Сваи применяют в слабых грунтах в качестве фундаментов. Они предназначе-ны для передачи нагрузки от зданий и сооружений на грунты. Также сваи используют для повышения несущей способности слабых грунтов, укрепления стенок котлованов от обрушения, ограждения пространств от доступа воды.

Технология устройства свайных фундаментов прошла долгий путь от примитивных способов забивки деревянных свай до современных методов, основанных на использовании эффективных средств механизации. Именно создание высокопроизводительных установок привело к тому, что область применения свайных фундаментов значительно расширилась.

Использование свайных фундаментов позволяет значительно снизить объем земляных работ до 70%, расход бетона — до 30%. Трудоемкость работ снижается в несколько раз, а следовательно, сокращаются сроки строительства и стоимость работ.

По способу устройства сваи бывают:

• погружаемые; • набивные.

Погружаемые сваи изготавливают на заводе, набивные — непосредственно на строительной площадке.

Погружаемые сваи устраивают следующими методами:

• ударным; • безударным; • комплексным.

Безударный метод включает следующие способы погружения свай:

• вибрационный (а); • виброударный (б);• вдавливание (в);• вибровдавливание (г);• завинчивание (д);• подмыв (и);• электроосмос (ж).

У дарный метод

 Забивку свай производят с помощью копровых установок. Основной конструктивной частью копровых установок является молот. Молоты бывают:

• механические;            • паровоздушные;             • дизель-молоты.

Механические (подвесные) молоты применяют при небольших объемах работ. Ударная часть свободно падающего молота позволяет забивать сваи до 12 м в грунтах средней плотности. Скорость забивки — 10-15 ударов в минуту.

В паровоздушных молотах ударной частью является поршень. Они бывают одиночного и двойного действия. В молотах одиночного действия поршень опускается под действием собственного веса, а поднимается под действием пара или сжатого воздуха. Скорость забивки — около 30 ударов в минуту. В молотах двойного действия ударная часть опускается за счет собственного веса и действия пара или воздуха, а поднимается за счет пара или воздуха. Скорость забивки — около 300 ударов в минуту, количество их можно регулировать.

Дизель-молоты имеют более широкое применение благодаря высокой производительности. Они бывают штанговые и трубчатые.

Ударная часть штанговых молотов — подвижный цилиндр, перемещающийся в направляющих штангах. При падении цилиндра на неподвижный поршень в камере сгорания воспламеняется смесь воздуха и топлива, при этом цилиндр подбрасывается вверх, после чего цикл повторяется (50-60 ударов в минуту).

В трубчатых молотах неподвижная часть — цилиндр, подвижная — поршень. Также происходит сгорание топлива в камере, при этом возникает удар (40-50 ударов в минуту). По сравнению со штанговыми молотами трубчатые обладают более значительной энергией удара.

Масса ударной части молота, в том числе дизель-молота, должна быть: при длине сваи более 12м — не менее массы сваи; при длине сваи до 12м при плотных грунтах — не менее 1,5 массы сваи, а при грунтах средней плотности — не менее 1,25 массы сваи.

При забивке стальных и железобетонных свай молотами одиночного действия обязательно применение наголовников для смягчения удара и предохранения головы сваи от разрушения.

Сваи раскладывают у мест забивки с помощью грузоподъемного крана.

Забивка свай состоит из следующих операций:

• передвижение копровой установки к месту забивки свай;

• подтягивание свай к копру;

• подъем и выверка сваи в проектной точке;

• собственно забивка;

• измерение величины забивки свай;

• испытание свай (если это необходимо).

Сваю начинают забивать после ее установки и выверки с медленного опускания молота на наголовник. Центр тяжести свайного молота должен совпадать с направлением забивки сваи. Первые удары делают на небольшой высоте подъема молота — 0,4-0,5м, пока свая не получит правильного направления. После погружения сваи на глубину 1м силу удара молота увеличивают до максимальной.

От каждого удара свая погружается на определенную глубину, которая уменьшается по мере заглубления сваи. Затем наступает момент, когда глубина забивки сваи практически незаметна, при этом она погружается на одну и ту же незначительную глубину, называемую отказом. Сваи погружают до получения расчетного (проектного) отказа. Отказ определяется делением величины погружения сваи от серии ударов (десяти) на число ударов в этой серии (измеряется в сантиметрах).

Серию ударов, выполняемых для замера средней величины отказа, называют залогом. В конце забивки, когда величина отказа сваи близка к расчетной, его измеряют с точностью до 1мм по трем последовательным залогам на последнем метре погружения сваи.

Для измерения отказов на боковой поверхности сваи наклеивают полоски с миллиметровыми делениями. Более точные результаты дают специальные приборы — отказомеры, которые позволяют определять упругие и остаточные деформации.

Сваи погружают в определенной последовательности, которая зависит от технических характеристик сваепогружающих механизмов и свойств грунта, а также от расположения свай в свайном поле. Применяют следующие схемы забивки свай:

• рядовую;            • секционную;                • спиральную.

Рядовую схему используют при строительстве линейных сооружений в несвязных грунтах; в глинах и суглинках такая схема может привести к неравномерной осадке основания. Забивку выполняют последовательно рядами, по захваткам.

Секционная схема применяется при устройстве свайных полей на больших площадках, в связных грунтах с пропуском одного ряда между секциями. При этом сначала членят свайное поле на секции, забивая сваи в граничных рядах, а затем последовательно забивают в пределах секции. Эта схема исключает неравномерное нарушение структуры грунта.

Спиральная схема предназначена для кустового расположения свай (под тяжелые колонны) от центра куста по спирали наружу или наоборот. Она позволяет получить минимальную протяженность пути сваепогружающей установки. Забивка от края к центру характерна значительным уплотнением грунта в центральной зоне, поэтому используется в слабых водонасыщенных грунтах. Забивка от центра к краю применяется в слабосжимаемых грунтах, так как сваи в процессе забивки могут отклоняться из-за неравномерного уплотнения грунта со стороны забитых свай.

Рис. Схема забивки свай: а – рядовая; б – секционная; в, г – спиральная

Вибрационный и виброударный методы

Вибрационный метод применяют при устройстве свайных оснований в легких несвязных грунтах, которые поддаются вибрации, а также в водонасыщенных грунтах. В гидротехничес-ком строительстве этот метод широко применяется для погружения свай-оболо-чек большого диаметра, металлического шпунта. Он характеризуется неболь-шими энергетическими зат-ратами. Сваю погружают при помощи вибрационных машин-вибропогружателей, которые, оказывая динамическое воздействие на сваю, уменьшают трение между боковой поверхностью сваи и грунтом.

Вибропогружатель — это электромеханическая машина вибрационного действия, которая подвешивается к мачте сваепогружающего агрегата и соединяется со сваей с помощью наголовника.

Более универсален виброударный метод с помощью вибромолотов. Вибромолоты бывают электрические, пневматические, гидравлические.

Они позволяют ускорить процесс погружения сваи, так как помимо вибрационного действия вибромолоты оказывают и ударное действие. Вибромолоты могут также самонастраиваться, т.е. увеличивать энергию удара с повышением сопротивления грунта. Масса ударной части вибромолота должна быть не менее 50 % от массы сваи и составлять 650-1350 кг.