Висячая свая это: Висячие сваи и сваи стойки

Содержание

Что скрывается за понятием висячие сваи?

Рыхлость естественного основания требует дополнительного укрепления фундамента за счет повышения несущих способностей породы. Технология, создающая висячие сваи, достаточно популярна для массива слабой породы. Подобно любому другому методу, он имеет свои достоинства, а основным недостатком считается вес.

Какие бывают висячие сваи?

Внешне они – обычные бетонные, либо железобетонные столбы. Строительные нормы регламентируют их длину в размере 7 метров. Совокупная длина сборной конструкции может иметь до 20 м. Поперечное сечение опоры может иметь любую форму (квадратное, круглое, прямоугольное), а ствол быть либо цельным, либо сборным. При проведении работ в рыхлых породах они легко удлиняются. Все они выполняются с использованием армирования (продольного и продольно-поперечного).

В строительстве наиболее востребованы конструкции квадратного сечения с диаметром от 20 до 40 см, длиной 5-20 м. Они пригодны для использования в любых породах, в почве, отличающейся повышенной подвижностью и сейсмоопасных зонах. В ряде случаев допускается замена цельнолитых стволов на имеющие внутреннюю полость, однако их использование снижает сейсмостойкость объекта (до 7 баллов включительно).

Круглое сечение используется в обустройстве базиса под гидротехнические здания и наземные сооружения в грунтах низкой плотности. Внутренняя полость стержней при погружении наполняется почвой, придающей конструкции устойчивость. Стандартная длина 5-12 м, составная – до 30 м. Диаметр от 30 до 150 см.

Опираются такие стержни на грунт боковыми и торцевыми частями, в то время, как нагрузка на конец незначительная. Нагрузка удерживается и распределяется за счет силы трения. Отсутствие опоры внизу компенсируется ее протяженностью и увеличением трения по бокам. Конусная винтовая безопорная конструкция берет до 70% нагрузки.

Что делать, чтобы опора не уползла вниз?

Существуют специальные технологии для закрепления стержня в грунтовом массиве.

Использование заготовок с толстым сечением и наращение длины свыше семи метров, увеличивающими площадь соприкосновения и фиксации в грунте. Трение за счет удлиненной поверхности блокирует перемещение вбок или вниз, оставляя объект в проектном положении.
Повышение плотности расположения опорных точек.
Изготовление утолщений на концах и боковых частях, повышающее устойчивость.
Применение новых технологий, например, разрядно-импульсной.

Апробированные методики позволяют решить проблемные вопросы строительства, но ряд способов остается спорным за счет возникновения трудностей другого характера.

Удлинение и расширение – затратно, необходимость использования дополнительных материалов повышает финальную стоимость возведения фундамента.
Толстые и длинные висячие сваи труднее входят в грунт, что удорожает стоимость проекта.
Повышение кучности расположения приводит к эффекту погружения всех опорных столбов в землю. Грунтовый слой под концами не выдерживает совокупной массы почвы и внедряемых предметов. Происходит осадка здания, начинаются подвижки, приводящие к аварийному состоянию. Если процесс осадки происходит с одного края строения, в то время как другой остается неподвижным, вероятно образование трещин и разламывание дома.

Факторы, влияющие на длину стержней:

чем мягче, рыхлее порода, тем они длиннее;
чем больше нагрузка здания на фундамент, тем они длиннее;
если обнаруживается нехватка длины, используют составные части, собираемые воедино.

Методы погружения висячих свай

Базовый процесс устройства основания любого сооружения с опорами данного вида предполагает забивание, но даже внутри одного принцип устройства встречаются разновидности.

Вибрационный. Наиболее безопасный. Горная порода, окружающие здания и сами висячие сваи не подвергаются риску разрушения. Под воздействием вибрации пласт размягчается, облегчая вхождение. После завершения воздействия грунт «схватывается», фиксируя стержень в породном массиве. До момента застывания подача нагрузки категорически запрещена, так как спровоцирует сползание опоры ниже необходимой отметки.
Вдавливание. Эффективный способ в пластичных, мягких грунтах, в т.ч. с высоким содержанием глины. Удобство проявляется при секционном погружении.
Вибрация и вдавливание. Инновационный гибрид методов признан высокоэффективным и щадящим одновременно.
Ударный. Используется все реже, так как чреват повреждением опор и окружающих построек за счет провоцирования сейсмических волн. Громкие звуки также негативно воспринимаются жителями окрестных домов.
Ввинчивание. Винтовые висячие сваи с винтом на конце постепенно погружаются в породу, фиксируясь в ней.

