Вдавливание свай

Статический способ погружения свай или шпунта обладает наибольшими преимуществами, так как благодаря отсутствию динамических и вибрационных воздействий в конструкциях реконструируемых сооружений исключаются неравномерные осадки, трещины и разрушения, а так же отпадает необходимость армирования сваи, особенно ее головной части. Несущая способность свай погруженных методом вдавливания до 10% выше, чем у забитых свай.

1. Погружение железобетонных свай, шпунтов и труб методом статического вдавливания

Одно из основных направлений работы нашей компании - устройство свайных полей, оснований и свайных фундаментов по самой современной высокоскоростной технологии статического вдавливания свай. Погружение свай методом статического вдавливания заключается в погружении готовых цельных или сборных, железобетонных или стальных элементов (свай, труб, шпунтов) в грунт специальными самоходными машинами (СВУ). Наши установки способны статически, с использованием собственного веса и дополнительных пригрузов, передавать вдавливающую нагрузку, необходимую для прорезания сваей плотных слоев грунта и достижения требуемой несущей способности, непосредственно на тело сваи.

Наши машины эффективно работают с железобетонными сваями квадратного сечения – 300х300, 350х350 и 400х400мм, погружая в смену до 30 свай в смену без предварительного лидерного бурения.

Сборные железобетонные сваи, изготавливаемые на заводах, имеют определенные преимущества по сравнению с монолитными, устраиваемыми на месте. Прежде всего, это относится к надежности и качеству материала ствола.

С другой стороны, процесс погружения сборных свай забивкой или с помощью вибропогружателей неизбежно связан с возникновением и распространением в окружающем

2. Технология погружения железобетонных свай, шпунтов и труб методом статического вдавливания состоит из следующих этапов

2.1. Подготовительный

На этом этапе инженерами нашей компании разрабатывается и согласовывается с Заказчиком проект производства работ, включающий график производства работ по погружению свай и проведению статических испытаний, программа проведения статических испытаний, график поставки свайных элементов, схемы движения СВУ, требования к месторасположению и обустройству котлованов, складов временного хранения и базирования, проездов и подъездных путей.

Параллельно с мобилизацией СВУ и другой спец.техники на объект производится приемка и инженерная подготовка строительной площадки, а именно: геодезическая основа строитеьства, прием-передача основных осей и реперов зданий, устройство временных технологических дорог и монтажных проездов, устройство стройплощадок и площадок для складирования элементов свай, завоз и размещение мобильных (инвентарных) зданий и сооружений административно-

Перед началом производства работ выполняется подготовка площадки строительства. В большинстве случаев достаточно выполнить черновое выравнивание, так как СВУ успешно работают на уклонах и додавливают сваи до проектной отметки на глубину до 3 м прямо с поверхности земли. В случае необходимости устраивается котлован, размеры которого больше размера здания на технологическую ширину (1-3м), необходимую для погружения угловых свай и крайних свай, располагающихся возле бровки котлована. Вдоль площадки производства работ выполняются жесткие щебеночные основания для складирования свай, размеры которых зависят от количества свай по проекту. Согласно существующим нормам на 1м2 площадки возможно складировать до 1,6м3 свай.

Кроме того, в подготовительным периоде выполняются работы по пробному погружению свай и по статическим испытаниям пробных свай, на основе которых подтверждаются или корректируются проектные решения о допустимой нагрузке на сваю, количестве, длине и сечении применяемых свай, необходимости и глубине лидерного бурения. Сваевдавливающие установки позволяют без труда, с использованием достоинств данной технологии, выполнить статические испытания за счет своей точности погружения и наличия в кабине оператора СВУ приборов для контроля усилия вдавливания по всей длине погружаемого элемента. Кроме того, согласно требованиям ГОСТ, коэффициент надежности при статических испытаниях на 16% меньше, чем при динамических.

2.2. Производственный

Технологический цикл вдавливания свай включает следующие операции: установка сваевдавливающей машины на точку вдавливания; загрузка сваевдавливающей машины таррироваными грузами; строповка, подъем и загрузка погружаемых элементов в оголовник копровой мачты СВУ; выравнивание установки гидроцилиндрами и центрирование сваи; вдавливание; переезд сваевдавливающей машины на отметку проектного положения следующей сваи. Сам процесс погружения свай и шпунтов выполняется СВУ путем использованием системы полистпастов, передающих вертикальную вдавливающую нагрузку на тело сваи.

При работе СВУ усилие вдавливания бесступенчато регулируется оператором машины в диапазоне от 0 до 90 тонн. Кроме того, за счет применения инвентарных пригрузов возможно увеличить или снизить общий вес установки до требуемого проектной документацией значения расчетной нагрузки на сваю.

