Винтовые сваи для вечномерзлых грунтов

Содержание

Фундаменты из винтовых свай в вечномерзлых (многолетнемерзлых) грунтах

Возможность устройства в вечномерзлых (многолетнемерзлых) грунтах фундаментов из винтовых свай предусмотрена СП 25.13330.2012. В соответствии с п. 6.3.9. данного нормативного документа «при устройстве свайных фундаментов в многолетнемерзлых грунтах допускается применять виды и конструкции свай, предусмотренные СП 24.13330, в том числе буронабивные, сваи-оболочки, а также составные (комбинированные) сваи из разных материалов».

При выполнении расчета винтовых свай в ВМГ, отнесенность их к группе вертикально нагруженных висячих свай позволяет использовать единые принципы расчета.

В то же время в соответствии с п. 7.3.5. СП 25.13330.2012 «расчет усилий в элементах фундаментных конструкций и реактивных давлений грунтов следует выполнять, как правило, численными методами на основании уравнений строительной механики с учетом зависимостей реактивных давлений от неравномерных осадок основания. При этом оттаивающее основание допускается рассматривать как линейно-деформируемый слой конечной толщины. Допускается применять другие расчетные схемы, в том числе с использованием вероятностных методов расчета, учитывающих статистическую неоднородность основания. При расчете оснований и фундаментов по деформациям среднее давление на основание под подошвой фундамента от основного сочетания нагрузок не должно превышать расчетного давления на основание R, определяемого в соответствии с СП 22.13330 по расчетным характеристикам оттаивающих грунтов».

Это подтверждает и опыт компании «ГлавФундамент». Было установлено, что расчеты численными методами демонстрируют лучшую сходимость с результатами полевых испытаний грунтов винтовыми сваями при действии статической вдавливающей нагрузки.

Для осуществления предварительных расчетов фундаментов из винтовых свай в вечномерзлых (многолетнемерзлых) грунтах необходимы:

инженерно-геологический разрез;
сводная таблица физико-механических и геокриологических характеристик грунта;
карта фактических материалов;
результаты измерений коррозионной агрессивности грунтов.

Винтовые сваи для вечномерзлых грунтов под фундамент в Москве

Винтовые сваи производства завода «Егоза» используются при создании:

трубопроводов фундаментов легких и каркасных сооружений, жилых зданий

Особенности и разновидности этого типа опор

Винтовые свайные конструкции для вечномерзлых грунтов представляют собой трубы, оснащенные литыми или сварными наконечниками определенных конфигураций. Главная отличительная особенность данных изделий заключается в уменьшенной ширине лопастей, по сравнению с аналогами, предназначенными для нормальных условий эксплуатации. Это позволяет равномерно и максимально эффективно распределять грунты вовремя ввинчивания свай, одновременно уплотняя слои почв и обеспечивая высокую несущую способность. Наконечник также видоизменен и производится не в коническом исполнении, а с заостренными концами, что также обусловлено спецификой эксплуатации.

По функциональному назначению сваи винтового типа для промерзлых грунтов различаются на следующие модификации:

Конструкции, предназначенные для периодически оттаивающих почв. Имеют более широкие лопасти, могут изготавливаться в различных габаритных исполнениях и диаметрах (в зависимости от предполагающейся нагрузки). В основном, устройство подобных свай осуществляется в летний период или при условии искусственного оттаивания грунта без необходимости предварительной подготовки скважин.

Конструкции, предназначенные для вечномерзлых грунтов. Требуется предварительно подготовленная скважина – на всю длину и по всему диаметру ствола сваи. Данный способ монтажа более трудоемкий, технически сложный, требует привлечения дополнительной спецтехники, но в ряде случаев он является единственно возможным для обустройства прочной и безопасной фундаментной основы.

Технология свайного фундамента исключает негативное воздействие на опоры вертикальных сил, что крайне позитивно сказывается на сохранении первоначальных структур грунтов, в которых, по сути, зафиксирована винтовая свая. Рекомендуемое погружение свайных конструкций выполняется на глубину не менее 4-8 метров, то есть ниже уровня возможного оттаивания вечномерзлой почвы. В итоге исключается проседание и перекашивание фундаментов даже при условии глубокого оттаивания почв, воздействия внешних агрессивных факторов.

