История возникновения забивки свай

Сваи как основания для домов появились еще в глубокой древности. Люди видели, что некоторые хищники с трудом передвигаются по воде. Кроме того вода была достаточной преградой и для врагов первобытных племен. Установив свои дома на сваи, племя могло меньше опасаться неожиданного нападения. 

Первые сваи были обычными бревнами, которые заострялись на конце и этим концом устанавливались на дно водоема. Второй конец был плоский и ударами по нему обрубком бревна с сучьями, оставленными чтобы было удобнее обрубок поднимать, сваю забивали. Этот процесс сохранялся в неизменности тысячи лет и только в последние несколько столетий его усовершенствовали, добавив над сваей блок, закрепленный на трех или четырех опорах и веревку, пропущенную через него. С помощью веревки большой обрубок бревна уже могли поднимать несколько десятков человек на значительную высоту. И сам обрубок изменился не только в названии, т. к. его стали звать «бабой», но и в форме. Его стали делать из металла и в нижней части он получил полость, которой «нанизывался» на сваю.

Нижний конец сваи имеет заострение для облегчения вхождения в грунт.Современные железобетонные сваи имеют вид бетонного столба квадратного или прямоугольного сечения. Небольшая часть свай имеет круглое сечение. Для той же прочности круглой сваи требуется меньше продольной арматуры большого диаметра. Бывают железобетонные сваи и крестообразной формы и трубчатые, и в виде многолучевой звезды.

Обычно железобетонные сваи в грунт забивают. Для этого используются сваебойные «молоты». Они бывают механические, дизель-молоты, паровоздушные двойного или одиночного действия и т. п. Эти молоты обычно работают в паре со специальными копровыми установками, которые задают направление движения и свае, и молоту, обеспечивают перемещение их по свайной площадке, а также частичную или полную механизацию процесса забивки сваи.

Еще один способ погружения свай – статические вдавливание. Его пока используют реже, чем динамическое забивание, так как цена на данные работы в 2-3 раза выше, чем на обычную забивку. Но этот способ – единственно применимый при строительстве в тесноте старых городов или возле архитектурных памятников, когда «бить по земле» нельзя, чтобы не нанести ущерб соседнему зданию. Вот, к слову, можно ознакомиться- забивка свай стомость работ.

Процесс забивания свай включает такие операции:

-переезд установки для забивания свай в точку погружения очередной сваи;

- подтаскивание или перенос подъемным краном очередной сваи с края площадки или из свайного штабеля;

- подъем сваи и установки ее конца в нужную точку свайного поля;

- забивка сваи в грунт;

- измерения процесса движения сваи и усилий для ее погружения;

- фиксация координат установки и документирование процесса и усилий погружения.

Для эффективности процесса забивания масса подвижной части молота обычно в 1,5 раза (или около этого) больше массы сваи вместе с предохранительным свайным наголовником.

Использование сваебойных установок ускоряет погружение сваи за счет точной установки и первоначального выверенного процесса забивки. Забивание производят вначале мелкими небольшими ударами и только после проверки вертикальности сваи и ее координат начинается сам процесс забивки. При погружении наклонных свай производится контроль угла установки, который периодически повторяется.

Молоты двойного действия обычно могут наносить до 200 ударов в минуту. Молоты одиночного действия – не более 30 ударов в минуту.

Забивка прекращается тогда, когда забиваемая свая приближается к проектной глубине. Остановку процесса проводят, когда достигнута проектная глубина или обеспечен проектный отказ.

Терминология забивки свай

Отказ сваи – величина погружения сваи после каждого удара или 10 ударов молота одиночного действия или серии ударов за 1, 3 или 5 минуту – для молотов двойного действия. В физическом смысле «отказ» – это прекращение движения сваи при забивке или ее очень незначительное перемещение.

Проектный или расчетный отказ – отказ, при котором свая держит расчетную нагрузку.

Залог сваи – серия из числа ударов молота больше трех, при которых измеряется средний отказ.

Ложный отказ – возникает в период забивания сваи.

Истинный отказ – получают после временной выдержки от двух до шести недель после окончания забивки.

Статическое испытание свай – для чего нужно и как проводится?

Статические испытания отдельных свай или их небольших групп проводятся для подтверждения расчетов свайных фундаментов.

Все работы по испытаниям производятся на основе ГОСТ 5686, который описывает виды и характеристики грунтов и способы их полевых испытаний при помощи забитых свай.

Регламент испытаний должен быть разработан в полном соответствии со СНиП 2.02.03-85, описывающим фундаменты на основе свай и свайных полей и Свода Правил СП 50-102-2003, по которым производится как проектирование фундаментов из свай, так и их строительство. Для проведения испытаний составляется «Программа испытаний свай и свайного фундамента». При этом решаются следующие задачи:

- определение того вида свай, который будет применен для возведения поля свайного фундамента под строящийся объект;

- размеров свай – длины и сечения, их количества и одиночной и суммарной несущей способности;

- проверка слоистости и однородности подстилающих грунтов на свайном поле, их плотность и возможность забивки конкретной марки свай;

- установка степени осадки (самопогружения) сваи и ее зависимость от нагрузки, приложенной к оголовку сваи;

- установка изменения нагрузочной способности за время проведения испытаний.

В расчете необходимо учесть, что забитая свая уплотняет грунт вокруг себя на расстоянии от трех до пяти своих поперечных размеров. Например, четыре сваи 400 х400 мм, забитые в углах квадрата 2,5 х 2,5 м могут не позволить забить пятую сваю в центре этого квадрата. Как пример: при строительстве Исаакиевского Собора в Санкт-Петербурге после забивки свайного поля на болоте выковырять грунт между сваями было очень трудно, а в некоторых случаях и невозможно.

Статические испытания свай могут проводить как на нагрузки погружающие, так и на выдергивающие.

Испытательная установка имеет следующий состав:

- устройство для нагружения сваи: состоит из платформы с грузом, устанавливаемой на оголовок сваи или домкратов для нагружения, которые опираются на две или несколько свай, забитых вокруг испытываемой сваи;

- фермовая конструкция из стальных или железобетонных балок для передачи усилия от анкерных свай на испытываемую соседку;

- измерительное устройство для определения ухода сваи под действием нагрузки с точностью не хуже 0,01 мм, состоящее из определенного количества измерительных головок, объединенных в единую систему.

Процесс испытаний:

1. Установка нулей на всех измерительных приборах, кроме термометров температуры воздуха и грунта.

2. Постепенное нагружение оголовка сваи последовательно увеличивающимися нагрузками. Обычно они имеют величину 0,1 от расчетной (проектной) нагрузки. Каждая последующая ступень нагрузки увеличивается только после окончания нагрузки, т. е. стабилизации положения сваи под действием предыдущего усилия.

3. Показания измерительных приборов снимают на каждой ступени нагружения и заносят в протокол. Если степень (величина) осадки после установки следующего груза или новой ступени величины давления домкрата за 0,5 часа не увеличится более чем на 0,1 мм, то считается, что свая застабилизировалась и можно давать следующую ступеньку нагрузки.

4. Испытания заканчивают только тогда, когда погружение сваи после приложения проектной нагрузки прекращается. Так измеряют предельную величину сопротивления погружения этой конкретной сваи.

Получение результатов статических испытаний требуют специальной оснастки, времени (иногда до полутора – двух месяцев). Но высокая точность компенсирует эти неудобства.