Давление в системе при погружении свай непрерывно контролируется машинистом установки с помощью тарированного прибора, установленного в поле зрения оператора. Данная система позволяет использовать такие преимущества технологии вдавливания, как:

• возможность погружения свай строго до заданного проектом усилия (отказа);
• недопущение разрушения сваи по материалу, что часто происходит при погружении свай методом забивки;
• своевременное информирование и оперативное реагирование в случае попадания свай на линзы слабого грунта, что при производстве свай по другим технологиям выявляется только по при выполнении контрольных испытаний свай по окончании производства работ и приводит к существенному удорожанию стоимости строительства.

За счет использования в гидравлическом устройстве стола сменных оголовников СВУ погружают квадратные сваи следующих сечений: 300х300, 350х350 и 400х400мм., а также сваи и трубы круглого сечения диаметром от 200 до 500 мм.

В настоящее время имеются следующие эффективные конструкции свай, применение которых возможно только методом вдавливания:

• чрезвычайно экономичные сваи без поперечного армирования, разработанные в 1960 годах и долго не применявшиеся из-за высокого процента разрушения стволов при забивке;
• сваи с переменным сечением по длине, которые особенно эффективны в грунтовых условиях второго типа по просадочности, а также в составе больших групп;
• сборные железобетонные составные сваи с безметалльным стыком, которые на 10% экономичнее традиционных;
• сваи без острия, с минимальным продольным армированием, изготовленные безопалубочным методом из тяжелого бетона, которые на 25% более экономичны, чем изготовленные традиционными методами.

Кроме того, сваевдавливающие машины, используемые нашей компанией, самостоятельно оперативно передвигаются по строительной площадке.Очевидно, что применяемая нашей компанией технология погружения свай методом вдавливания является безусловным лидером в свайном фундаментостроении по качеству, надежности и скорости производства работ.

2.3. Сдаточный

По окончании производства работ специалисты нашей компании производят контрольную геодезическую съемку всего свайного поля, выполняют исполнительную схему в системе AutoCad, формирую и сдают Заказчику комплект качественной исполнительной документации в полном соответствии с действующими строительными нормами и правилами. В составе исполнительной документации мы передаем Заказчику журнал, где зафиксированы все требуемые показатели качества, и кроме этого, в журнале по каждой свае указано реальное усилие вдавливания, позволяющее получить полную картину выполненных работ и зафиксировать абсолютное качество свайного поля (основания).

3. Применяемые машины и механизмы

3.2.Сваевдавливающие установки - копры SUNWARD ZYJ 120 и ZYJ 240

Сваевдавливающая установка SUNWARD ZYJ120 / ZYJ240 многофункциональна и применяется для вдавливания железобетонных свай, труб и шпунтов различных типов и сечений, в том числе плоских, не деформируя их.

Работа СВУ ZYJ 120 / ZYJ 240 является эффективной,  тихой и чистой, она пригодна для плотной городской застройки, а также срочных и крупных по размеру свайных полей. Это мощная инновационная установка, представляющая собой комплекс из 4-х элементов – грузовой рамы, гидравлического пресса, шагающего шасси и крановой установки. SUNWARD ZYJ 120 / ZYJ 240 представляет собой тяжелую строительную технику, способную самостоятельно передвигаться по стройплощадке и крановой установкой подавать себе в зажимную коробку сваи, которые идеально ровно вдавливает в грунт, не допуская трещин и повреждений.

По сравнению с СВУ со схожими параметрами, ZYJ 120 меньше по ширине, что может эффективно уменьшить расстояние между боковыми сваями при обычном вдавливании. Компактный механизм конструкции обеспечивает не только вдавливание свай параллельно стене здания, но и, как правило, вызывающие затруднения в установке угловых свай.

Характеристика	Ед.изм.	Показатели ZYJ 120	Показатели ZYJ 240
Работа основных вдавливающих гидроцилиндров:
- максимальное усилие вдавливания	тс	120	240
- максимальная скорость вдавливания	м/мин	3,35	5,5
- минимальная скорость вдавливания	м/мин	0,9	0,76
Шаг перемещения:
- продольное направление	м	1,6	3,0
- поперечное направление	м	0,4	0,6
Скорость перемещения:
- вперед	м/мин	4,3	4,4
- назад	м/мин	7,3	8,9
- влево	м/мин	4,3	4,4
- вправо	м/мин	6,4	7,4
Ход штоков гидроцилиндров вертикального перемещения	м	0,65	0,9
Длина сваи	м	3-12	3-13
Размер свай квадратного сечения	мм	300-350	300-400
Удельное давление на грунт:
- длинная направляющая	Тс/м2	7,6	10
- короткая направляющая	Тс/м2	12,5	12,5
Минимальный отступ от стены (нормальное вдавливание)	мм	2177	3100
Минимальный отступ от стены (боковое вдавливание)	мм	500	800
Минимальный отступ от угла (боковое вдавливание)	мм	960	1200
Максимальная грузоподъемность	т	9	22
Электромотор СВУ	кВт	22	37
Мощность при подъеме	кВт	7,5	22
Напряжение	В	380	380
Сила тока	А	57	114
Габаритные размеры (длина*ширина*высота)	мм	9000*4354* 2996	10000*6200*3120
Вес машины	т	48	109
Вес машины с противовесами	т	140	243.8

