Свайный фундамент своими руками пошаговая инструкция фото: Свайный фундамент своими руками: пошаговая инструкция, видео

простая пошаговая инструкция (135 фото )

У каждого строения должно быть надежное основание, это обязательное условие безаварийной эксплуатации на протяжении долгих лет. Если при возведении постройки не соблюдалась инструкция для фундамента, здание может разрушиться.

Основа сооружения представляет собой ключевую стадию строительства, на которую уходит до 30% от общего бюджета. Будущие владельцы частных домов, желая сэкономить свои денежные средства, делают фундамент самостоятельно.

Следует учитывать, под какой тип сооружения создается основа – под маленькую хозпостройку или под большой особняк в несколько этажей, к которому примыкают пристройки.

В статье рассматриваются основные типы основ, предложенный материал поможет самостоятельно разобраться в вопросе: стоит ли возводить фундамент самому или обратиться к опытным профессионалам.

Разновидности фундаментов

При возведении сооружений в частном секторе применяют 4 основных типа оснований:

• ленточные;
• свайные;
• плитные;
• столбчатые.

У каждой из разновидностей есть свои особенности, их нужно знать мастеру, для которого важно разобраться, как сделать фундамент своими руками. Самостоятельное изготовление основы – не станет проблемой, если полностью разобраться в технологии процесса.

Ленточные фундаменты

Такое основание считается подходящим для различных условий строительства, исключения составляют регионы вечной мерзлоты и районы, где приходится строить «на воде».

Армирование фундамента позволяет придать ему максимальную прочность, оно, как правило, проводится по двум геометрическим фигурам: квадрату или прямоугольнику.

Выделяются разные виды лент, но есть общий признак, их объединяющий: полоса-основание заливается по периметру строения и под его несущими конструкциями.

Качественное основание должно быть замкнутым, его заглубляют в грунт, предварительно рассчитав величину, над поверхностью земли видна только цокольная часть ленты. Посмотрите на фото фундамента, его ширина должна быть одинаковой на всей протяженности, расчет этого параметра производится заранее до начала строительных работ.

Лента универсальна тем, что подходит практически для любых сооружений – от беседки до многоэтажного жилого сооружения. Данная разновидность фундамента дает возможность построить цокольный этаж, организовать подвал, хорошо утеплить полы, разместить удобно для себя инженерные коммуникации.

Заливка фундамента своими руками – задача трудоемкая, раствор можно изготовить самостоятельно или заказать бетон, изготовленный на заводе. Второй вариант предпочтительнее: он позволяет залить основание полностью сразу.

У ленточных основ имеются минусы: приходится выполнять трудоемкие виды работ, кроме того, требуются качественные материалы для фундамента в больших количествах. Все затраты полностью оправданы: качественное основание получается надежным и долговечным.

Столбчатые фундаменты

Для реализации проекта облегченного строения с минимальной нагрузкой на основу идеально подходит столбчатый фундамент. Здесь невооруженным глазом видна экономия материалов: не нужны трудозатраты, как при строительстве ленты.

Что касается трудозатрат, то столбчатое основание возводить легче – опоры создают не сплошной линией, а только в углах, местах пересечения со стенами, и на прямолинейных участках с конкретным шагом.

Для изготовления столбчатых опор подходят породы деревьев, неподверженные гниению, бетон, кирпич, бутовый камень, железобетонные блоки. Столбы могут делать, используя комплексный подход: нижнюю часть делают из камня, а верхнюю – делают монолитной, прочность конструкции придают с помощью обвязывающего ростверка.

Опалубка для фундамента может использоваться съемная и несъемная, последний вариант легко изготовить из металлической трубы нужного диаметра, а съемные каркасы делают из дерева и стали.

При определении величины глубины залегания основания опор необходимо учитывать характеристики грунта и используемые материалы. Одним из главным преимуществ столбчатых фундаментов является то, что при незначительном перепаде высоты на участке, это легко подкорректировать, изменив высоту опор.

Верхняя часть столбов связывается с помощью ростверка, который бывает железобетонным или из швеллера, применяется бросовая обвязка.

Столбчатый фундамент не подходит для массивных сооружений, от него следует отказаться, если вы хотите обустроить подвал или цокольное помещение. Такое основание не рекомендуется использовать на неустойчивых грунтах, где подземные воды подступают близко к поверхности земли.

Свайный фундамент

Эта разновидность фундамента своим внешним видом напоминает столбчатый, на самом деле здесь используются совершенно другие опоры. Сваи устанавливаются на большую глубину, они углубляются в плотные слои грунта, которые не боятся сезонных колебаний.

Для установки свай бурят скважины, а сами сваи забивают с помощью спецтехники, другой способ – это создание свай по буронабивной технологии, но при желании свайную основу можно сделать самому. Привлечение к работе дорогостоящей техники – это главный минус свайной разновидности.

Плитный фундамент

При возведении частных загородных домов довольно редко используется эта разновидность основания, ее также называют «плавающей». Такой фундамент — это армированная плита из железобетона, которая служит основой для будущего сооружения.

Плюсы технологии – фундамент не зависит от состояния грунтов, он держится на поверхности, он не подвержен такой проблеме, как морозное вспучивание. Среди недостатков выделяются большой расход строительных материалов и невозможность использовать на местности с уклоном.

Фото фундамента своими руками

Также рекомендуем посетить:

• Цоколь фундамента
• Плитный фундамент
• Свайный фундамент
• Арматура для фундамента
• Типы фундаментов
• Опалубка для фундамента
• Устройство фундамента
• Монолитный фундамент
• Утепление фундамента
• Заливка фундамента
• Глубина фундамента
• Гидроизоляция фундамента
• Высота фундамента
• Винтовой фундамент
• Бетонный фундамент
• Фундамент из блоков
• Виды и этапы заливки фундамента
• Какой фундамент лучше
• Фундамент для бани
• Расчет фундамента
• Ленточный фундамент
• Кирпичный фундамент
• Кованые калитки
• Фундамент для дома
• Фундамент под забор

пошаговая инструкция, видео и фото

На сегодняшний день технологии производства, как строительного, так и других областей все чаще приносят в мир множество новшеств, одним из таких и стал винтовой фундамент. Еще совсем недавно такая конструкция встречалась в эксплуатации в основном у геологов и военных, но уже сейчас используется повсеместно.

