Что скрывается за понятием висячие сваи?

Висячие сваи: что это такое?

Рыхлые основания требуют специальных решений для обеспечения прочности и устойчивости фундамента. Висячие сваи — это технология, используемая для укрепления массивов слабых пород. Этот метод обладает своими преимуществами и недостатками, среди которых основным является вес конструкции.

Какие бывают висячие сваи?

Висячие сваи представляют собой бетонные или железобетонные столбы различной длины и формы. В строительных нормах регламентирована их длина, которая может достигать 7 метров для цельных свай, а для сборных конструкций — до 20 метров. Поперечное сечение свай может быть квадратным, круглым или прямоугольным. Стержни бывают цельными или сборными, армированными продольно и поперечно.

Наиболее востребованы конструкции квадратного сечения с диаметром от 20 до 40 см и длиной 5-20 м. Они используются в различных породах, в почвах с повышенной подвижностью и в сейсмоопасных зонах. Иногда цельнолитые стержни заменяются полыми, но это снижает сейсмостойкость объекта.

Для гидротехнических сооружений и наземных объектов на грунтах низкой плотности применяются сваи круглого сечения. Их длина составляет 5-12 м, а для составных свай — до 30 м. Диаметр таких свай варьируется от 30 до 150 см. Внутренняя полость таких стержней при погружении наполняется почвой, что придает конструкции устойчивость.

Как работают висячие сваи?

Висячие сваи опираются на грунт боковыми и торцевыми частями, а нагрузка на конец сваи является незначительной. Нагрузка удерживается и распределяется за счет силы трения между сваей и грунтом. Отсутствие опоры внизу компенсируется протяженностью сваи и увеличением трения по бокам. Конусная винтовая безопорная конструкция может принимать до 70% нагрузки.

Технологии для закрепления стержня в грунтовом массиве

Чтобы предотвратить "уползание" опоры вниз, используются следующие методы:

Увеличение длины и сечения свай: Длинные и толстые сваи имеют большую площадь соприкосновения с грунтом, что повышает их устойчивость за счет трения.
Повышение плотности расположения свай: Увеличение числа опорных точек.
Утолщение на концах и боковых частях свай: Это увеличивает устойчивость конструкции.
Использование новых технологий: Например, разрядно-импульсной.

Проблемы и решения

Несмотря на эффективность, эти методы могут создавать и новые проблемы:

Удлинение и расширение: Эти процессы затратны и требуют дополнительных материалов, что повышает стоимость фундамента.
Трудности погружения: Толстые и длинные сваи труднее вводить в грунт, что также увеличивает затраты.
Эффект погружения: При повышении плотности свайных опор возможно чрезмерное погружение всех столбов в грунт, что может привести к осадке здания и возникновению трещин.

Факторы, влияющие на длину свай

Мягкость и рыхлость породы: Чем мягче и рыхлее порода, тем длиннее должны быть сваи.
Нагрузка здания: Чем больше нагрузка на фундамент, тем длиннее должны быть сваи.
Необходимость удлинения: В случае нехватки длины используются составные сваи, которые собираются воедино.

В заключение, висячие сваи являются надежным и эффективным методом создания фундамента на слабых грунтах. Правильное использование технологий и тщательное проектирование обеспечат долговечность и устойчивость сооружений.

Методы погружения висячих свай

При устройстве основания с висячими сваями используется несколько методов погружения. Каждый из них имеет свои особенности и применяется в зависимости от условий грунта и требований проекта.

Вибрационный метод

Описание: При использовании вибрационного метода, свая погружается в грунт под воздействием вибраций, которые размягчают пласт, облегчая вхождение сваи.

Преимущества: Это наиболее безопасный метод, так как он не создает разрушительных воздействий на окружающие здания и саму сваю. Грунт "схватывается" после прекращения вибраций, фиксируя свая.

Особенности: До полного застывания грунта запрещена подача нагрузки, чтобы избежать сползания сваи.

