Что такое висячая свая
Висячие сваи и их особенности
На странице мы расскажем о том что такое висячие сваи, где они применяются и зачем, предоставим подробную информацию про их особенности и особенности их применения. Самая подробная информация про висячие сваи!
Применение: На очень слабых, рыхлых грунтах для монтажа фундамента применяются висячие сваи.
Что такое висячая свая
Отсутствие опоры снизу сваи компенсируется длиной сваи и боковым трением. Например, у конусной висячей винтовой сваи боковая поверхность принимает на себя 60-70 % нагрузки.
Отличие от других типов свай
Разница между висячей сваей и например сваей стойкой в том, что свая-стойка устанавливается с опорой на грунт. Висячая по всей длине уплотняет грунт боковых стенок. С течением времени сцепление увеличивается.
При этом осадка происходит точно так же за счет уплотнения грунта под острием сваи. Есть разница между одиночной висячей сваей и кустом:
Факторы, определяющие длину свай
Расчет висячей сваи (формула)
По форме висячие сваи бывают полыми круглыми, прямоугольными, квадратными. При расчете несущей способности используются следующие величины:
Способы погружения висячих свай
Висячие сваи могут быть погружены различными методами, которые подбираются проектировщиками и исследователями грунта (геодезические изыскания). Перечень методов погружения висячих свай:
Важно! Категорически исключен для висячих свай метод с подмывом: рыхлый грунт станет еще хуже, не будет образовываться необходимое сцепление между ним и боковой поверхностью сваи.
Цены и стоимость на висячие сваи
Цена висячей сваи определяется
Стоимость погружения висячих свай
Погружение висячих свай возможно осуществить силами нашей компании, у нас имеется большой парк специализированной для этого техники, а так же опытные специалисты по проведению таких работ. Итоговую стоимость мы вычислим для вас исходя из следующих факторов. Стоимость зависит от:
Внимание! Работы по погружению висячих свай составляют около 350 руб за метр погонный.
Заказать погружение висячих свай
Наша компания уже более 12-ти лет занимается свайными работами, мы являемся одной из тех компаний, которые работают долго, делают исходя из опыта и следят за собственной репутацией. Ещё у нас получается держать одну из самых низких цен на монтаж свайного фундамента в Москве. Расчет стоимости работ производится индивидуально с помощью консультанта и с учетом результатов испытания свай. Мы предлагаем забивку свай для любых объектов и будем рады помочь вам.
Особенности применения висячих свай
Неустойчивая почва — это распространенная проблема, с которой сталкиваются многие строители при возведении фундамента. Чтобы получить надежное основание, на слабом грунте используются сваи. Их длина компенсирует отсутствие опоры, а силы трения боковых поверхностей о грунт помогают удерживаться в почве. В зависимости от характера слоя и способа взаимодействия с грунтовым напластованием различают висячие сваи и сваи стойки.
Разница между висячими и сваями-стойками
К первой категории относятся опоры, которые опираются на сжимаемые грунты. Их строение позволяет с помощью нижнего конца и боковой поверхности перенаправлять нагрузку на почвенное основание.
Ко второй категории относятся опоры, опирающиеся на мало сжимаемые грунты, к которым относятся глинистые и крупнообломочные породы с плотным песчаным заполнителем.
Висячие сваи и сваи стойки имеют сходное строение и внешний вид, но кардинально отличаются принципом работы и базовыми технологиями обеспечения безопасности будущего строения.
Принцип устройства висячих свай
Висячие конструкции применяют в работе с прочными пластами грунта, залегающего на большой глубине. Задача таких опор — пройти сквозь толщу слабой почвы и закрепиться нижним концом в прочном грунтовом слое. Достижение поставленной цели возможно только при грамотном расчете длины висячей сваи, который учитывает следующие показатели:
Принцип устройства свайной стойки
Свая стойка — это конструкция длиной до 20 м., которая проходит через неустойчивые слои почвы и закрепляется в твердом покрытии на глубине от 0,5 метров и более. В отличие от висячей, данная опора предотвращает постепенную осадку здания, оказывая нагрузку на прочный грунт не всем своим телом, а за счет нижней части. Сваи стойки широко применяются для прокладки трубопроводов и в масштабном промышленном строительстве. Такие опоры также можно использовать в районах с непредсказуемой сейсмической активностью.
