Набивные сваи в пробитых скважинах представляют собой эффективное фундаментное решение, которое особенно актуально для лессовых макропористых грунтов, распространенных на значительной части территории Украины. Технология заключается в устройстве свай путем пробивания скважин цилиндрической трамбовкой диаметром 0,4-0,6 метра с последующим созданием уширения в нижней части из утрамбованного щебня и заполнением бетоном. Применение этого метода обеспечивает существенные экономические преимущества по сравнению с традиционными фундаментами: снижение расхода бетона в 1,2-2 раза, металла в 1,5-4 раза, а также сокращение общей стоимости и трудоемкости в 1,5-2 раза при одновременном ускорении выполнения нулевого цикла. Высокая степень использования несущей способности основания достигается благодаря формированию уплотненной зоны вокруг сваи, что повышает прочность и снижает деформативность грунта. Расчет свайных фундаментов с НППС выполняется по предельным состояниям двух групп с обязательным учетом условий полного замачивания грунта, а определение несущей способности и деформаций осуществляется на основе комплексного подхода, включающего как аналитические методы, так и полевые испытания натурных конструкций.
Что такое набивные сваи в пробитых скважинах и почему они важны?
Почти две трети территории нашей страны покрыто лессовыми грунтами. Именно для них идеально подходят набивные сваи в пробитых скважинах — или НППС, как мы их сокращенно называем. По определению ДБН В.2.1-10-2009, это сваи с хитрым уширением внизу, которое делается из хорошо утрамбованного щебня. Технология достаточно проста: сбрасывается цилиндрическая трамбовка, пробивается скважина, трамбуется на дне жесткий материал, устанавливается арматура (если нужно) и заливается бетоном.
Звучит просто, но эффект впечатляет. Расход бетона уменьшается в полтора-два раза, металла — в четыре, а стоимость и трудоемкость падают вдвое. При этом нулевой цикл проходит в полтора-два раза быстрее, чем при классических методах.
Набивные сваи в пробитых скважинах после 90-х годов
История здесь интересная. До 1990 года в системе Укрмонтажспецбуду работало около пятидесяти установок на базе трактора Т-150к — нашего, отечественного производства, намного дешевле любых импортных аналогов (которых, кстати, для НППС просто нет). Но когда объемы строительства упали, оборудование разобрали, тракторы ушли на другие нужды.
Но технология не умерла. Только за последние шесть лет ПП «Фундаментспецбуд» выполнило НППС на девяти объектах — от завода биоэтанола в Золотоноше до птичников для перепелов в Киевской области. Технология работает, и работает хорошо.
Научная база — прочная как бетон
Более тридцати лет исследований под руководством профессора М.Л. Зоценко. Экспериментальные данные, длительные геодезические наблюдения за реальными зданиями, теоретические разработки — все это вылилось в инженерную методику расчета. Именно поэтому сейчас логично было бы оформить весь этот опыт в виде государственного стандарта — руководства (ДСТУ-Н), чтобы упростить жизнь проектировщикам и строителям.
Как набивные сваи в пробитых скважинах делаются на практике?
Технология выглядит так. Берется цилиндрическая трамбовка диаметром от 40 до 60 сантиметров, весом от трех до шести тонн, и ею пробивается скважина в грунте. Потом эту скважину заполняют бетоном. А чтобы свая лучше выдерживала нагрузку, на дне создают уширение — трамбуют туда щебень (иногда до двух кубометров) или жесткий бетон.
Размеры могут быть разными: диаметр ствола от 40 до 80 сантиметров, высота сваи от полутора до десяти метров (хотя бывает и до двадцати), а уширение внизу может достигать диаметра 120 сантиметров.
Есть один интересный нюанс. Если лесс замокает до определенной влажности, возникает эффект засасывания трамбовки грунтом. Проблема решается просто — подсыпается щебень, и на стенках скважины образуется жесткая оболочка.
Когда и где применять набивные сваи в пробитых скважинах?
Эти сваи лучше всего работают в лессовых макропористых грунтах естественной влажности — именно они занимают большую часть территории Украины. Особенно хорошо НППС подходят для жилых зданий с ленточными ростверками.
