а именно:

• С высоким расположением уровня грунтовых вод;
• Значительная неоднородность грунтов;
• Болотистая местность, при выполнении работ на которой необходимо добраться до плотного несущего слоя.

При строительстве малоэтажных домов преимущественно используются винтовые либо буронабивные опоры, а мощные сваи с крупным сечением, изготовленные из железобетона, в основном применяются для возведения гражданских и промышленных объектов значительного веса и площади.

Все сваи, имеющиеся на строительном рынке, разделаются на два основных типа:

• Изготавливаемые на заводах;
• Собирающиеся непосредственно на стройплощадке.

Как выполняется вдавливание ЖБ свай

Вдавливание железобетонных свай

Устойчивость и долговечность свайного фундамента напрямую зависит от способа монтажа конструкций. Одним из самых быстрых и экономичных способов строительства фундамента является вдавливание свай.

Технология вдавливания ЖБ свай

Это одна из самых распространенных методик погружения фундаментных опор на заданную глубину. Эта технология применяется при проведении масштабных работ — для формирования оснований многоэтажных промышленных зданий и жилых домов. Для монтажа методом вдавливания используют:

• железобетонные столбы со сплошным сечением квадратной формы;
• полые конструкции с круглым сечением;
• полые опоры квадратного сечения;
• сваи-оболочки.

Погружение ж/б свай выполняется с помощью сваевдавливающих установок (СВУ), которые способны создавать большие осевые нагрузки. Технологию погружения свай путем вдавливания используют в следующих случаях:

• Строительство зданий и сооружений в спальных районах. При погружении опоры отсутствует сильный шум, как при забивке железобетонных свай дизельными установками.
• Строительство в условиях недостатка пространства. Погружение опор давлением не создает динамических нагрузок и не несет угрозы для фундаментов соседних зданий. Устанавливать столбы можно на расстоянии 1 м от уже существующих фундаментов.
• Застройка участков с нестабильными грунтами. Сваи погружают на глубину до 40 м, пока они не достигнут плотного несущего слоя. Такое основание будет устойчивым на участках с нестабильными грунтами, склонными к сдвигам и обвалам.

Вдавливание железобетонных свай выполняется в несколько этапов:

• Стройплощадку расчищают от деревьев, крупных камней, мусора. Размечают границы свайного поля.
• Выполняется проверка плотности грунта, горизонтальности рельефа, соответствие реальной разметки расчетным показателям.
• СВУ и стреловой кран подготавливают к работе, перемещают оборудование на исходную точку.
• Опору стропуют — обвязывают стропами, зацепляют крюком крана, перемещают в горизонтальном положении на ось погружения и центрируют.
• В работу включается сваевдавливающая установка. Гидравлический узел зажимает опору и вдавливает ее в почву до тех пор, пока не достигнет нижнего положения. Затем он разжимается, перемещается вверх, фиксирует столб и повторяет процесс вдавливания.

Погружение опоры продолжается до уровня проектной глубины. Стрела крана плавно опускается по ходу погружения опоры. Стропы со сваи демонтируют в тот момент, когда ее верхняя часть возвышается над СВУ на 0,6 м.

Расчёт свай

Расчёт свай и устройство свайных полей выполняется согласно СНиП № «Свайные фундаменты» на основании геологических и гидрологических изысканий на местности, а также проектной весовой нагрузки от сооружения. Несущая способность свайного поля определяется как сумма несущих способностей одиночных свай-стоек.

В свою очередь, последняя определяется по наименьшему из двух расчетных показателей: по материалу сваи и по сопротивлению грунта в основании опоры. Несущая способность по грунту зависит от его типа и вида, и сечения свайного элемента. Как правило, более плотные, а значит и более прочные слои породы залегают на значительной глубине, уровень которой призвано определить геологическое изыскание.

Забивка одиночной сваи-стойки считается успешной при достижении проектной глубины (на уровне несущего слоя грунта) или проектного отказа, замеряемого отказомером.

Копровая забивка свай производится в любые грунты, кроме скальных. Необходимость применения вспомогательных технологий определяется расчётами и учитывается в проекте производства работ. Для твёрдых типов грунтов, а также для снижения сейсмических воздействий на фундаменты соседних зданий при ударах копровым молотом — применяется предварительное бурение лидерных скважин.

Сваебойные машины

В современном строительстве используются сваебойные машины с молотами двух типов: дизель-молоты и гидравлические. Дизель-молоты очень надёжны и просты в эксплуатации, обладают высокой производительностью работ — являются навесным оборудованием, благодаря чему проявляется их универсальность. Они могут быть установлены на шасси различного вида: экскаваторы, подъёмные краны, бульдозеры. Применяются две разновидности: штанговые и трубчатые дизельные молоты. У первого ударная часть движется по двум направляющим, у второго боёк перемещается внутри трубчатого корпуса.

Гидравлический молот отличается более широкими возможностями в выполнении сваебойных работ, позволяет проводить забивание быстрее, дозировать силу удара, что помогает увеличить производительность при погружении жб свай в сложных грунтовых и градостроительных условиях.

Например, забивание свай вблизи существующих зданий требует соблюдения мер для защиты оснований близлежащих зданий от возможных деформаций. Возникает необходимость в снижении динамических ударных воздействий на грунт.

Для дизель-молотов решением является применение ударной части меньшего веса. Операция по смене навесного оборудования довольно трудоёмка и может занять значительный временной промежуток, в течении которого оборудование простаивает.

В случае забивания свай гидро-молотом оператору достаточно отрегулировать силу нагнетания в силовом цилиндре, что и делается прямо с пульта в кабине оператора. Трудоёмкость минимальна и время на изменение силы удара практически не тратиться.

Кроме того, в гидравлической установке реализован быстродействующий механизм изменения угла наклона мачты, что позволяет забивать наклонные сваи с той же производительностью без остановок на переоборудование.