Для расчета оптимальной длины сваи стойки ориентируются на следующие показатели:
Преимущества и недостатки опорных конструкций
В зависимости от материала изготовления различают деревянные, бетонные, железобетонные, металлические, сплошные, и пустотелые изделия. Немаловажным критерием отбора является способ монтажа, который подразделяет опоры на забивные, буровые, вдавливаемые, винтовые и набивные.
Фундаментальные сваи стойки считаются более надежными, чем висячие сваи, которые не опираются на несущий слой грунта.
Устранить этот существенный недостаток можно несколькими способами:
Однако, такие методы не оправдывают себя с точки зрения экономии и практичности.
Так, увеличение размеров изделия за счет изменения площади сечения, длины и диаметра, приводит к дополнительным затратам денежных средств и сил: закупка дополнительной крупногабаритной подъемной техники, расходы на сопутствующие стройматериалы, наем квалифицированных рабочих, общее удорожание фундамента, цена на который складывается из стоимости каждого элемента.
Необдуманное использование дополнительных опор значительно утяжеляет конструкцию и приводит к осадке строения. В свою очередь, неравномерное проседание фундамента влечет за собой неприятные последствия, которые начинаются с проявления трещин на стенах и заканчиваются разрушением сооружения.
Что скрывается за понятием висячие сваи?
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?
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.
Апробированные методики позволяют решить проблемные вопросы строительства, но ряд способов остается спорным за счет возникновения трудностей другого характера.
Факторы, влияющие на длину стержней:
Методы погружения висячих свай
Базовый процесс устройства основания любого сооружения с опорами данного вида предполагает забивание, но даже внутри одного принцип устройства встречаются разновидности.
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:
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.
Строим товарищи
Известно, что возведение любого строения начинается с закладки основания. Чтобы конструкция отличалась стойкостью и долговечностью, применяется свайный базис. Считается, что сваи целесообразно применять исключительно на слабых почвах. На самом деле существует тип опор, которые устанавливаются в плотный грунт – висячие сваи. Стоит более внимательно рассмотреть их особенности, плюсы и минусы.
Что представляют собой висячие опоры
Висячие сваи являют собой опоры, принимающие нагрузку благодаря силам трения почвы об их боковые поверхности. То есть, сваи данного типа не опираются на твердые пласты породы – они «зависают» в толще грунта, удерживаясь в нем за счет силы трения и сопротивления.
Чаще всего такие опоры выполняются из железобетона и имеют форму столбов с заостренным концом. При этом их поперечное сечение может иметь любую форму – круглую, квадратную, прямоугольную. Такие сваи бывают:
Висячие опоры могут выполняться не только из армированного бетона, но и из металла. Многих хозяев частных участков интересует, можно ли делать висячие сваи из дерева. Ранее деревянные опоры считались традиционным вариантом, они нередко применялись для устройства базисов. На сегодняшний день такие сваи используются редко, и исключительно для легких построек, так как их несущая способность уступает современным железобетонным и металлическим элементам.
Что касается методов установки, то помимо классического варианта устройства базиса, элементы могут устанавливаться методом опорного куста – несколько свай, заглубленных в непосредственной близости между собой. Это позволяет приумножить устойчивость основания: грунт между элементами дополнительно уплотняется, повышается сопротивление почвы к стенкам свай, снижается нагрузка, воздействующая на одну опору.
Чем отличаются висячие сваи от опор стоек
Помимо висячих опор существуют сваи стойки. Внешний вид обоих вариантов может быть полностью аналогичен, более того, один и тот же элемент может служить как висячей сваей, так и стойкой. Основное их отличие – размещение в почве.
Как было упомянуто ранее, висячая свая удерживается в земле благодаря сопротивлению почвы ее острому концу, а также благодаря трению поверхностей опоры о грунт. Свая стойка проходит через нестабильные слои почвы и опирается на твердый пласт.
