Фундамент — основа любого здания, и от его надежности зависит прочность и долговечность всей конструкции. Для масштабного строительства часто выбирают свайный фундамент, который подходит для разных типов грунтов, обеспечивает высокую надежность и требует меньше времени на монтаж по сравнению с ленточными или другими типами оснований. Выбор способа погружения свай зависит от множества факторов: типа грунта, близости других объектов, характеристик строения, длины свай и других условий. В этой статье мы подробно рассмотрим основные и комбинированные методы погружения свай, их особенности и области применения.
Сваи делятся на два основных типа: набивные и забивные. Набивные сваи создаются непосредственно на строительной площадке: в подготовленную скважину устанавливается арматурный каркас, который затем заливается бетоном. Забивные сваи изготавливаются заранее и доставляются на объект в готовом виде, после чего погружаются в грунт с помощью специальной техники. Когда говорят о методах погружения, обычно имеют в виду именно забивные сваи. 
Существует четыре основных метода погружения свай:
- ударный;
- вибрационный;
- вдавливание;
- завинчивание.
Комбинирование этих методов позволяет выделить еще несколько смешанных способов:
- виброударный;
- вибровдавливание;
- погружение с подмывом грунта;
- погружение с использованием электроосмоса.
Давайте подробно разберем каждый из этих методов, их преимущества и ограничения.
№1. Ударный способ погружения свай
Ударный метод основан на передаче свае кинетической энергии, которая заставляет ее погружаться в грунт, вытесняя или уплотняя его. Для этого используются тяжелые механизмы — ударные установки на самоходном или рельсовом ходу. Перед началом работ необходимо выровнять площадку, чтобы обеспечить беспрепятственное перемещение техники. Свая удерживается в вертикальном положении с помощью копров — специальных стрел.
На начальном этапе погружение ведется медленно, чтобы контролировать угол наклона сваи. Воздействие на сваю осуществляется с помощью штангового или трубчатого молота. При одинаковой массе трубчатый молот создает ударную силу в 2–3 раза выше, чем штанговый. Чтобы защитить сваю от разрушения, используется наголовник. Погружение продолжается до достижения проектной глубины.
Ключевые преимущества ударного метода:
- применим на любых типах грунтов;
- высокая скорость и производительность работ;
- улучшение несущей способности фундамента за счет уплотнения грунта вокруг сваи на расстоянии 2–3 диаметров;
- возможность проведения работ практически в любых погодных условиях.
№2. Вибрационный способ погружения свай
Вибрационный метод основан на передаче свае механических колебаний, которые снижают силу трения и сопротивление грунта. Это позволяет погружать сваи с меньшими усилиями по сравнению с ударным способом. Как и при ударном методе, вибрация уплотняет грунт вокруг сваи на расстоянии 1,5–3 диаметров, что повышает несущую способность фундамента.
Для реализации метода используются вибропогружатели, которые через наголовник передают свае колебания определенной частоты. Под воздействием вибрации грунт временно переходит в «плывучее» состояние, и свая погружается под действием собственного веса. Для длинных тяжелых свай применяются низкие частоты, для легких — высокие (более 1500 колебаний в минуту).
Процесс начинается с установки вибропогружателя, крепления сваи и ее выравнивания. Перед запуском рекомендуется выполнить пробное включение, чтобы убедиться в отсутствии отклонений. Оборудование требует квалифицированного управления, и его аренда часто оказывается более выгодным решением, чем покупка. Например, компания «Буровые Технологии» предлагает аренду установок с оператором по всей России.
Вибрационный метод рекомендуется применять в следующих случаях:
- на песчаных и водонасыщенных грунтах (скорость погружения достигает 3,5–7 м/мин);
- на плотных и маловлажных грунтах — после предварительного бурения скважины;
- на глинистых и суглинистых грунтах — с переходом на ударный способ на последних 15–30 см.
В условиях плотной городской застройки следует использовать нерезонансные режимы с частотой колебаний не выше 40–50 Гц, чтобы минимизировать воздействие на окружающие объекты.
№3. Виброударный способ
Этот метод сочетает вибрационное и ударное воздействие, что позволяет эффективно погружать сваи в плотные грунты, где другие методы могут оказаться недостаточно результативными. Установка для виброударного погружения состоит из двух рам: на одной размещен электрогенераторный ударный аппарат, на другой — стрела с вибропогружателем.
Вибропогружатель соединяется со сваей через наголовник, после чего запускается механизм. Одновременное воздействие вибрации и ударов обеспечивает быстрое и относительно легкое погружение. Метод подходит для свай длиной до 6 м.
№4. Вибровдавливание свай
Этот комбинированный метод объединяет вибрацию, ударное воздействие и статическое вдавливание. Установка включает электрогенератор (работающий от двигателя трактора или экскаватора), двухбарабанную лебедку, направляющую стрелу с вибропогружателем и систему блоков для передачи усилия вдавливания.