3.3.Сваевдавливающая установка СВУ-В-6

Сваевдавливающая установка СВУ-В-6 предназначена для погружения свай, шпунта и других подобных им элементов вдавливающими усилиями в условиях, где недопустимы динамические и шумовые воздействия на окружающую среду (вблизи существующих зданий и сооружений, в оползневых зонах и т.д.).

Установка СВУ-В-6 является автономным полноповоротным агрегатом, выполняющим все технологические операции по погружению: подтаскивание, подъем и установка сваи на точку погружения, вдавливание сваи и перемещение на следующую точку вдавливания. Использование опорной плиты позволяет равномерно распределить нагрузку от веса установки на ходовую часть крана, а также значительно уменьшить удельное давление на дно котлована. При необходимости получения усилия вдавливания до 400 кН использование установки СВУ-В-6 возможно и без опорной плиты и пригрузов.

Сваевдавливающая установка СВУ-В-6 полностью автономна, способна работать на отдаленных площадках без вспомогательных машин и механизмов, без источников электроэнергии. СВУ-В-6 самостоятельно погружается на транспортные средства и разгружается с них.

СВУ-В-6 погружает сваи практически вплотную с существующими стенами (расстояние от оси сваи до стены существующего здания составляет 37 см. Возможность погружения элементов под углом до 20 градусов, в том числе от себя и под себя.

Возможность работы и перемещения на неровных площадках, с плохим покрытием, давление на основание под опорами установки не превышает 10 т/кв.м.

СВУ-В-6 работает в режиме исключающем любые динамические воздействия на окружающую среду.

СВУ-В-6 имеет возможность погружать головы свай ниже поверхности грунта.

Использование в СВУ-В-6 канатно-блочной системы позволяет непрерывно погружать и одновременно контролировать процесс погружения каждой сваи.

При работе в центре города с повышенными требованиями к уровню шума и вибрации СВУ-В-6 не имеет каких-либо ограничений и выполняет работы без использования дополнительных подмостей и плит.

Характеристика	Ед.изм.	Показатели
Наибольшее усилие вдавливания	кН	900
Скорость вдавливания	м/мин	0,5-2,5
Длина сваи (цельного элемента)	м	12
Удельное давление на грунт	кг/см2	до 0,7
Электромотор СВУ	кВт	18,5-22
Потребляемая мощность установки	кВт	50
Напряжение	В	380
Габаритные размеры в рабочем положении (длина*ширина*высота)	мм	8600-9000*5200-7500*2000
Габаритные размеры в транспортном положении (длина*ширина*высота)	мм	15100(8600)*3300*4300
Вес машины	т	59
Вес машины (с грузами)	т	112
Обслуживающий состав	чел	3

4.Достоинства метода вдавливания

Применяемая технология статического вдавливания свай и шпунтов открывает принципиально новые технологические возможности, основные выгоды и преимущества которых трудно переоценить, а именно:

По сравнению с ударными методами (забивкой свай)

• экономия времени Заказчика в 2-3 раза за счет высокой скорости производства работ – одна установка погружает от 12 км свай больших сечений в смену в самые тяжелые грунты;
• экономия минимум 20% средств Заказчика вследствие практически полного отказа от лидерного бурения;
• экономия минимум 25% средств Заказчика на земляных работах - для работы СВУ не требуется предварительная разработка грунтов и выравнивание площадки. Наша техника успешно работает на уклонах до 15° и додавливает сваи до проектной отметки прямо с поверхности земли;
• экономия минимум 30% средств Заказчика за счет применения меньшего объема свай больших сечений (400х400мм), при этом сваи имеют минимальное армирование;
• экономия минимум 50% средств Заказчика на энергозатраты;
• экономия 50% средств Заказчика за счет снижения объема дорогостоящих полевых испытаний свай и грунтов, так как применяемая нами технология дает возможность проводить замер усилия вдавливания каждой погружаемой сваи;
• повышение на 10-12% несущей способности свайного поля при одинаковых геометрических показателях погружаемых элементов (за счет уплотнения грунта при погружении свай);
• высокая надежность свайных оснований из-за отсутствия неконтролируемых микротрещин в теле свай и отсутствия разрушений оголовков, неизбежно возникающих в процессе их забивки;
• бесшумная работа СВУ и отсутствие динамических воздействий на окружающие здания.