Преимущества свай для вечномерзлых грунтов

Свайные фундаменты на вечномерзлых грунтах нашли широчайшее применение во многих сферах жизнедеятельности человека ввиду большого количества преимуществ:

Отсутствие «мокрых» бетонных работ.
Высокие показатели несущей способности.
Увеличенная устойчивость к критическим температурным режимам.
Стойкость к выдергивающим/сжимающим нагрузкам.
Полная минимизация вибраций в ходе эксплуатации.

Возможность неоднократного применения (демонтаж, монтаж свай осуществляется довольно легко и быстро).
Отсутствие необходимости в дорогостоящих и длительных карьерно-землеройных работах, что влечет за собой отсутствие потребности в большом количестве спецтехники, обслуживающего персонала, работников, организации подъездных путей.
Оперативное обустройство фундаментов и их подготовка к возведению сооружений (нет необходимости ждать, пока основа сможет достигнуть требуемой несущей способности).
Возможность монтажа в ограниченных условиях городской застройки или при наличии в непосредственной близости других объектов, воздушных, наземных и подземных коммуникаций, при сложных ландшафтных условиях.

В ходе производства винтовых свайных конструкций для вечномерзлых грунтов мы применяем только высококачественное сырье – легированную сталь и специальные металлические сплавы. Фирменные изделия в обязательном порядке подвергаются комплексной обработке и покрытию полимерными защитными составами. Это обеспечивает продолжительную и безупречную эксплуатацию свай даже, если они неоднократно демонтировались и устанавливались.

Преимущества сотрудничества с заводом «ЕГОЗА»

Мы всецело ориентированы на наших клиентов, как частных, так и коммерческих. Поэтому предлагаем купить винтовые сваи для вечномерзлых грунтов оптом и в розницу на взаимовыгодных, комфортных и полностью прозрачных условиях:

Объективное ценообразование. Мы являемся производителем свайных конструкций, поэтому не включаем в стоимость реализации каких-либо наценок или скрытых комиссий.
Поставки по всем регионам Российской Федерации и странам СНГ. Собственный автопарк позволяет доставлять фирменную продукцию, избегая посредников и сторонних организаций.
Пошаговая консультационно-информационная поддержка. Мы всегда готовы представить отчет о том, на каком этапе производство Вашего заказа.
Производство нестандартных свайных конструкций по чертежам клиента.

Звоните, пишите нам уже сейчас – мы создадим свайные фундаменты на вечномерзлых грунтах, которые будут безупречно служить на протяжении многих десятилетий.

Устройство свай в вечномерзлых грунтах: выбор типа и технология

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
Отделка фундамента камнем
Выбор цокольной плитки для фасада
Что такое цоколь
Как закрыть винтовые сваи
Сваи
Винтовые сваи для вечномерзлых грунтов Крайнего Севера
Население России, которое проживает в суровых районах Крайнего Севера, с очень сложными климатическими условиями, также нуждается в строительстве жилых домов и коммуникаций. В условиях вечной мерзлоты при возведении винтового фундамента, который сможет выдержать сложные северные условия, используют сваи с литым наконечником для вечномерзлых грунтов в виде “короны”. Фундаменты для мерзлых грунтах требуют особого подхода и для их производства используется особая технология.
Вечномерзлые грунты
Вечномерзлые грунты – это грунты, которые находятся в мерзлом состоянии более трех лет, а также имеют неустойчивую структуру, а при оттаивании, подвергаются приличной просадке в результате нарушений природной структуры.

Винтовые сваи для вечномерзлых грунтов
Сваи с литым наконечником для мерзлых грунтов, больше, чем прочие виды фундаментов, имеют способность сопротивляться силам морозного пучения. Устройство основания из свай под здания в условиях вечной мерзлоты, соблюдая необходимую технологию, гарантирует зданию устойчивость, прочность и долговечность.
Если сравнивать сваи для вечномерзлых грунтов с другими типами оснований, этот фундамент, имеет огромные преимущества:
Исключается необходимость разработки природного грунта в котловане, что достаточно тяжело выполнить в силу природных условий местности.