Следует отметить, что благодаря своей простоте в возведении, свайно-винтовой фундамент несколько отодвигает в сторону привычные нам виды других оснований, к примеру столбчатый и ленточный.

Но следует разобраться в действительности он настолько прост и универсален как о нем говорят, кроме того станет прочным и довольно долговечным основанием для нашего дома, или же все не так и просто? Далее мы разберем все его нюансы, а также рассмотрим, как сделать винтовой фундамент своими руками в пошаговой инструкции выполнения работ. Приступим.

Что такое винтовой фундамент?

Первым вопросом, который необходимо разобрать – это «Что собой представляет винтовой фундамент». А говоря точней, что такое винтовая свая, поскольку именно она и играет главную роль в конструкции.

Винтовая свая

Как можно заметить на представленном фото, винтовая свая представляет собой металлическую трубу с заостренным концом, к которому в свою очередь приварены своеобразные лопасти.

Таким образом само изделие на конце имеет вид самореза.

Такого типа свая не вбивается, как это происходит при обустройстве обычного свайного фундамента, а вкручивается, при этом не повреждая слой земли, что значительно увеличивает несущую способность. Рассматривая более подробно данный вид фундамента, следует обратить внимание на его классификацию, поскольку быть винтовые сваи могут нескольких видов, а разделение их проводится исходя из следующих факторов:

• Вид лопасти, поскольку может применятся как винтовая лопасть, в случае с грунтами с низкой несущей способностью, так и нарезная резьба (выполненная таким же образом как на шурупах), что применяется в районах с суровыми климатическими условиями, где тревожить замерзший груз не рекомендуется.
• Диаметр тубы. В зависимости от диаметра готовая конструкция может выдержать разную массу сооружения, соответственно, чем он больше, тем и больший вес сможет выдержать.
• Диаметр резьбы или лопасти. От него также зависит довольно многое, поскольку именно он определяет прочность конструкции, а точней ее устойчивость.
  Соответственно в слабых грунтах, с низкой несущей способностью такой показатель должен быть как можно больше.

Также вид винтового фундамента может несколько отличаться, все зависит от индивидуальных манер выполнения производителя материалов.

Теперь разберем что собственно представляет собой такой тип фундамента, и как он выглядит:

• Обустройство фундамента проводится в местах с наибольшим уровнем нагрузки, таким образом ввинчиваются сваи на глух здания и местах пересечения стен. Обустройство проводится шагом от 1 до 3-х метров (предусматриваются по всей длине внешних стен)
• Все сваи между собой скрепляются металлическими или деревянными элементами. Таким образом создается цельная конструкция.
• Обычно между землей и нижней частью сооружения предусматривается просматриваемое пространство, которое поможет обкстроить до конца фундамент и утеплить его. Также даст возможность полностью контролировать его состояние.

Винтовой фундамент: плюсы и минусы

Впервые увидев столь своеобразную конструкцию, можно подумать, что она довольно проста. Но следует отметить, что неподготовленному человеку винтовой фундамент своими руками сделать будет достаточно трудно, поскольку имеется и ряд подводных камней:

• Достаточно большое внимание следует уделять подбору винтовых свай. Говоря точней необходимо очень точно проводить расчеты, а лучше поручить это дело специалистам, в последствии же, подбирать сваи исходя строго из результатов проектирования. Здесь учитывать стоит достаточно много факторов, среди которых глубина промерзания грунта, тип почты, вес и предназначение сооружения, а также и учитывать возможные нагрузки, как искусственные (воздействие человека), так и природные (воздействие климатических условий).
• Самостоятельно, без использования специализированной техники довольно проблематично вкручивать сваи в грунт, независимо от его типа.
• Наличие различного рода растительности или других сооружений на участке делает погружение свай в почву несколько более проблематичным.
• Компании, которые изготавливают винтовые сваи под фундамент далеко не всегда отдают предпочтение качеству и соблюдению технологий производства, что собственно в разы ухудшает эксплуатационные характеристики готовой конструкции.

Но следует отметить и ряд довольно значимых преимуществ, которыми обладает винтовой фундамент:

• Его обустройство не требует предусмотрения большого объёма земляных работ.
• Винтовой фундамент, монтаж которого предполагает погружение сваи на глубину, дает возможность выполнить строительство без предварительного выравнивая поверхности.
• Возведение такого типа основания может проводится в любое время года.
• Устройство свайно-винтового фундамента можно проводить в любой местности, с любым типом грунта, единственным исключением становятся скальные породы, поскольку являются лучшим основанием для ленточного или же столбчатого фундамента.

Подготовка к монтажу винтового фундамента

Винтовой фундамент подойдет для строительства как крупногабаритных объектов, так и для небольших сооружений вроде беседки, веранды, бани или гаража, а также и небольшого каркасного дома. В таком случае сделать его можно и самостоятельно:

• Винтовая свая с легкостью изготавливается по чертежам, которых в интернете можно найти большое множество. Кроме того, даже по аналогичному примеру ее создание не будет затруднительным. Единственное, вам придется заказать расчет фундамента, и приобрести необходимую сваю на заводе.
• Кроме того, самостоятельно получится и провести монтаж. Самому конечно это будет сделать трудновато, но заручившись помощью товарищей монтаж не составит труда.

Отметим и то, что на материалах экономить не стоит, в особенности, когда самостоятельно изготавливается винтовой фундамент, монтаж которого будет во многом обуславливать долговечность строения.

• Для непосредственного изготовления свай необходимо использовать только новые металлические трубы. В некоторых случаях допускается использование старых образцов, но в таком случае их необходимо тщательно очистить и обработать защитными составами.
• Особое внимание следует уделить и сварочному шву, он должен быть выполнен максимально качественно, поскольку в плотных грунтах соединение может быть повреждено, что приведет к отколу лопасти и соответственно значительному ухудшению эксплуатационных характеристик.
• Также, для того чтобы облегчить процесс монтажа, а точнее вкручивание сваи в грунт, в верхней части делается сквозное отверстие. Оно предназначено для рычагов, с помощью которых вы и сможете с легкостью ввинтить сваю.