По сравнению с буронабивными технологиями

• экономия времени Заказчика в 3-5 раз за счет высокой скорости производства работ;
• экономия средств Заказчика на земляных работах - для работы СВУ не требуется предварительная разработка грунтов и выравнивание площадки;
• экономия средств Заказчика за счет снижения объемов работ вследствие повышения на 10-25% несущей способности свайного поля при одинаковых геометрических показателях погружаемых и набивных элементов свайного поля;
• экономия средств Заказчика на общих объемах работ за счет повышения на 20% надежности свайного поля вследствие использования готовых инвентарных погружаемых элементов (свай и шпунтов);
• экономия минимум 60% средств Заказчика на энергозатраты;
• экономия 80% средств Заказчика за счет снижения объема дорогостоящих полевых испытаний свай и грунтов, так как применяемая технология вдавливания дает возможность проводить замер усилия вдавливания каждой погружаемой сваи на каждом метре;
• экономия времени Заказчика вследствие ведения строительства поточным методом, так как заводские сваи непосредственно после погружения включаются в работу ростверков, а буронабивные в течение 28 суток должны набирать прочность;
• общее снижение стоимости метра погружаемой сваи - до 200%;
• высокая и предсказуемая надежность свайного основания (за счет контроля усилия погружения каждой сваи при производстве работ).

Кроме того сваи, погружаемые методом вдавливания за счет образующейся зоны уплотнения вокруг сваи при расчете несущей способности по боковой поверхности, дают экономию 42-50% по сравнению с буронабивными.

Недостатки данной технологии

• габариты сваевдавливающей машины не всегда позволяют работать на сильно стесненных площадках строительства (площадью менее 500 м2), а также ограничивают возможность погружения крайних угловых свай;
• для перевозки СВУ требуется больше автомобильной и негабаритной техники, чем у сваебойных копров или буровых агрегатов, что увеличивает стоимость перевозки;
• цена погружения одного погонного метра свай методом вдавливания выше, чем у забивных свай.

5. Область применения метода статического вдавливания свай

В городах

• вблизи существующих сооружений, в условиях плотной застройки;
• в исторических городских центрах,
• вблизи аварийных и ветхих сооружений,
• при строительстве новых жилых микрорайонов вблизи жилых;
• в оползневых зонах и на уклонах ;
• под крупные ТРЦ и высотные здания;
• под дорожные развязки и подземные паркинги;
• в курортных зонах и зонах отдыха;
• в зонах подработки и прочих местах, в которых запрещается погружать сваи ударными методами.

На промышленных площадках

• в тяжелые грунты, а также при наличии агрессивных подземных вод;
• при устройстве оснований из составных свай больших сечений;
• на территориях рудников, шахтных стволов, вблизи действующих скважин;
• при реконструкции действующих предприятий;
• при устройстве и реконструкции транспортеров и конвейерных лент;
• под тяжелые станки, печи, крановые пути.

И во многих других случаях вдавливающие технологии остаются вне конкуренции, так как при работе нашей техники отсутствуют ударные динамические нагрузки, которые негативно влияют на соседние здания, действующие объекты, скважины или подземные выработки.

6. Стоимость устройства свайного основания методом статического вдавливания

Рассчитывается на основе следующих исходных данных:

• характеристик грунтов основания;
• общего объема работ по погружению элементов;
• сечения, длины, типа и материала погружаемых элементов;
• проектной нагрузки на погружаемый элемент;
• объема работ по выполнению стыковки элементов и антикоррозионной обработки;
• месторасположения объекта строительства;
• климатических условий площадки строительства;
• наличия и мощности точки подключения к электроэнергии;
• наличия первоначальной рабочей документации на строительство;
• необходимости дополнительного проектирования и согласования;
• объема геодезических работ на площадке строительства;
• объема работ по статическим испытаниям;
• объема услуг Генподрядчика (по подготовке стройплощадки, котлована, временных и подъезных путей, складов, стоянок, ограждению и освещению стройплощадки, водоотведению и водопонижению, вывозу и утилизации строительного мусора и оголовков свай, охране имущества и техники, наличию вахтового городка для проживания ИТР и рабочих, организации поставки, складиования и приемки по качеству погружамых элементов и т.д.)