Свайные фундаменты в мерзлоте допускается возводить при любых погодных условиях, в любое время года.
Технология устройства свайных фундаментов (способ погружения) отличаеся простотой, доступностью.
Свайные основания в условиях мерзлоты обычно заглубляют на большую глубину, поэтому исключается опасность неравномерной осадки здания и опрокидывания конструкций.
Производство винтовых свай для мерзлоты
ООО “Литей” предлагает производство винтовых свай для вечномерзлых грунтов по приемлемым ценам и в сжатые сроки. Осуществляем отгрузку свай автотранспортом в районы Крайнего Севера.
Способ погружения винтовых свай в вечномерзлый грунт
Изобретение относится к строительству оснований и фундаментов в районах распространения вечномерзлых грунтов.

Погружение винтовых свай в вечномерзлые грунты вызывает большие затруднения вследствие их очень высокой прочности, значительно превышающей прочность немерзлых грунтов, в которых винтовые сваи преимущественно применяются.
Известен способ (прототип), заключающийся в предварительном пробуривании в вечномерзлом грунте лидерной скважины с диаметром, равным диаметру цилиндрического ствола винтовой сваи. Глубина скважины равна проектной глубине погружения винтовой лопасти в нижней части ствола. В эту скважину вставляют нижний конец ствола и завинчивают сваю. Предполагается, что ствол сваи проходит без сопротивления через лидерную скважину, и только винтовые лопасти прорезают прочный мерзлый грунт [Иродов М.Д. Применение винтовых свай в строительстве. Стройиздат. М., 1968. Стр. 15.].
Достоинством прототипа является выключение из работы лобового сопротивления нижнего конца ствола, что облегает погружение винтовой сваи в вечномерзлый грунт.
Недостатки этого способа:
— Равенство диаметра лидерной скважины диаметру цилиндрического ствола винтовой сваи невозможно достигнуть, т.к., например, для стальной трубы допускаются отклонения диаметра до 2,5% от номинального размера, и труба получается овальной. Больший размер овального ствола сваи с номинальным диаметром D превысит фактический диаметр D цилиндрической лидерной скважины, поэтому возникнет сопротивление грунта срезу при завинчивании ствола, и цель исключения трения боковой стенки ствола о грунт не будет достигнута.
— Трение поверхности винтовой лопасти о мерзлый грунт очень велико, и это значительно увеличивает сопротивление завинчиванию сваи. Однако в прототипе не предусмотрены мероприятия по уменьшению величины этого трения.
Целью изобретения является повышение возможности погружения винтовых свай за счет уменьшения сопротивления вечномерзлых грунтов их завинчиванию.
Цель достигается тем, что лидерную скважину пробуривают на несколько мм больше фактического максимального размера ствола сваи; все лопасти жестко соединяют со стволом сваи по одной винтовой линии; нижнюю лопасть изготавливают из двух жестко соединенных одновитковых частей: первой (заходной) части, толщиной Т, с диаметром лопасти, увеличивающимся снизу вверх по линейной зависимости до величины D, и верхней части, толщиной t, меньшей Т на несколько мм, изготавливаемой с постоянным диаметром лопасти d, меньшим D на несколько мм, остальные лопасти изготавливают толщиной t и диаметром лопастей d; после погружения винтовой сваи до проектной отметки узкое пространство между стволом сваи и стенками скважины заполняют заполнителем с последующим замораживанием до температуры окружающего природного вечномерзлого грунта; при этом в процессе завинчивания осевую нагрузку на сваю изменяют таким образом, чтобы величина трения грунта о лопасти была минимальной.
Цель изобретения достигается также следующими способами.
Верхнюю часть лидерной скважины, в пределах излишне прочного верхнего слоя вечномерзлого грунта, увеличивают до диаметра, превышающего максимальный размер лопастей сваи.
При отрицательной температуре наружного воздуха непосредственно перед погружением в грунт заходную часть нижней лопасти нагревают до положительной температуры.