Нельзя использовать метод работы с подмывом! Мягкий грунт станет чрезмерно рыхлым, потеряется сцепление между стержнями и землей.

Монтаж для готового фундамента

Необходимость укрепить уже готовое основание требует использования технологии буронабивных висячих свай. Для этого около него или в нем с двухметровым шагом пробуриваются отверстия. Если планируется работа с двойным основанием, глубина обязательно больше линии залегания. Разница значений варьируется до 2,5 метров. Отверстия создаются в свайных промежутках либо рядом со старыми опорными точками.

Фундамент в виде плит требует сквозного бурения по периметру основания. Если объект приложения работ находится на цокольном этаже или в подвальном помещении, монтаж ведется там.

Вторым шагом является почвенное уплотнение при помощи давления. Шахты заполняются бетонным раствором бетононасосом, способным поддерживать необходимое давление смеси. Таким образом происходит укрепление основания строения.

Метод имеет свои преимущества:

минимум землеустроительных работ;
отсутствие сложных манипуляций;
технология создает основание из висячих свай буронабивного типа;
использование в процессе работы только бурильной установки и бетононасоса;
высокое давление уплотняет грунт, увеличивая силу трения между стержнем и почвой.

По сравнению с традиционно забивной технологией, безопорные стержни более надежно удерживаются в породе. Они укрепляют имеющуюся опорную площадку постройки в случае ее просадки или разрушения.

Минус метода заключается в сложности монтажа, требующего наличия спецтехники.
Ценообразование работ по установке подобных опор зависит от материала изготовления, площади сечения, длины и сложностью работ по погружению.

Висячие сваи востребованы на строительстве фундаментов для много- и одноэтажных построек в сфере жилищного, промышленного, гидротехнического строительства.

описание, виды, размеры, методы монтажа

Висячая свая используется на рыхлых грунтах при необходимости монтажа фундамента. Такие сваи способны удерживать нагрузку за счет сил трения почвы о боковую и торцевую части опоры. Отсутствие опоры снизу компенсируется длиной сваи и боковым трением. Если рассмотреть конусную висячую винтовую сваю, то у нее боковая поверхность будет принимать нагрузку до 70 %.

Описание

Висячая свая отличается от сваи-стойки тем, что последняя устанавливается опорой на почву. По длине уплотняет землю на боковых стенках. Со временем сцепление лишь возрастает. Осадка происходит за счет уплотнения почвы под острием опоры. Между одиночной висячей сваей и кустом есть отличия. При одинаковых нагрузках куст усаживается сильнее. Осадка увеличивается при тесном расположении свай куста.

Величина осадки будет зависеть от соотношения расстояний между сваями и их длины. Длину сваи можно определить с учетом характеристик почвы. Чем более рыхлой будет земля, тем длиннее должна быть свая. Следует брать в расчет и проектные нагрузки. Свая будет длиннее, чем большую нагрузку она должна будет принимать. Когда обычной длины не хватает, используются висячие составные опоры.

Методы монтажа

Висячая свая может погружаться несколькими способами, которые подбираются исследователями и проектировщиками при геодезических изысканиях. Среди основных способов погружения следует выделить:

ударный;
вибрационный;
виброударный;
вдавливание;
завинчивание;
вибровдавливание.

Описание способов

При вибрационном способе опора погружается методом направленной вибрации, что позволяет разряжать почву. Как только установка будет прекращена, осуществляется схлопывание почвы. Завинчивание подходит для винтовых висячих опор. Исключен метод с подмывом для таких свай, так как рыхлая почва будет ухудшать свои характеристики и необходимого сцепления добиться не удастся. Трения между боковой поверхностью опоры и почвой не будет.