Разметка винтового фундамента

Разметке участка при возведении винтового фундамента следует уделить максимальное количество внимания. Наиболее возможная погрешность, которая допустима составляет не более двух сантиметров. Иначе вы рискуете столкнутся с рядом проблем, среди которых может встретится и провисание ростверка, а соответственно и требования в его ремонте. Поскольку при игнорировании данной проблемы здание будет постепенно провисать.

Расположение фундамента должно быть продумано таким образом, чтобы полностью обеспечить равномерное распределение нагрузки, как на сам фундамент, так и на грунт. Для полноценного выполнения данной задачи необходимо правильно провести разметку. Для этого вам понадобиться план сооружения:

• Берем рабочий план дома.
• Разделяем его на прямоугольники.
• На каждой из полученных сторон прямоугольника предусматриваем блоки винтовых опор.

Также следует учитывать обязательное расположение опоры в местах центра несущих балок.

Проведенный процесс разбивки строения поможет вам не только расчитать количество необходимых свай, но и распределить их по площади для наиболее равномерного распределения нагрузки.

Как только окончена планировка, необходимо все отметки, сделанные на бумаге перенести на поверхность земли. В каждой из точек, где предполагается установка фундамента вбейте колышек.

На этом разметка территории закончена, и можно переходить непосредственно к проведению работ по монтажу винтового фундамента.

Винтовой фундамент: пошаговая инструкция возведения своими руками

Теперь рассмотрим последовательность возведения винтового фундамента своими руками:

• Первоначально исходя из выполненной разметки необходимо выкопать небольшую лунку под каждую сваю. Глубина ее не должна превышать 15 сантиметров, ширина же быть немного больше диаметра лопасти.
• Самостоятельно или заручившись помощью установите сваю в лунку и закрутите с помощью штанги, которая вставляется в специально подготовленные отверстия вверху. Каждую сваю необходимо устанавливать в глубину минимум до уровня промерзания грунта.
• После монтажа выровняйте каждую сваю под один уровень. Отметки проводятся с помощью нивелира. Излишки можно срезать болгаркой.
• После чего залейте внутрь сваи бетон. Такой шаг значительно укрепит ее, а также снизит скорость коррозии.
• После чего желательно подождать высыхания бетона (но не обязательно), а потом приварить к верху сваи металлическую пластину, толщина которой должна составлять не менее одного сантиметра. Кроме того, она должна выступать за пределы винтовой сваи минимум на 2-3 сантиметра.
• Последним шагом становится выполнение ростверка. Закрепляется он к приваренным пластинам сваркой или болтами, в зависимости от используемого для его выполнения материала.

На этом монтаж закончен. Также предлагаем вам посмотреть как обустроить винтовой фундамент своими руками на видео представленном ниже.

Винтовой фундамент своими руками: видео

Забивка свай Часть I: Введение в молоты и методы

Посмотреть полную статью можно здесь.

Забивка свай — это процесс установки сваи — связанной конструкционной колонны — в землю без предварительного выемки грунта. Эти сваи забивают, толкают или иным образом устанавливают в землю. Как метод строительства забивка свай существовала еще до того, как человечество стало грамотным. По сути, забивные сваи — самый старый тип фундамента глубокого заложения.

Забивные сваи позволяют размещать конструкции в местах, которые в противном случае были бы непригодны с учетом подземных условий. Это делает эту технику невероятно полезной и по сей день. Несмотря на то, что метод забивки свай значительно изменился, для установки сваи в землю по-прежнему используется одна и та же базовая техника.

История забивки свай: от римского мира до наших дней

Забивка свай существует уже тысячи лет. С самого начала человеческой истории забивные сваи использовались для возведения укрытия над водой или землей. Используя таким образом забивные сваи, древние люди также могли защитить себя и свою пищу от животных и других людей.

В римском мире забивные сваи обычно использовались для обеспечения стабильного фундамента в различных грунтах вокруг Средиземного моря. Римляне — искусные планировщики инфраструктуры — также использовали забивные сваи для поддержки военных и гражданских работ. Фактически, один из старейших мостов в Риме был назван «Pons Sublicius», что означает «мост из свай». В конце Римской республики один из самых амбициозных и сложных мостов был построен армией Юлия Цезаря, когда они пересекали реку Рейн. Этот мост поддерживался серией свай и был разработан не только для того, чтобы быть устойчивым, но и для того, чтобы выдерживать атаки противоборствующих армий.

В римскую эпоху сваи делались из дерева. Эти сваи забивали отбойными молотами, которые поддерживались небольшими деревянными установками. Деревянные сваи продолжали использоваться до конца девятнадцатого века.

В этот же период китайские и другие азиатские строители использовали инновационный метод забивки свай. Каменный блок поднимали с помощью веревок, которые, как научили люди, натягивали и располагали в виде звезды вокруг оголовка сваи. Когда веревки тянули и растягивали, каменный блок подбрасывался вверх, а затем направлялся вниз, чтобы нанести удар по оголовку сваи.

В Венеции, городе, построенном в болотистой дельте реки По, первые итальянцы использовали деревянные сваи для поддержки зданий. Эти сваи были забиты через мягкую грязь болота на слой валунов ниже. Эти забивные сваи исключительно хорошо сохранились; в 1902 году, когда упала колокольня собора Святого Марка, деревянные сваи были в таком хорошем состоянии, что их использовали для поддержки реконструированной башни. Колокольня и ее опорные плиты были построены в 9 в.00 г. н.э.

В девятнадцатом веке ряд достижений позволил более широко использовать забивные сваи. Во-первых, пар заменил человеческую силу, чтобы вращать лебедки, которые забивали сваи. Разработка парового молота, использование бетонных свай и создание первой формулы динамического забивания свай позволили еще более эффективно устанавливать сваи.