Вибропогружатель поднимает сваю и устанавливает ее в точку погружения. После запуска свая погружается под действием вибрации, собственного веса, массы вибропогружателя и базовой техники, а также ударной нагрузки. Преимущество метода — отсутствие необходимости в подготовке путей перемещения техники. Способ применим для свай длиной до 6 м.
№5. Погружение свай вдавливанием
Метод вдавливания используется на твердых и плотных грунтах (кроме скальных пород) для погружения свай сплошного и трубчатого сечения длиной 3–5 м. В основе метода — воздействие статической нагрузки. Для работ требуется спецтехника, занимающая значительную площадь (не менее 500 м²), что ограничивает применение метода на стесненных участках.
Сваю размещают в направляющей стреле установки и фиксируют зажимами. После углубления на метр на голову сваи опускается оголовник, который передает давление от базовой машины (экскаватора или трактора) через систему блоков. Если свая не достигает проектной глубины, ее немного приподнимают и повторяют вдавливание.
№6. Погружение свай завинчиванием
Метод применяется для винтовых свай, которые состоят из стального наконечника с лопастями и ствола (стального или железобетонного). Завинчивание используется при строительстве мостов, линий ЛЭП и других объектов с высокой нагрузкой, особенно на неплотных или подтапливаемых грунтах. Винтовые сваи можно устанавливать даже в условиях плотной городской застройки.
Завинчивание осуществляется с помощью оборудования, установленного на раму автотягача. Свая крепится в инвентарной оболочке, и крутящий момент от оборудования через трансмиссию передается на сваю, заставляя ее вращаться и заглубляться в грунт. При встрече с плотным грунтом допускается небольшой подъем сваи и повторный запуск механизма. После достижения проектной глубины свая разжимается.
№7. Погружение свай методом подмыва грунта
Метод подмыва применяется на сыпучих и рыхлых грунтах (песчаных и супесчаных) для установки свай большого диаметра и длины. Не рекомендуется использовать его на просадочных грунтах и при риске просадки близлежащих зданий. Суть метода заключается в смачивании грунта водой под высоким напором (около 0,5 МПа), что снижает силу трения и облегчает погружение сваи под действием ее собственного веса и массы молота.
В наконечник или боковые стенки сваи встраиваются трубки диаметром 38–62 мм, по которым подается вода. Под воздействием воды грунт размягчается и вымывается. Боковой подмыв (через 2 или 4 трубки) эффективнее снижает трение по сравнению с центральным (через наконечник). Из-за снижения несущей способности грунта метод часто комбинируют с ударным способом для повышения надежности фундамента.
№8. Метод электроосмоса при погружении свай
Метод электроосмоса не является самостоятельным, а служит для облегчения погружения свай в плотные водонасыщенные глинистые грунты и суглинки. Две сваи соединяются в электрическую сеть: уже погруженная свая служит анодом, а новая — катодом. При включении тока влага из зоны вокруг анода перемещается к катоду, увлажняя грунт и облегчая погружение новой сваи (ударным методом или вдавливанием).
После отключения тока свойства грунта быстро восстанавливаются, поэтому несущая способность фундамента не страдает.
Буронабивной метод создания свай
Буронабивной метод лишь косвенно относится к способам погружения, так как сваи создаются непосредственно на участке. В заранее подготовленной скважине (пробуренной ударным или вращательным способом) устанавливается арматурный каркас, который затем заливается бетоном.
Буронабивные сваи создаются двумя основными способами:
- с использованием обсадных труб. Труба защищает стенки скважины от обрушения, после установки арматурного каркаса заливается бетон. Труба может остаться в скважине или быть извлечена;
- без обсадных труб. Бетонный раствор заливается в скважину в процессе бурения, укрепляя стенки и выполняя роль обсадной трубы. Затем устанавливается арматурный каркас. Для равномерного распределения бетона используется труба с вибратором на конце.
Помимо метода погружения, важную роль играет схема расположения свай:
Рядовая схема: сваи расположены равномерно. Подходит для песчаных и гравийных грунтов, проста в реализации.- Спиральная схема: сваи устанавливаются от центра фундамента к периметру по спирали. Обеспечивает равномерное распределение нагрузки и снижает риск усадок.
- Секционная схема: в одном ряду устанавливаются две сваи, следующий ряд пропускается, и так далее. После заполнения поля устанавливаются сваи в пропущенные ряды. Подходит для плотных грунтов.
Создание фундамента — ответственный процесс, требующий учета особенностей грунта, характеристик здания и точных расчетов. Выбор метода погружения свай напрямую влияет на надежность и долговечность фундамента, поэтому к нему следует подходить с особым вниманием.