Монтаж висячих опор на готовом фундаменте

Иногда возникает ситуация, когда эксплуатируемый фундамент требует укрепления. В этом случае используется технология буронабивных висячих свай. В фундаменте или вплотную к основанию при этом шагом в 2 м в почве проделываются отверстия. Их глубина должна быть больше линии залегания основных свай, если работать предстоит с двойным основанием. Разница между этими значениями может достигать 2,5 м.

Пробуренные отверстия должны располагаться в свайных промежутках или около старых опор. Если укрепления требует плитный фундамент, то бурение осуществляется по всему периметру плиты. При этом плита сверлится насквозь. Так как фундаментная опора располагается внизу цокольного этажа или в подвале, работы производятся там.

На следующем этапе производится уплотнение почвы под воздействием давления. В шахты заливается бетонный раствор. Рекомендуется применять бетононасос, так как с его помощью можно получить нужное давление смеси. Это позволяет укрепить готовый фундамент любого типа. Такой метод имеет некоторые преимущества. Например, земляные работы минимальны. Сложные манипуляции исключены. Сама технология позволяет получить свайное основание буронабивного типа. Используется бетононасос и бурильная установка. Грунт уплотняется под высоким давлением, благодаря этому возрастает сила трения между сваей и почвой.

Если проводить сравнение с традиционной забивной опорой, описываемая позволяет получить опору, которая удерживается в земле надежнее. Такая технология позволяет укрепить готовый фундамент, если он начал проседать или разрушаться. Однако есть и минусы. Один из них заключается в том, что монтаж сваи такого типа выполнить довольно сложно. Это особенно верно, если у вас нет специальной техники.

Расчет сваи

Расчет висячей сваи осуществляется по формуле: P = km (RH × F + u∑f ⁿili). Опоры могут иметь разные сечения:

квадратное;
прямоугольное;
круглое.

При определении главных параметров используются следующие величины: k — это коэффициент однородности почвы. F — это площадь упора, которая принимается по площади поперечного сечения. Сопротивление нижележащий почвы — это RH. Для глинистого грунта средней консистенции это значение равно 0,3 тонны на квадратный метр. Здесь следует соблюсти глубину забивки в 5 м.

Коэффициент условий работы обозначается буквой m. Толщина слоя почвы по бокам сваи в метрах обозначается в формуле буквами li. Нормативное сопротивление — f ⁿi. Периметр сечения опоры в метрах обозначается буквой u.

Висячий ростверк

Свайные фундаменты обычно возводят под легкие здания. Именно поэтому наиболее популярны высокие свайные ростверки, которые еще называются висячими. Они выполняются в виде монолитной железобетонной ленты, высота которой достигает 40 см. Ее ширина может быть такой же, все будет зависеть от вида материала стен.

Устройство висячего ростверка на сваях начинается с монтажа опалубки. Ее сооружают по технологии, которая будет зависеть от выбранного вида ростверка. Он может быть незаглубленным, заглубленным или высоким. При сооружении заглубленного ростверка на дно траншеи укладывается песчано-гравийная подушка. Сверху устанавливается опалубка для ростверка. В плотном устойчивом грунте опалубка может устанавливаться лишь для его наземной части. При сооружении наземного ростверка опалубка устанавливается на песчано-гравийную подушку. Ее основание должно располагаться на уровне земли. При устройстве висячего ростверка можно установить опалубку несколькими способами. В некоторых случаях ее монтируют на подушку, которая предварительно осыпается и утрамбовывается. Ее высота должна соответствовать высоте подошвы ростверка. Как только бетон затвердеет и опалубка будет снята, подушка из-под ростверка удаляется.

Сваи-стойки

Рассматривая висячие сваи и сваи-стойки, вы должны знать, как определяется их несущая способность. Этот параметр для висячей сваи был рассчитан выше. Теперь можно узнать, какая формула используется для стойки. Она выглядит следующим образом: Fd = Yc × R × A. Разница здесь состоит лишь в том, что значение R, которое определяет сопротивление почвы под нижней частью опоры, принимается не по таблицам, а рассчитывается самостоятельно.

Железобетонная конструкция может работать в почве двумя способами. Один из них – опора-стойка. Такая свая получает устойчивость за счет того, что своей торцевой частью опирается на шар несжимаемой почвы. Висячий тип опоры устойчив за счет сопротивления земли острию и трению грунта с боковыми стенками сваи. На практике можно понять, что разница выражена в длине опоры. Та, что работает в виде стоек, обладает внушительной длиной. Ее острие проходит пласт поверхностной низкоплотной почвы. Далее он упирается в шар грунта.