В 1845 году шотландский изобретатель Джеймс Нейсмит разработал паровой молот, который использовался для забивания свай на Королевских верфях в Девонпорте, Англия. Это открытие стало возможным благодаря широкому использованию энергии пара, которая применялась как в Великобритании, так и в России для паровых машин. Паровой молот Нейсмита изначально был разработан для использования в качестве кузнечного молота для производства стали. Его использование в качестве сваебойного механизма позволяло забивать сваи со скоростью одна за четыре с половиной минуты. В то время при забивании свай с помощью человека можно было установить только одну сваю более чем за двенадцать часов.

Компания GeoQuip предоставила вибромолот HPSI 500, оснащенный кессонной балкой и зажимами, компании Lane Construction в рамках проекта развязки дорог I-264/Witchduck для забивки трубных свай диаметром 36 дюймов. Фото предоставлено: GeoQuip

. Паровые молоты начали использоваться в Соединенных Штатах после 1875 года. В 1887 году компания Vulcan Iron Works разработала первый молот «№1». Этот молот и последующие стали самыми популярными типами паровых молотов в Соединенных Штатах. В Европе паровые молоты производились такими компаниями, как BSP, Menck + Hambrock и Nilens.

Эти ранние паровые молоты полагались исключительно на падение ползуна в качестве энергии, используемой для забивания сваи. В двадцатом веке были разработаны паровые молоты с направленным вниз усилием. В этих молотах использовался пар (а позже и сжатый воздух) для ускорения ползуна вниз с большей силой, чем могла бы обеспечить только сила тяжести. Было два типа таких молотков. Составные молоты использовали воздух или пар при движении вниз, а молоты двойного или дифференциального действия использовали воздух или пар при полном давлении для ускорения ползуна вниз.

Хотя сваи-таймеры чрезвычайно долговечны при надлежащих условиях, они подвержены разрушению. Кроме того, деревянные сваи ограничены по размеру и длине, поскольку они могут быть только такими же длинными или широкими, как деревья, из которых они были вырезаны. В конце 1800-х годов французский инженер представил в Европе бетонные сваи. Вскоре после этого американец А.А. Рэймонд впервые использовал бетонные сваи в Соединенных Штатах при строительстве фундамента здания в Чикаго. Раймонд основал компанию Raymond Concrete Pile Company, которая стала одним из крупнейших и наиболее успешных предприятий по забивке свай в мире.

В то время как деревянные сваи обычно забивались до допустимой нагрузки менее 50 тысяч фунтов, бетонные сваи могли забиваться до 60 тысяч фунтов или более. В результате при той же нагрузке при использовании бетонных свай можно было использовать меньшее количество свай и меньшие фундаменты (по сравнению с деревянными сваями). Поскольку производство бетона стало более совершенным, использование бетонных свай стало более распространенным.

На рубеже двадцатого века также начали использовать стальные сваи. В то время использовались два типа стальных свай: двутавровые и трубчатые. Двутавровые сваи использовались как способ решения проблем, возникающих при использовании двутавровых свай. Когда двутавровые сваи забивали в плотный песок и гравий для опор и устоев мостов, часто происходило подмывание. Двутавровые сваи выдерживали жесткую забивку, что позволяло забивать их достаточно глубоко, чтобы противостоять размыву.

Трубы использовались в качестве свай двумя разными способами. Трубы с открытыми или закрытыми концами использовались без заливки бетоном в тех случаях, когда сваи должны выдерживать боковые или морские растягивающие нагрузки, например, на морских нефтяных платформах. Бетонные заливные трубы использовались в других целях и приводились в движение оправками. Стальные трубы, заполненные бетоном, могут включать кессоны, сваи-баллоны, однотрубные сваи и сваи-оболочки.

В дополнение к усовершенствованию самих свай, эволюционировали и буровые установки, которые их забивали. Скидочные буровые установки чаще всего использовались до разработки крановых буровых установок. С появлением мобильных кранов использование блочных установок прекратилось.

Более эффективная, чем традиционная установка на кране, модель CZM EK250, оснащенная гидромолотами, является одной из самых инновационных и передовых единиц фундаментного оборудования на рынке.

Динамика свай

Хотя забивка свай может показаться простым процессом — забивание сваи в землю с применением силы, — для успешной забивки свай на самом деле требуется знание нескольких типов техники. Это включает в себя понимание того, как свая будет взаимодействовать с грунтом (геотехническая инженерия), динамики движущихся тел (инженерная механика) и напряжений во время забивки и после установки (строительная инженерия). Лучше всего это можно продемонстрировать, исследуя динамику сваи.

Динамическая формула была первой попыткой создать уравнение, которое моделировало бы динамику забивки свай и делало его полезным для подрядчиков. Динамическая формула использовала ньютоновскую механику удара как способ моделирования движения сваи. Полученную формулу затем можно было бы применить к текущей работе. Наиболее популярной динамической формулой является формула Engineering News.

В то время как динамическая формула широко использовалась в прошлом, когда в строительных проектах стали использовать бетонные и стальные трубы, она утратила свою полезность. Динамическая формула не учитывает систему забивки и грунт, взаимодействующий со сваей. Кроме того, он моделирует сваю как одну жесткую массу. В результате использование динамической формулы с бетонными сваями привело к растрескиванию при растяжении.

Волновое уравнение — или теория волн напряжения — решает многие из этих вопросов. Австралиец Дэвид Виктор Айзекс изучил использование динамической формулы с бетонными сваями и разработал математическую модель, которая учитывала последовательное распространение и отражение волн. При этом он мог учитывать напряжения и смещения сваи при ее забивании. Эта формула также учитывает такие факторы, как растягивающие напряжения в бетонных сваях, влияние веса ползуна, а также влияние жесткости подушки молота и веса приводной крышки.

Британский совет по исследованиям в области строительства дополнил работу Айзекса, заказав исследование волн напряжения в сваях. Исследование привело к разработке серии диаграмм, которые затем можно было использовать для оценки напряжений и сопротивления бетонных свай. В исследовании также рассматривался ряд технических вопросов, которые интересуют и по сей день, таких как контрольно-измерительные приборы и сбор данных о напряжениях и усилиях в сваях, влияние подушки молота на генерацию и действие волны напряжения сваи, взаимосвязь веса тарана к весу сваи и поперечному сечению, а также испытания падающей башни на материале подушки для определения жесткости подушки.