Вдавливание

Описание: Метод эффективен в пластичных и мягких грунтах, особенно с высоким содержанием глины. Свая вдавливается в грунт с использованием специальных механизмов.

Преимущества: Удобен при секционном погружении свай.

Особенности: Подходит для грунтов с хорошей пластичностью.

Вибрация и вдавливание

Описание: Это инновационный гибридный метод, сочетающий вибрацию и вдавливание.

Преимущества: Высокоэффективный и щадящий метод, который снижает риски повреждений и увеличивает эффективность погружения.

Ударный метод

Описание: Свая забивается в грунт с помощью ударных инструментов.

Преимущества: Исторически это был самый распространенный метод.

Недостатки: Применяется все реже из-за риска повреждения свай и окружающих построек. Создает сильные сейсмические волны и громкие звуки.

Ввинчивание

Описание: Винтовые висячие сваи с винтом на конце постепенно ввинчиваются в грунт.

Преимущества: Обеспечивает надежное крепление сваи в грунте.

Особенности: Метод применим к различным типам грунта, кроме твердых скальных пород.

Запрещенные методы

Метод работы с подмывом: Не рекомендуется, так как мягкий грунт станет чрезмерно рыхлым, что приведет к потере сцепления между стержнями и землей.

Монтаж для готового фундамента

При необходимости укрепить уже существующий фундамент применяют технологию буронабивных висячих свай.

Создание отверстий

Описание: Пробуриваются отверстия около или внутри фундамента с шагом 2 метра. Если необходимо двойное основание, глубина бурения должна быть больше линии залегания старого фундамента на 2,5 метра. Отверстия создаются в промежутках между старыми сваями или рядом с ними.

Уплотнение грунта

Описание: После бурения отверстия уплотняются под давлением. Шахты заполняются бетонным раствором, который подается через бетононасос. Это создает плотное заполнение и увеличивает прочность основания.

Преимущества: Повышается сила трения между стержнем и почвой, что обеспечивает надежное закрепление сваи.

Заливка бетона

Описание: Отверстия заливаются бетонным раствором, который уплотняется с помощью вибрационных инструментов. Это исключает образование пустот и обеспечивает прочность конструкции.

Преимущества метода буронабивных висячих свай

Минимум землеустроительных работ: Нет необходимости в масштабных земляных работах, что сокращает затраты и время.
Простота манипуляций: Работы выполняются с использованием стандартного оборудования.
Надежное укрепление: Метод создает прочное основание, способное выдерживать значительные нагрузки.
Использование спецтехники: Требуется только бурильная установка и бетононасос, что упрощает процесс.

Минусы метода

Сложность монтажа: Требует наличия специального оборудования и квалифицированных специалистов.
Высокая стоимость: Дополнительные работы и материалы могут увеличить общие затраты.

Применение висячих свай

Висячие сваи востребованы в различных сферах строительства:

Жилищное строительство: Подходят для много- и одноэтажных домов, обеспечивая прочное основание.
Промышленное строительство: Используются для возведения производственных зданий и складов.
Гидротехническое строительство: Применяются в строительстве мостов, дамб и других гидротехнических сооружений.

Выбор типа свай

При выборе типа свай необходимо учитывать ряд факторов:

Характеристики грунта: Мягкость и рыхлость грунта требуют использования длинных и прочных свай.
Нагрузка на фундамент: Чем больше вес здания, тем длиннее и прочнее должны быть сваи.
Глубина промерзания: Сваи должны заглубляться ниже уровня промерзания почвы, чтобы избежать воздействия морозного пучения.

Заключение

Висячие сваи являются эффективным решением для создания прочного и надежного фундамента на сложных и неустойчивых грунтах. Различные методы их погружения позволяют выбрать оптимальный вариант для конкретных условий строительства. Однако, для достижения максимальной надежности и долговечности конструкции, важно провести тщательные геологические исследования и доверить работы профессионалам, обладающим необходимыми знаниями и опытом.