Увеличение несущей способности. Размеры опоры

Несущая способность висячей сваи определяется по формуле, которая была представлена выше. Но если ее недостаточно, то проблему можно решить несколькими способами. Первый заключается в увеличении диаметра опоры, в некоторых случаях увеличивается и длина. Кустистость тоже можно увеличить на одну единицу площади основания здания.

Изделия иногда расширяются в области питы. При этом повышается площадь трения на конце. Если при определении несущей способности висячих свай было обнаружено, что это значение должно быть увеличено, проблему можно решить методом использования современных технологий. Например, разрядно-импульсной методикой. Но стоит помнить, что увеличение размеров изделия может стать причиной удорожания строительства. Цена фундамента будет складываться из цен на каждый элемент. Чем толще опора, тем сложнее будет вкопать ее в почву. Количество вгоняемых свай для усиления может способствовать утяжелению конструкции как в прямом смысле, так и с финансовой точки зрения. Желаемой пользы при этом можно и не получить.

Иногда висячая забивная свая требует большей несущей способности. Но если использовать для этого кустистость, то конструкция будет больше усаживаться, чем одна опора. Длина стандартной сваи равна 7 м.

Существует практическое наблюдение: если шаг между опорами больше 3 диаметров, то одиночная свая и куст осаживаются примерно одинаково. Уменьшив это расстояние, можно увеличить усадку.

В заключение

При обустройстве фундаментов на слабой почве используются разные сваи. Они могут отличаться по методу погружения, материалу изготовления, форме и размерам поперечного сечения. По способу взаимодействия с почвенными слоями конструкции могут быть представлены стойками или висячими изделиями. В последнем случае столбы опираются на сжимаемые почвы, передавая нагрузки наконечнику и боковым поверхностям.

Висячие сваи — устройство и применение

Монтаж фундаментаВыбор типа
Из блоков
Ленточный
Плитный
Свайный
Столбчатый
УстройствоАрмирование
Гидроизоляция
После установки
Ремонт
Смеси и материалы
Устройство
Устройство опалубки
Утепление
ЦокольКакой выбрать
Отделка
Устройство
СваиВиды
Инструмент
Работы
Устройство
Расчет

Поиск

Фундаменты от А до Я.

Монтаж фундамента
ВсеВыбор типаИз блоковЛенточныйПлитныйСвайныйСтолбчатый
Фундамент под металлообрабатывающий станок
Устройство фундамента из блоков ФБС
Заливка фундамента под дом
Характеристики ленточного фундамента
Устройство
ВсеАрмированиеГидроизоляцияПосле установкиРемонтСмеси и материалыУстройствоУстройство опалубкиУтепление
Устранение трещин в стенах фундамента
Как армировать ростверк
Необходимость устройства опалубки
Как сделать гидроизоляцию цоколя
Цоколь
ВсеКакой выбратьОтделкаУстройство

как определить условные размеры фундамента

Схематическое изображение висячего фундамента

Одна из самых больших проблем, с которыми сталкиваются строители — это слабый грунт. На такой почве довольно трудно заложить надёжное основание даже для небольшого одноэтажного дома, не говоря уже о массивных многоэтажках. Наиболее эффективным выходом из данной ситуации является свайный фундамент. В зависимости от типа опирания на грунт, данная технология подразделяется на две разновидности: сваи стойки и висячие сваи.

Два вида свайной технологии

Каждый из двух подтипов свайной технологии имеет свои плюсы и свои недостатки. Общим для обоих методов является то, что и в том, и в другом случае постройка опирается своим весом на сваи, заглублённые в грунт. Однако, способы заглубления в обоих случаях абсолютно разные, как и принципы работы стоечной и висячей опорной конструкции.

Свая-стойка

Сваи стойки представляют собой опору, которая проходит сквозь слабые слои почвы и углубляется в твёрдый грунт. Степень заглубления в прочные слои зависит от массивности строящегося здания, и не должна быть меньше 0,5 м. Принцип действия опоры в данном случае такой: свая, подобно жёсткому стержню, воспринимает на себя вес постройки, и передаёт его плотным слоям почвы. В этом случае основную работу по перераспределению массы производит нижняя часть сваи, опирающаяся на прочный несжимаемый грунт.