После Второй мировой войны инженер-механик Э.А.Л. Смит из компании Raymond Concrete Pile Company разработал численный метод для моделирования волн напряжения в сваях и поведения свай. Техника Смита состояла из пяти основных элементов:

1. Разделение сваи на серию пружин и масс;
2. Интегрирование модели с использованием метода конечных разностей первого порядка;
3. Моделирование молота и подушки сваи методом статического гистерезиса;
4. Моделирование грунта как комбинации демпферов, зависящих от скорости, и демпферов, зависящих от смещения; и
5. Моделирование нелинейности грунта.

Модель грунта, предложенная Смитом, до сих пор является стандартной во многих волновых уравнениях, используемых сегодня, включая программу Техасского транспортного института, которая была разработана с использованием модели Смита. В 1960-х программа WEAP добавила еще один элемент: сложность сгорания дизель-молотов.

Помимо динамической формулы, методы полевого мониторинга также могут использоваться для понимания динамики сваи. Принципы геотехнической инженерии, которые учитывают неопределенность, создаваемую использованием почвы и горных пород, усовершенствовали формулы, используемые для забивки свай. Первоначально количество ударов молота на фут использовалось как способ определения мощности сваи. Позже теория волны напряжения использовалась для сравнения силы и скорости сваи в данный момент времени. С помощью этого метода удалось разделить статическую и динамическую составляющие сопротивления грунта. Компьютерная модель, программа анализа волн сваи Case (или CAPWAP), позволила дополнительно уточнить реакцию грунта для определения емкости сваи.

Установка нового поколения для установки крутонаклонных свай Junttan PMx26 уникальна своими возможностями. Открывая новую эру в сваебойных машинах, установка свай до 12 м с наклоном до 1:3 в стороны и вперед и 1:2,5 назад. Как обычно в каждом случае, эта установка была разработана и вдохновлена ​​нашими клиентами, чтобы добиться большего успеха.

Внедрение дизельных молотов

В 1920-х годах в Германии были впервые разработаны дизельные молоты. Эти типы молотов имели два явных преимущества перед другими методами забивания свай. Во-первых, они могли работать без внешнего источника питания. Во-вторых, они, как правило, были легче других молотков, но обладали сравнимой ударной силой. Дизель-молоты были впервые представлены в Соединенных Штатах после Второй мировой войны.

Большинство производимых сегодня дизель-молотов трубчатого типа с воздушным охлаждением. Однако в некоторых случаях используются дизельные молоты стержневого типа и дизельные молоты с водяным охлаждением. Ползун стержневых дизель-молотов перемещается по колоннам, аналогичным колоннам пневматических/паровых молотов. Однако камера сгорания скрыта, так как воздух сжимается, а дуэль впрыскивается. Затем камера обнажается, когда плунжер выбрасывается вверх из места сгорания. Сегодня дизель-молоты стержневого типа используются только для очень небольших дизель-молотов. Напротив, дизельные молоты с водяным охлаждением имеют резервуар для воды, который окружает камеру сгорания. Хотя эта модель обеспечивает превосходную охлаждающую способность, они неудобны в использовании. В результате дизель-молоты с водяным охлаждением не пользуются популярностью в строительной отрасли.

Вибромолоты

В двадцатом веке инженеры бывшего Советского Союза разработали первый вибропогружатель. Этот молот приводился в действие электродвигателем мощностью 28 кВт и имел динамическую силу 214 кН. В 1950-х годах и позже в Советском Союзе были разработаны различные вибрационные молоты и оборудование для бурения грунта.

Два наиболее важных типа вибрационных молотов, разработанных в Советском Союзе, включают ВПМ-170 и ВУ-1,6. ВПМ-170 мог забивать свайные трубы диаметром 1600 мм в любой тип грунта, кроме каменистых. Он также может работать на двух разных частотах. Трубу такого же диаметра ВУ-1,6 можно было погрузить на глубину до 30 метров. Он также мог удалить вилку из сваи во время движения. Этот молот имел большое центральное отверстие, которое позволяло ему удалять грунт, не останавливая сваебой.

Эта советская технология была лицензирована японцами, которые затем разработали свои собственные вибромолоты. Следует отметить молот Урага, в котором внутри каждого эксцентрика размещался электродвигатель. Это сделало молот Урага машиной с «прямым приводом».

В 1969 году американцы представили свой первый гидравлический вибромолот MKT V-10. Эта машина во многом отличается от современных вибромолотов. Во-первых, для демпфирования стрелы и крюка крана использовались спиральные стальные пружины; современные машины обычно используют резиновые пружины. Во-вторых, эксцентрики В-10 были длинными и устанавливались перпендикулярно самой машине. Сегодня на большинстве машин эксцентрики устанавливаются спереди на заднюю часть корпуса и приводятся в движение напрямую или через ведущую шестерню с изменяемой скоростью. Со временем американцы разработали уникальный тип вибромолота с тонкими молотами для забивания шпунтовых свай, гидравлическим приводом и мощными двигателями, насосами и моторами.

Ударно-вибрационные молоты

Первый ударно-вибрационный молот был изготовлен в Советском Союзе в 1949 году. Этот тип молота включает в себя вибропогружатель, который передает вибрации и удары при забивке сваи. Первоначальный ударно-вибрационный молот был приварен к верхней части металлической трубы, а затем молоток вбивал руб в различные почвы. Результаты забивки свай таким способом сравнивались с забивкой свай с использованием только вибрации. Сравнение этих двух результатов показало, что ударно-вибрационная забивка существенно эффективнее по максимальной глубине забивки и скорости установки сваи.

Ударно-вибрационный молот впервые был использован при строительстве Сталинградской (ныне Волгоградской) электростанции. С помощью этих молотов в песчаник средней твердости были забиты сваи для сооружения противофильтрационной стены под плотиной. Ударно-вибрационные молоты, использованные в этом проекте, превосходили обычные вибрационные, воздушно-паровые и дизельные молоты. Успешное использование этих молотков привело к их более широкому распространению, особенно в Европе.