Если сравнивать на практике висячие сваи и сваи стойки, разница обычно заключается в размерах опор. Стойки превосходят висячие элементы по длине, ведь именно этот параметр позволяет им достичь плотного шара породы, который может залегать на значительной глубине.
Опоры висячего типа располагаются в поверхностных слоях земли. Невзирая на то, что их стойкость достигается комплексным методом, характеристики надежности данных элементов уступают качествам стоек. Висячие опоры могут подвергнуться осадке, если на них будет воздействовать существенная нагрузка, в то время как сваи стойки останутся на месте (их опора – несжимаемая почва).
Оба варианта используются при возведении базисных конструкций под малоэтажные и многоэтажные здания.
Многие новички из-за своей неопытности считают, что висячие сваи непосредственно связаны с таким понятием, как висячий ростверк на сваях. Следовательно, они обязательно используются, когда устраивается обвязка данного вида. На самом деле такого правила не существует – висячие элементы применяются при строительстве любых конструкций на участках с плотным слоем поверхностной почвы.
Стойки используются на территориях, на которых преобладают нестабильные грунты (илистые, торфяники, болотистые, подвижные почвы).
Основные расчеты, связанные с висячими сваями
Для того чтобы рассчитать висячую опору, необходимо принять во внимание плотность сырья, из которого она сделана, рабочую длину сваи, а также особенности почвы, преобладающей на строительной площадке.
Длина элемента обуславливается:
Очень важным этапом при расчетах является определение несущей способности висячих свай (Fd). Данный показатель вычисляется по формуле, указанной в одном из разделов Строительных норм и правил (СНиП). Расчет базируется на реальных данных:
Непосредственно расчет несущей способности висячей сваи осуществляется так: Fd = Yc х (YcR х R х A + U х Σ YcRi х fi х li).
Висячие опоры, обладающие наклонными боковыми гранями, рассчитываются по другой формуле. В ней принимается во внимание наклон, а также разные коэффициенты площадей сечения опоры.
Набивной и буронабивной вариант висячих элементов рассчитываются аналогичным методом, но при учете условий выполнения скважины и заливки ствола бетонным раствором.
Подытожив все вышеупомянутое, следует сказать, что висячие опоры являются идеальным решением для устройства свайного базиса на плотных грунтах. Висячие сваи, как и сваи стойки, продолжают активно применяться при строительстве зданий разной этажности. Если хозяин участка остановил выбор на висячих опорах, то, в первую очередь, ему необходимо позаботиться о правильном расчете элементов. Грамотные вычисления позволят возвести качественное основание.
Свайная суперсила
Более 600 тысяч тонн на площади фундамента в 5700 квадратных метров… Вряд ли вы найдете в мире аналоги параметров петербургского «Лахта центра». Держать супертолл и супертяж помогают сваи. Непростые. Они не опираются, они – висят.
Стало не по себе? Не спешите обходить участок строительства по радиусу в 500 метров. Разберемся, как можно получить надёжную опору от того, что находится в «висячем» положении.
— А что, картошка? Ты думаешь, картошка – это так вот просто, сварил и съел? Не тут-то было! Из картошки знаешь, сколько можно блюд приготовить? А ну, считай: картошка жареная, отварная, пюре, картофель фри, картофель пай. Картофельные пирожки с мясом, с грибами и так далее. Картофельные оладьи, картофельная запеканка, картофель тушеный с черносливом, картофель тушеный с лавровым листом и с перцем, картофель молодой отварной с укропом, шаньги… (Х/ф «Девчата», 1961 г)
Я не случайно вспомнил этот отрывок из старого советского фильма. Как же ошибаются те, кто считает, что свая – это некий «столб», простой и безыскусный, как картофельный клубень.