Узкое пространство между стволом сваи и стенками лидерной скважины заполняют водой с положительной температурой, а уширение лидерной скважины заполняют вынутым при бурении буровым шламом.
Узкое пространство между стволом сваи и стенками скважины заполняют водяным паром под давлением с быстрым погружением паровой иглы на глубину до верхней лопасти многолопастной винтовой сваи или до половины глубины погружения однолопастной сваи с последующим быстрым прекращением подачи пара и удалением паровой иглы, а после этого уширение лидерной скважины заполняют вынутым при бурении буровым шламом.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается всей совокупностью изложенных признаков. Это позволяет сделать вывод о соответствии признаку «новизна».
Сравнение не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемый способ от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «существенные отличия».
На фиг. 1А изображена винтовая свая с двумя лопастями, погруженная в вечномерзлый грунт; на фиг. 1Б изображена винтовая свая, погруженная в вечномерзлый грунт со ступенчатой формой лидерной скважины; на фиг. 1В показан стык двух частей нижней винтовой лопасти; на фиг. 1Г показан поперечный разрез вечномерзлого грунта с винтовой сваей.
Описание способа
Завинчивание винтовых свай в очень прочные вечномерзлые грунты обычно производят в зимнее время, когда слабые поверхностные болотистые грунты, характерные для Крайнего Севера, полностью промерзают и способны выдержать вес тяжелой строительной техники. Температура верхнего слоя грунта 2 за этот период достигает до -25°С и ниже (фиг. 1А, 1Б). Завинчивание свай в такой слой для имеющейся в настоящее время строительной техники невозможно.
Предлагаемый способ учитывает специфические особенности вечномерзлых грунтов:
— сохранение винтовой формы воздушных пустот, образуемых в грунте после прохождения лопасти, при этом все винтовые лопасти жестко соединены со стволом сваи по одной винтовой линии;
— разогрев и местное частичное подтаивание мерзлого грунта при механическом или тепловом воздействии на него.
При завинчивании обычно необходимо преодолеть сопротивление очень прочного мерзлого грунта под нижним концом ствола сваи, по боковой поверхности ствола и при внедрении в грунт винтовых лопастей. В целях облегчения процесса погружения винтовой сваи в данном изобретении предлагается осуществить следующие мероприятия:
— Для исключения сопротивления грунта под нижним концом ствола сваи 1, по всей длине боковой поверхности ствола предлагается предварительно пробурить в грунте лидерную скважину 4 (фиг. 1А, 1Б и 1Г). Диаметр лидерной скважины 4 пробуривают на несколько мм больше фактического максимального размера ствола сваи 1, т.к. ствол из трубы фактически может иметь овальную форму поперечного сечения (см. выше). Оптимальным является диаметр скважины 4, определяемый по формуле: 1,025D_т+2 мм, где D_т — номинальный диаметр ствола.
— При очень низкой температуре верхнего слоя 2 мерзлого грунта иногда недостаточно крутящего момента машины для завинчивания сваи. В этом случае верхнюю часть лидерной скважины, в пределах излишне прочного верхнего слоя вечномерзлого грунта, увеличивают до диаметра, превышающего максимальный размер лопастей сваи, и завинчивание сваи начинают со дна этой уширенной лидерной скважины 5, опуская нижнюю винтовую лопасть на глубину с более высокой температурой и, следовательно, менее прочным грунтом (фиг. 1Б).