С 1980 года компания HPSI разрабатывает и производит самые качественные, самые надежные и долговечные вибромолоты и гидравлические системы на рынке. Модель HPSI 500 адаптируется к любому типу свай (трубчатые сваи, стальные шпунтовые сваи, двутавровые сваи, шпунтовые сваи, бетонные сваи и т. д.) с использованием различных специальных зажимных приспособлений.

Обзор проектирования и строительства свайных фундаментов

В отличие от структурного проектирования, проектирование свайного фундамента не является аккуратным и точным. То, как взаимодействуют сваи и окружающие грунты, усложняет процесс, поскольку введение свай в грунт обычно меняет характер грунта. В результате часто возникают интенсивные деформации вблизи свай. Поскольку грунты неоднородны, а группировка и форма свай могут сильно различаться, проектирование и строительство свайного фундамента может быть сложным процессом.

Вместо того, чтобы пытаться в общих чертах охарактеризовать поведение свай, имеет смысл работать над пониманием факторов, влияющих на успешное проектирование свайных фундаментов. Инженер по фундаменту должен иметь представление о следующих основных факторах:

• Нагрузки на фундамент;
• Подземные условия;
• Значение особых дизайнерских мероприятий;
• Критерии эффективности Фонда; и
• Текущие методы проектирования и строительства фундаментов, специфичные для области, где должны быть выполнены работы.

Следует проконсультироваться с опытным инженером-геотехником от начальных этапов планирования до окончательного проектирования и строительства. Этот инженер может помочь в выборе типа сваи, оценке длины сваи и выборе наилучшего метода определения емкости сваи.

Чтобы успешно воплотить проектирование свай в строительство, инженеры должны оценить требования методов статического анализа, динамических методов установки в полевых условиях и контроля строительства. Инструменты, которые будут использоваться для свайного фундамента, должны быть четко включены в планы.

Свайный фундамент должен соответствовать проектным требованиям по прочности на сжатие, боковую и подъемную силу. Для достижения этой цели подрядчикам может потребоваться забивка свай до заданной длины или до требуемой предельной грузоподъемности. Следует соблюдать осторожность, чтобы избежать чрезмерного забивания, которое может привести к повреждению свай и/или перерасходу средств на фундамент. Использование анализа волновых уравнений, динамического мониторинга процесса забивки свай и испытаний под статической нагрузкой могут помочь в достижении этих целей.

Во время строительства знающие инженеры должны контролировать и проверять установку свай. Самые лучшие проекты, планы и спецификации часто терпят неудачу, если не осуществляется надлежащий контроль и проверка. Наконец, анализ результатов забивки свай после завершения строительства по сравнению с прогнозами, длиной сваи, полевыми проблемами и возможностями испытаний под нагрузкой необходим, чтобы помочь вовлеченным инженерам набраться опыта и лучше спланировать следующий забивной фундамент.

Процесс проектирования и возведения свайного фундамента уникален по сравнению с другими типами структурного проектирования и строительства. Мощность сваи необходимо учитывать как при проектировании, так и при строительстве. Лучший способ сделать это — использовать динамические данные, а не методы статического анализа. Кроме того, при проектировании следует учитывать возможность забивки свай, поскольку могут возникнуть большие затраты, если сваи, которые были выбраны и запланированы, не могут быть забиты.

Процесс проектирования и строительства фундаментов с забивными сваями можно описать с помощью следующей блок-схемы из 18 блоков:

1. Установить требования к условиям конструкции и характеристике площадки: определить общие требования к конструкции.
2. Получить общую геологию участка: это может включать обширные геологические исследования или поверхностное исследование.
3. Собрать опыт строительства фундаментов в этом районе: проконсультируйтесь с подрядчиками, которые завершили строительство свайного фундамента в этом районе.
4. Разработать и выполнить программу разведки недр: принять решение о том, какую информацию необходимо получить на участке.
5. Оцените информацию и выберите систему фундамента: используйте собранную выше информацию, чтобы принять решение о правильной системе фундамента.
6. Глубокий фундамент: выбор между забивными сваями и системой глубокого фундамента
7. Забивная свая
8. Выберите тип забивной сваи на основе использования формул и с учетом несущей способности сваи, геотехнических возможностей типа сваи для грунтовых условий на площадке, возможностей доступных подрядчиков и стоимости.
9. Расчет длины сваи, грузоподъемности и производительности
10. Расчет управляемости: это делается с помощью программы волнового уравнения.
11. Дизайн удовлетворительный: просмотрите все аспекты проекта и внесите необходимые изменения
12. Подготовка планов и спецификаций, установка процедуры определения пропускной способности на местах
13. Выбор подрядчика
14. Выполните анализ волнового уравнения представленного оборудования подрядчика: анализ должен быть выполнен повторно на основе оборудования для забивки свай, которое подрядчик планирует использовать.
15. Установить предварительные критерии вождения
16. Забейте тестовую сваю и оцените грузоподъемность
17. Настройка критериев вождения или дизайна
18. Строительный контроль: контролировать и контролировать забивку свай по мере их возникновения.

На протяжении всего процесса для успешного завершения любого проекта по забивке свай необходима хорошая коммуникация. Это включает в себя взаимодействие между инженерами на этапе проектирования, консультации со специалистами и непосредственное общение с буровыми бригадами и лабораторным персоналом. Во время строительства все стороны должны поддерживать связь, чтобы они могли решать любые вопросы строительства по мере их возникновения.

Забивка свай — важный метод строительства, используемый во всем мире. Разработанный на заре цивилизации, когда люди начали строить сооружения, его полезность неоднократно подтверждалась. Изучение истории и будущего строительства забивных свай может помочь вам сделать правильный выбор при реализации строительного проекта.

Посмотреть полную статью можно здесь.

Конструктивные аспекты проектирования свайного фундамента: практический пример

При проектировании свайного фундамента инженер-геотехник должен передать отчет об исследовании грунта инженеру-строителю, который приступит к обеспечению продольной арматуры, необходимой для свай, а также спроектирует ростверк сваи. Конструктивный расчет ростверка является важным аспектом проектирования свайного фундамента, и в этой статье представлен метод его выполнения.