Сегодняшние сваи бесконечно далеко ушли от прадедов — деревянных бревен. Они могут быть бетонными, стальными, железобетонными, комбинированными – по материалам. Забивными, вдавливаемыми, вкручиваемыми, буровыми, набивными, буронабивными – по способу, которым они попадают в грунт. Их могут сделать заранее и погрузить в шахту или изготовить прямо в ней. По методу работы свая может быть висячей или опорой- стойкой. Современная свая – само по себе искусное инженерное сооружение.
А можно еще так. 1988 г. Экспериментальный способ доставки свай в грунт — «застреливание», в данном примере — сквозь воду. Армейское орудие перепрофилировано для строительных целей. Глубина забивки увеличена в 2-2,5 раза за один выстрел в «в сравнении с иным использованием той же энергии».
Источник.
А теперь еще усложним задачу – сваи работают в группе — свайном поле. В рамках поля свайные параметры могут меняться. Рецептуру поля прописывают геотехники – свою, в каждом отдельно взятом случае. В случае башни «Лахта центра» — уникального сооружения в грунтовых условиях третьей, самой сложной категории – эта рецептура составлена виртуозно.
Туман над свайным полем «Лахта центра». 2013 г
А нужны ли сваи?
При всей очевидности ответа, он не очевиден. Высотные здания в принципе могут обойтись и без них. Пока несостоявшийся петербургский небоскреб Ingria Tower (165 м), который должны возводить на Поклонной горе, по проекту не имеет свай – только плиту. Конечно, не от хорошей жизни: под землей в этом месте проходит зона влияния тоннелей метро. Тем не менее, расчеты компании подтверждали надежность конструкции, впоследствии решение одобрила «Главгосэкспертиза».
Проект строительства не получил согласования «Госстройнадзора». Не из-за свай. Причина – несоответствие Градплану и «лишний» подземный этаж. Авторы проекта – «Архитектурная мастерская Царицына». Фотоисточник
Может, и в «Лахта центре» обойтись без свай? Просто сделать плиту помощнее да поглубже?
Первое, что делают геотехники, получив результаты подземных изысканий – отвечают на этот вопрос. Вердикт однозначен – строительство на естественном основании для «Лахта центра» невозможно. Опорные слои — вендские глины, расположены слишком глубоко. Как не заглубляй фундаментную плиту, до них все равно далеко.
Даже если бы опорный слой был близко – без свай не обойтись. На то есть причина.
Чего боятся геотехники
Любое здание дает осадку. Механику процесса легко представить – вы садитесь на диван и продавливаете подушку.
Здание и грунт работают также
Сама по себе осадка не представляет угрозы. Проблемы начинаются только когда она проходит неравномерно. Страшный сон любого геотехника – это крен или прогиб фундамента до закритического состояния.
В случае супертолла ставки растут. Не только из-за высоты башни.
В «Лахта центре», как в большинстве современных небоскребов, основной элемент системы устойчивости – ядро.
У петербургской башни оно железобетонное, очень массивное – толщина стены от 2,5 до 0,8 метра с утоньшением по мере набора высоты. Диаметр тоже убывает, максимальный радиус – 26 метров в основании башни.
Большая часть нагрузки на фундамент должна прийтись именно на этот 26-метровый участок.
Ядро «Лахта центра» на уровне фундамента. 2015 г
Блюдце, суповая тарелка или стакан
Наибольшее давление на основание – по центру, наименьшее – по краям. Сплошная плита фундамента будет прогибаться. В «стакан» она, конечно не превратится – закритическое состояние наступит еще на этапе «суповой тарелки».
Можно сделать плиту жестче – больше арматуры, больше железобетона, больше прочности! По расчетам, требуемая жесткость достижима в плите толщиной 8 метров.
Таких монолитных плит в мире нет. Небоскреб Messe Torhaus (Франкфурт) имеет в фундаменте 6-метровые участки. Больше такой подвиг никто не повторял.
Messe Torhaus, 117 м. Фотоисточник
Есть причина, по которой никто и никогда не будет делать плиту толщиной 8 метров из бетона. Парадоксально, но она просто не будет прочной. Это произойдёт из-за появления трещин во время остывания бетонной смеси. Управлять процессом экзотермии на монолите такой толщины вряд ли возможно.