Конструктивные решения могут быть разными: ленточные монолитные ростверки под стены бескаркасных зданий, безростверковые фундаменты, одиночные сваи под опоры, группы свай под колонны каркасных зданий. Выбор зависит от конкретного сооружения и его конструктивной схемы.
Расчеты — без компромиссов
Здесь начинается серьезная математика, но она критически важна. Свайные фундаменты рассчитывают по двум группам предельных состояний.
- Первая группа — это прочность материалов, несущая способность грунта, устойчивость основания.
- Вторая — перемещения фундаментов (вертикальные, горизонтальные, угол поворота) и трещинообразование в железобетоне.
Важнейшее правило: несущую способность НППС всегда определяют для полного замачивания грунта. Это наихудший сценарий, и именно под него нужно проектировать.
Осадка — сложная тема
Определение осадок — одна из самых сложных частей расчетов. Для одной сваи используют схему двухслойного основания, для группы свай рассчитывают как условный фундамент с подошвой в плоскости низа уширений.
Есть важные детали, которые зависят от расстояния между сваями. Если расстояние между осями меньше пяти диаметров ствола, осадку определяют как для одиночной сваи с учетом взаимного влияния. Если больше — применяют метод послойного суммирования или другие методы для условного ленточного фундамента.
При этом обязательно учитывают зону уплотнения под уширением. Модуль деформации грунта там принимают строенным по сравнению с естественным состоянием — это существенно влияет на результаты расчетов.
Метод конечных элементов — когда нужна точность
Для отдельных свай осесимметричная версия МКЭ прекрасно отражает напряженно-деформированное состояние массива. Но для свай в составе ростверков нужны более сложные модели — плоские или пространственные версии метода конечных элементов.
Проблема простых методов в том, что они не учитывают взаимное влияние соседних свай. А это особенно критично, когда расстояние между осями составляет всего три-четыре диаметра ствола. В таких случаях простые расчеты могут существенно занижать реальные осадки.
Расчетную модель представляют как систему «ростверк–НППС–основание» с учетом пространственной жесткости. Сваи, уширения и ростверки моделируют как деформируемое твердое тело, а уплотненную зону и окружающий грунт — по упруго-пластической теории.
Полевые испытания — практика выше теории
Расчеты расчетами, но несущую способность НППС обязательно проверяют испытаниями натурных свай согласно ДБН. Здесь есть несколько сценариев.
Если при статических испытаниях свая начинает оседать без увеличения нагрузки (при осадке от 20 миллиметров и более), это напряжение и принимают за предельное сопротивление.
В других случаях предельное сопротивление определяют по специальной формуле, которая учитывает предельное значение средней осадки здания и коэффициент перехода. Этот коэффициент зависит от водонасыщения грунта и изменяется в диапазоне от 0,2 до 0,8 от коэффициента водонасыщения.
Когда испытывать — тоже важно
Нельзя испытывать сваю сразу после устройства. Есть оптимальный срок отдыха, который определяют по специальной формуле. Он зависит от площади поперечного сечения зоны уплотнения, показателя текучести грунта и некоторых эмпирических коэффициентов. Формула достаточно сложная, но она дает конкретные сроки в сутках, и их нужно соблюдать.
Набивные сваи в пробитых скважинах: что будет с ними дальше?
Весь этот опыт — сотни объектов гражданского, промышленного и сельскохозяйственного строительства, десятилетия исследований, проверенные методики расчета — все это заслуживает оформления в виде государственного строительного руководства. Технология работает, экономит деньги и время, подходит для наших грунтов. Остается только расширить нормативную базу, чтобы больше проектировщиков и строителей могли уверенно использовать НППС в своей работе.
Компания ФУНДАМЕНТСПЕЦБУД обеспечивает выполнение каждого проекта на высочайшем профессиональном уровне. Доверьте нам фундамент и ваше здание будет надежным десятилетиями.
- Директор: +38 (0676) 50-90-41 и +38 (0532) 50-92-41;
- Бухгалтерия: +38 (0532) 50-90-41;
- E-mail: info@fsbud.com.
Также вы можете написать в мессенджеры: Telegram, Whatsapp и Viber. Следите за нашими страницами в Facebook и YouTube. Там мы публикуем полезную информацию о различных технологиях, примеры реализованных проектов и советы от наших инженеров.