Отчет об исследовании грунта, переданный инженеру-строителю для проектирования свайного фундамента, должен содержать длину заделки свай, рекомендуемые размеры свай, безопасную рабочую нагрузку каждого размера сваи и другую информацию, которая может потребоваться для инженера-строителя, чтобы сделать свой проект должным образом. Все агрессивные материалы в почве также должны быть указаны, чтобы материал (материалы) сваи был надлежащим образом защищен для долговечности.

Первый шаг в конструктивном проектировании ростверка обычно включает определение количества свай, необходимого для поддержки нагрузки каждой колонны. Обычно это делается с использованием рабочих нагрузок колонны и соотнесения их с безопасной рабочей нагрузкой свай из отчета об исследовании грунта. В этой статье мы собираемся показать, как можно выполнить структурный расчет железобетонных свайных фундаментов и оголовков на основе практического проектирования и опыта на месте.

Пример конструкции
Каркас 5-этажного здания показан на рис. 1, предполагается, что он будет опираться на сваи с длиной заделки 20 м. Допустимые рабочие нагрузки буронабивной сваи (CFA) приведены в таблице 1. f _y = 460 МПа, f _cu = 30 МПа

Таблица 1: Безопасная рабочая нагрузка сваи

Диаметр сваи (мм)	300	450	600	750	900
Допустимая рабочая нагрузка (кН)	246,74	370,11	493,48	616. 85	740.22

Рис. 1: Каркас 5-этажного дома Рис. 2: Схема нагрузки на колонну

Расчет для колонны A1
Рабочая осевая нагрузка на колонну = 647 кН
Предельная осевая нагрузка на колонну = 885 кН
Размер колонны = 450 x 230 мм

Попытка 2 Количество свай
Рабочая нагрузка на сваю = 647/2 = 323,5 кН
Примем сваи диаметром 600 мм для однородности и меньшего количества точек бурения свай

Безопасная рабочая нагрузка на сваи φ600 мм = 493,48 кН > 323,5 кН Хорошо

Расстояние между центрами свай = 3φ = 3 x 600 = 1800 мм
Вылет края ростверка из сваи = 150 мм

Общая длина ростверка = 1800 + 600 + 2(150) = 2700 мм
Ширина ростверка = 600 + 150 + 150 = 900 мм
Толщина ростка = 2φ + 100 = 2(600) + 100 = 1300 мм

Таким образом, расположение наголовника сваи показано на рис. 3.

Рис. 3: Оголовок сваи, тип 1

Давайте быстро выполним расчет конструкции оголовка сваи, тип 1, в соответствии со стандартом BS 8110-1:1997. Вы также можете прочитать Расчет верхушки сваи в соответствии с Еврокодом 2.

Из таблицы 3.61 документа Reynolds et al. (2008) , растягивающая сила, которой необходимо противостоять внутри наголовника сваи, определяется выражением; где;
N = Осевая нагрузка на колонну в предельном состоянии
l = Расстояние между центрами свай
d = Эффективная глубина наголовника сваи 
a = размер стороны колонны, параллельной длине наголовника сваи

Собственный вес сваи высота (ULS) = 1,4 x площадь x глубина x 24 кН/м ³ = 1,4 x 2,7 м x 0,9 м x 1,3 м x 24 кН/м ³ = 106,14 кН

N = 885 кН + 106,14 = 9 91,142 кН
l = 1,8 м
d = 1300 – 100 = 1200 мм = 1,2 м
a = 0,45 м

F _t = [991,142/(12 x 1,8 x 1,2)] x [3 x 1,8 ² – 0,45 ² ] = 364 кН
A _{st 9020 1 = F t /0,95f y = (364 x 1000)/(0,95 x 460) = 833 мм ²
Как мин. в (как пров = 1974 мм ² )}

Проверка на сдвиг
Критическое положение на сдвиг на вертикальном сечении по всей ширине ростверка возникает на расстоянии от торца колонны, определяемом по формуле:
a _v = 0,5( l – c ) – 0,3φ = 0,5(1800 – 450) – (0,3 x 600) = 495 мм

Перерезывающая сила, воспринимаемая сваями V = 991. 142/2 = 495,571 кН

Напряжение сдвига ν = V/bd = (495,571 x 1000)/(900 x 1200) = 0,458 МПа
Сопротивление бетону напряжение сдвига v _c = 0,632(100A _с /бд) ^{1 /3} (400/d) ^1/4

v _c = 0,632 x [(100 x 1974)/(900 x 1200)] ^1/3 x (400/1200) ^1/4 = 0,632 x 0,557 x 0,759 = 0,275 МПа
Для бетона класса 30, v _c = 0,275 x (30/25) ^1/3 = 0,292 МПа
v 90 200 с (2д/а _v ) = 0,292 x [(2 x 1200)/495] = 1,415 МПа > 0,458 МПа Это нормально

Напряжение сдвига по периметру колонны
ν = V/ud = (885 x 1000) /[( 2 x 225 + 2 x 450) x 1200] = 0,546 МПа
Это меньше, чем 0,8√fcu = 4,38 МПа. Поэтому это нормально.