Подобный метод отлично подходит для тех случаев, когда слабый слой почвы не слишком большой, и не превышает в глубину нескольких метров. При более глубоком залегании несжимаемых грунтов финансовые расходы на установку свай-стоек резко возрастают. Прежде всего, это связано с необходимостью соблюдать минимальное соотношение длины стойки и её сечения, для сохранения её жёсткости и прочности, что значительно увеличивает размеры каждой опоры.

Принцип работы сваи-стойки (слева) и висячей опоры

Висячие сваи

Висячие сваи, в отличие от свай-стоек, «работают» по совершенно другому принципу. Опирание в данном случае происходит на слабый просадочный грунт, а не на прочные несжимаемые породы. Опоры находятся в полуподвешенном состоянии, но, тем не менее, способны нести на себе значительные нагрузки. Происходит это за счёт силы трения боковых поверхностей опор об окружающий её слабый грунт.

При этом до 70% всего веса постройки передаётся почве через боковые стенки сваи, в результате силы трения. И лишь около 30% – непосредственно через нижнюю торцевую часть. Для свай-стоек данная пропорция обратная: практически 90% нагрузки передаётся прочным породам через остриё опоры.

Виды опор

В качестве материала для свайных опор могут выступать дерево прочных пород (лиственница, дуб, сосна), металлические трубы, железобетонные конструкции. Согласно нормативам ГОСТ, все виды железобетонных опор, как стоечного, так и висячего типа, подразделяются на несколько классов, в зависимости от:

Типа поперечного сечения.
Способа внутреннего армирования.
Типа конструкции.

Типы сечения фундаментных опор

В поперечном сечении они чаще всего имеют форму квадрата или круга, реже – прямоугольника или двутавра. Продольное сечение бывает прямоугольным, в виде призмы, ромба или трапеции. Могут быть цельнолитыми или пустотелыми, и выполняться как совсем без армирования, так и с продольным или продольно-поперечным способом установки арматуры. Железобетонная опора обычно исполняется в виде монолитного бетонного столба, но особо габаритные конструкции могут делаться составными, из нескольких стыкуемых друг с другом деталей. Такой метод используется при необходимости опускания сваи на значительную глубину, или при значительной массивности опоры – для удобства транспортировки и заглубления.

По типу заглубления висячие сваи могут быть:

Забивными, когда заглубление в почву происходит механическим воздействием на верхнюю часть опоры – молотом-копром, вдавливающим или вибрационным механизмом.
Буронабивными. В этом случае в почве бурятся отверстия необходимой глубины, которые заполняются бетонным раствором.
Винтовыми. Подобные опоры снабжаются спиралевидными лепестками, и закручиваются при помощи специальных машин – сваекрутов.
Буровыми – в грунте бурится скважина определённого диаметра, который не должен превышать размер сечения сваи. В данное отверстие заглубляется свая под действием собственного веса либо посредством воздействия на неё извне.

Область применения

Используется висячая технология при возведении зданий самой различной массы и этажности – от небольших малоэтажных строений, до больших заводских цехов и многоквартирных домов. Выбор висячего или стоечного фундамента производится ещё на стадии проектирования здания в зависимости от геологических условий и конструктивных особенностей постройки. Перед этим в обязательном порядке производятся предварительные геодезические исследования, цель которых – определение показателей плотности грунта и глубины залегания твёрдых пород.

Особое внимание следует уделить возможности подвижек слабой почвы в результате сезонных или тектонических воздействий – замерзания и таяния, землетрясений, селей и оползней. Данные характеристики могут стать противопоказаниями к использованию при строительстве висячей технологии.

Не рекомендуется использования висячих свай на грунтах, сложенных илистыми и болотными осадками, торфяниках, а также на искусственных насыпях. Категорически запрещается монтаж висячих фундаментов на слабых поверхностях, имеющих уклон к горизонту, из-за высокой вероятности оползней.