Фото из инстаграма Саратовского завода бетонных смесей. (Иллюстрация, не является демонстрацией качества продукции завода — см. инстаграм)
Messe строили в 1983-84-м, сейчас есть более эффективное техническое решение – коробчатый фундамент. Чтобы не отходить далеко от свайной темы, пока просто примем как факт – под башней «Лахта центр» в итоге фундамент именно такой, коробчатый. Как он работает на равномерное распределение нагрузок, расскажем в отдельном посте.
Коробчатый фундамент не даст плите уподобиться суповой тарелке. Но добиться идеально одинакового давления по всей площади основания ему все же не под силу. Чтобы предотвратить эффект «блюдца», в бой вступает свайное поле.
СИНХРОНИЗАЦИЯ ОСАДКИ
Первое, что нужно знать для создания равномерной осадки – как нагружены разные участки под основанием.
Посмотрим на схему.
Три зоны нагрузки
Первый сюрприз – благодаря коробчатому фундаменту теперь под центром будут малонагруженные сваи.
Зона повышенного внимания – вторая, между центром и периферией — значительная нагрузка из-под ствола здания перешла в эту зону. Дальше – за контуром здания, на периферии, давление ослабевает.
Теперь нужно сделать так, чтобы все участки оседали синхронно. Дирижировать оркестром будут геотехники.
Есть три параметра свай, которые можно регулировать.
Первый – длина. Она повышает несущую способность сваи и замедляет скорость осадки. За контуром здания — сваи по 55 метров. Внутри — на десять метров длиннее.
Второй параметр – частота свайного шага. Под ядром и в периферии он равен 5 метрам. В зоне концентрации нагрузки «ускоряется» до 3-4 метров.
Свайное поле под башней. Темным значком обозначены сваи длиной 65 м., светлым — 55 м.
Третье – ширина сваи. Она не меняется – диаметр всех конструкций — 2 метра. Это – самые широкие сваи в мире.
Подготовка армокаркаса сваи
Ширина повышает несущую способность. По расчетам, средняя нагрузка на сваи – 2 545 Тс при двойном запасе несущей способности и прочности.
Так что такое висячая свая
Многие считают, что свая — это такой аналог «ног»: здание опирается на свайные «конечности» как человек – на ноги. Такое сравнение отчасти справедливо. В случае со сваей-стойкой опора идет на конец конструкции. Ее даже называют анатомически и ласково — «пята». Для простых случаев работы пяты достаточно.
В Петербурге сваи часто имеют длину не более 20 метров. Их упирают пятой в слой морены, представляющий собой скопление обломков горных пород. Получается хорошо – и свая плотно уперлась, и валуны разбуривать и извлекать не нужно.
Свая становится висячей, когда основная несущая способность обеспечивается не пятой, а боками за счет того, что между боковой поверхностью свай и грунтом возникает трение. У «Лахта центра» 85 % несущей нагрузки обеспечено именно боковыми поверхностями свай.
Схема передачи нагрузки сваями на грунты основания. Источник
Что надежнее – стойка или висячая свая?
Большинство уникальных зданий с фундаментами глубокого заложения стоит на висячих сваях. Можете держать пари – если перед вами небоскреб и нескальный грунт – вероятность висячих свай приближена к 100%.
Но это не значит, что сваи-стойки ненадёжны. Тип свай определяется характеристиками здания и грунта. Каждый тип хорош на своем месте.
Итоговые параметры
По результатам расчетов минимальная осадка составит 84,8 мм, максимальная – 121,9 мм за весь период. О равномерности можно судить по следующей цифре — крен фундамента с учетом ветровой нагрузки — 0,00016. Шестнадцать стотысячных — такое не всякой техникой зафиксируешь.
—
В следующем посте читайте об изготовлении свай для «Лахта центра»: как не потерять направление при бурении? Что делать с валунами? Где и зачем поставили датчики в сваях? Как проводили съемки на глубине 82 метра и что там снимать?
В.М. Лукин – руководитель проекта по железобетонным конструкциям «Лахта центра», к.т.н.