Должны быть предусмотрены противоразрывные планки T12 на расстоянии 200 мм
Основные стержни должны быть возвращены в стороны не менее чем на 900 мм, чтобы удовлетворить требования по длине анкеровки. Вы можете принять длину анкеровки как консервативную: 50 x диаметр арматуры = 50 x 20 = 1000 мм

Конструкция оголовка сваи Тип 2
Рабочая осевая нагрузка на колонну = 1077 кН
Предельная осевая нагрузка на колонну = 1476 кН
Размер колонны = 450 x 225 мм
Необходимое количество свай диам.0025 Рабочая нагрузка на сваю = 1077/3 = 359 кН

Безопасная рабочая нагрузка на сваи диаметром 600 мм = 493,48 кН > 359 кН Это нормально поровну распределены по сваям. Это расположение можно найти в таблице 3.16 документа Reynolds et al (2008) и показано на рисунке 4. = φ = диаметр сваи = 600 мм
Шаг свай = 3φ = 3 x 600 = 1800 мм
Вылет края ростверка из сваи = 150 мм
(α + 1)φ + 300 = (3 + 1)600 + 300 = 2700 мм
φ + 250 = 600 + 250 = 850 мм
φ + 300 = 600 + 300 = 900 мм
(6α/7 + 1)φ + 300 = 2442,857 мм (скажем, = 2445 мм)
(2α/7 + 0,5)φ + 150 = 964,285 мм (скажем, = 965 мм)
Толщина верхушки сваи = 2φ + 100 = 2(600) + 100 = 1300 мм

Расположение верхушки сваи показано на рис. колпачки

Собственный вес ростверка (ULS) = 1,4 x Площадь x Глубина x 24 кН/м ³ = 1,4 x 5,166 м ² x 1,3 м x 24 кН/м ³ = 225,61 кН

9000 2 Общая нагрузка на ростверк сваи при ULS = 1476 кН + 225,61 кН = 1701,61 кН
l = 1,8 м
a = 0,225 м
b = 0,45 м

900 02 Растягивающая сила, которой должна сопротивляться арматура в направлении, параллельном X-X ;
F _t,x = N/(36 ld )[4 l ² + b ² – 3a ² ]
F _t,x = [1701,61/(36 x 1,8 x 1,2)] x [4 x 1,8 ² + 0,45 9028 6 2 – 3 x 0,225 ² ]  = 284 кН

Растягивающая сила, которой должна сопротивляться арматура в направлении, параллельном Y-Y;
F _t,y = N/(18 ld )[2 l ² – b ² ]
F _t,y = [1701. 61/(18 х 1,8 х 1,2)] х [2 x 1,8 ² – 0,45 ² ]  = 275 кН

Возьмем максимальное значение для расчета в расчете на то, что мы обеспечим одинаковую арматуру в обоих направлениях 649 мм ²
Как _мин. = 0,13bh/100 = 1690 мм ²
Обеспечьте T20 @ 175 c/c в обоих направлениях (как _prov = 1974 мм ² )

Прочность на сдвиг
Перерезывающая сила, воспринимаемая сваями В = 1701,61/3 = 567,2 кН ​​
Напряжение сдвига ν = V/bd = (567,2 x 1000)/(1000 x 1200) = 0,472 МПа
v _c (2d/a _v ) = 0,292 x [(2 x 1200 )/495 ] = 1,415 МПа > 0,472 МПа Это нормально
Сдвиг, очевидно, не будет проблемой.

Конструкция оголовка сваи типа 3
Рабочая осевая нагрузка на колонну = 1825 кН
Предельная осевая нагрузка на колонну = 2545 кН
Размер колонны = 400 x 400 мм
Необходимое количество свай диаметром 600 мм = 1825/493. 48 = 3,69

Используйте 4 NO of φ600 Pouns
Сервисная нагрузка на кучу = 1825/4 = 456,25 кН

Безопасная рабочая нагрузка φ600 мм свай = 493,48 кН> 456,25 кв. Это нормально

таким образом, чтобы нагрузка на колонну равномерно распределялась на сваи. Это расположение можно найти в таблице 3.16 документа Reynolds et al (2008) и показано на рисунке 6. х 24 кН/м ³ = 1,4 x 7,29 м ² x 1,3 м x 24 кН/м ³ = 318,43 кН
Суммарная нагрузка на ростверк при ULS = 2545 кН + 318,43 кН = 2863,43 кН 9 0003

Сила растяжения, которой должна сопротивляться усиление в обоих направлениях;
F _t = N/(24 ld )[3 l ² – a ² ]
F _t = [2863,43/( 24 х 1,8 х 1,2)] х [3 х 1,8 ² – 0,40 ² ]  = 528 кН

A _ст = F _т /0,95f _y = (528 x 1000)/(0,95 x 460) = 1208 мм ²
Как _мин = 0,13bh/100 = 1690 мм ²
Обеспечить T20 @ 175 c/c в обоих направлениях ( As _prov = 1974 мм ² )

Сопротивление сдвигу
Сила сдвига, воспринимаемая сваями V = 2863,43/4 = 715,9 кН
Сдвиг напряжение ν = V/bd = (715,9 x 1000)/(1000 x 1200) = 0,595 МПа
v _c (2d/a _v ) = 0,292 x [(2 x 1200)/495] = 1,415 МПа > 0,472 МПа Это нормально

Инженер-строитель должен предоставить следующие чертежи;

(1) Разбивочный чертеж, показывающий точки забивки и компоновку с известной контрольной точкой
(2) Общая компоновка/расположение колонны/оголовка сваи
(3) Компоновка оголовка сваи/заземляющей балки/плиты перекрытия
(3) Колонны чертежи армирования свай и ростверка (детализация)
(5) Детализация армирования фундаментных балок и плиты перекрытия
(6) Эскизы строительного процесса

Соображения по конструкции
(1) Балки основания обычно служат для соединения оголовков свай и обеспечения необходимой поддержки плиты первого этажа. Существуют сценарии строительства, в которых плита первого этажа размещается непосредственно на оголовках свай, но обратите внимание, что эта концепция сильно отличается от свайного ростверка. Заземляющие балки обычно встраиваются в оголовки свай или могут располагаться непосредственно на оголовках свай в зависимости от уровня площадки. Типичный строительный чертеж, показывающий это взаимодействие, приведен на рис. 7.9.0003

(2) Подрядчик должен обеспечить минимальную толщину защитного слоя бетона 75 мм

(3) Может потребоваться заливка верха сваи в два этапа для достижения конфигурации, показанной на рис. 7. Первая заливка дойдет до дна уровне закладных балок (см. рис. 8), затем укладывают арматуру загрунтованных балок (см. рис. 9), перед окончательной отливкой ростверка и забойных балок до необходимого уровня (см. рис. 10). Читайте о склеивании старого и нового бетона.

Рис. 8: Типичная отливка ростверка сваи до уровня фундаментной балки. Рис. 9: Типовое расположение армирования фундаментной балки
Рис.