Бетонные монолитные сваи

Инженерные расчёты

Технология висячего фундамента достаточно сложна, и требует произведения тщательных расчётов ещё на этапе планирования. Данные вычисления отличаются от расчётов для свай-стоек – в них учитывается гораздо больше прямых и косвенных значений и параметров. Связано это с ненадёжностью слабых просадочных грунтов, как несущей опоры.

Определить необходимую несущую способность фундамента можно по формуле, данной в разделе №2-02-03-85 СНиП. Инженерные расчёты достаточно сложны, и производить их следует специалистам, обладающим соответствующим образованием. Для точного вычисления понадобятся следующие параметры:

Наружный периметр сечения сваи (u).
Площадь нижнего торца опоры (A).
Длина заглублённой части висячей опоры (H_i).

Также в формулу входит ряд табличных значений:

Сопротивление грунта под нижней частью опоры (R).
Сопротивление всех слоёв почвы, сквозь которые проходит свая (_Fi).
Условный коэффициент работы конструкции под наконечником и на боковых поверхностях опоры. Зависит от способа заглубления и даны в соответствующих таблицах СНиП.

Рассчитывается нагрузка на сжатие каждой отельной опоры в соответствии со следующей формулой.

Это базовая формула для висячих опор, заглубляемых забивным методом. Имеется ещё одна формула, позволяющая рассчитать несущую способность сваи. Выполняется она на определение минимальной выдёргивающей нагрузки.

Параметры, используемые в данном случае аналогичны ранее приведённым, с той лишь разницей, что коэффициент условий работы имеет другое значение.

Недостатки технологии и способы их устранения

Главным недостатком висячего фундамента является его недостаточная несущая способность. Чтобы решить данную проблему и повысить надёжность конструкции, разработан целый ряд технологических методик.

Увеличение поперечного сечения и длины опоры. Это позволяет сделать силу трения, удерживающую сваю в подвешенном состоянии более существенной.
Использование «куста» из нескольких свай, забитых рядом друг с другом.
Расширение нижней части опоры в виде пяты, что позволяет распределить давление массы постройки на большую площадь.

Практическое применение перечисленных методик имеет неплохую отдачу, однако, далеко не во всех случаях. Увеличение сечения и длины сваи неизбежно ведёт к удорожанию сметной стоимости постройки. Более габаритную сваю также сложнее транспортировать до места строительства, а работа с ней более трудоёмка.

При работе на слабых грунтах любое увеличение массы конструкции ведёт к ещё большей осадке фундамента. Это касается методики «кустистых» свай, когда опоры заглубляются пачками по 2 – 4 штуки.

Как показали наблюдения, в данном случае технология хорошо работает, если расстояние между отдельными «кустами» не превышает их 3-х диаметров. В противном же случае усадка «кустов» из-за их большей массы аналогична усадке одиночной сваи, а иногда и превышает этот показатель.

В настоящее время ведётся разработка новых, более эффективных способов увеличения прочности висячих фундаментов:

Уплотнение грунта вокруг уже заглублённых опор. Достигается это при помощи бурения в межсвайных промежутках. При этом окружающий новую скважину грунт уплотняется, плотнее прилегая к уже имеющимся опорам. Для достижения большего эффекта рекомендуется производить бурение до глубины, превышающей нижний уровень заглубления фундамента на 1-2 м. В этом случае почва уплотняется и непосредственно под сваей, создавая опору для её острия. Чтобы закрепить достигнутый результат, в пробуренные скважины нагнетается быстротвердеющий цементный раствор.
Целенаправленная инъекция бетонных растворов под каждую из установленных ранее свай. Это позволяет создать вокруг каждой опоры, а также под ней, прочную армирующую подушку из бетона. Среди плюсов инъекторного метода – отсутствие необходимости в проведении сложных земельных работ, и возможность усиления фундамента спустя длительное время после постройки здания. Данный способ вполне возможно применять для усиления и ремонта прочих типов фундаментов – ленточных, столбчатых и плитных.

На видео показаны основные виды свайных фундаментов.

Из-за сложности расчётов и самой технологии метод висячих свай чаще всего применяется профессиональными строителями. В частной же застройке он мало востребован из-за своей трудоёмкости. Однако при необходимости данный способ возведения фундамента вполне может быть использован и при строительстве небольших зданий с малой массой: деревянных жилых домов, хозяйственных построек и т.д.