— В начальной стадии завинчивания винтовой сваи 1 обычно приходится врезаться нижней лопастью 7 в наиболее прочный поверхностный грунт с самой низкой температурой, поэтому нижнюю лопасть изготавливают из двух жестко соединенных сваркой одновитковых частей. Первую (заходную) часть 7 делают с диаметром лопасти, увеличивающимся снизу вверх по линейной зависимости до величины D, а верхнюю часть 6 изготавливают с постоянным диаметром лопасти d, меньше D на несколько мм. Толщину Т нижней заходной части лопасти 7 делают на несколько мм больше, чем верхней — t (фиг. 1В). Этот способ позволяет использовать прорезаемый заходной частью лопасти 7 толстый и широкий винтовой след толщиной Т и диаметром D. Для завинчивания в него без сопротивления верхней половины нижней лопасти эту часть лопасти делают не только тоньше, но и немного меньшего диаметра. След от завинчивания винтовой толстой заходной части можно использовать также для завинчивания следующих винтовых лопастей 8 с меньшей толщиной t и диаметром d для варианта многолопастных свай.
— Наличие узкого зазора между стволом сваи 1 и скважины 4 и наличие пустотного винтового следа в грунте после прохождения винтовых лопастей ослабляют несущую способность винтовой сваи в процессе эксплуатации. По этой причине после погружения винтовой сваи до проектной отметки узкое пространство между стволом сваи и стенками скважины желательно заливать заполнителем. В результате все воздушные пустоты заполняются, и несущая способность сваи повышается.
Заполнение можно осуществить заливкой в зазор между стенками лидерной скважины 4 и стволом сваи 1 воды с температурой, обеспечивающей ее прохождение до промерзания к нижней лопасти и заполнение пустот от следа винтовых лопастей.
Другим вариантом заполнения является подача в указанный воздушный зазор водяного пара под давлением, с быстрым одноразовым кратковременным погружением паровой иглы на глубину до верхней лопасти многолопастной винтовой сваи или до половины глубины погружения однолопастной сваи с последующим быстрым прекращением подачи пара после достижения необходимой глубины и удалением паровой иглы. После этого при наличии уширения 5 верхней части лидерной скважины 4 его заполняют вынутым при бурении буровым шламом или песком. Преимуществом этого способа является то, что при активном пропаривании под давлением мерзлый грунт частично оттаивает, пар конденсируется, и образовавшаяся разжиженная водогрунтовая смесь заполняет зазор вокруг ствола 1 и винтовые пустоты. Эта смесь после замерзания обладает большей прочностью, чем лед, поэтому несущая способность сваи повышается в большей степени, чем при первом варианте.
— В процессе завинчивания винтовой сваи на ее винтовую лопасть действует нормальная нагрузка R, приводящая к появлению очень больших сил трения S на верхней винтовой поверхности лопасти (фиг. 1Д). Предлагается исключить эти силы трения за счет осевой внешней нагрузки Р, передающейся машиной для завинчивания свай. Для этого осевую нагрузку Р на сваю в процессе погружения сваи изменяют таким образом, чтобы компенсировать до величины, близкой к нулю, действие силы R, возникающей в мерзлом грунте 3 при завинчивании лопасти 7 (фиг. 1Д). Это приведет к тому, что величина трения грунта 3 о лопасти 6 и 8 станет минимальной, близкой к нулю.
— При использовании машин для завинчивания свай с недостаточной величиной принудительной внешней вертикальной нагрузки Р возникает необходимость найти другие способы уменьшения сил трения на поверхности винтовой лопасти. Этого можно достичь тем, что при отрицательной температуре наружного воздуха непосредственно перед погружением в грунт заходную часть нижней лопасти нагревают до положительной температуры. Нагревание удобно производить, например, подачей горячего воздуха с высокой температурой через рукав (шланг) калорифера. Теплая поверхность лопасти позволяет создать между ее поверхностью и вечномерзлым грунтом тонкую прослойку водонасыщенного оттаявшего грунта с коэффициентом трения в 1,5-2 раза меньшим, чем у вечномерзлого грунта без подогрева. При дальнейшем завинчивании сваи повышенная температура лопасти стабилизируется и сохраняется за счет выделения тепла от трения при завинчивании лопасти.

Свайный фундамент в вечномерзлых грунтах
Содержание:
Свойства вечномерзлых почв

Доступные способы погружения

Технологические этапы

Особенности погружения

Бурение

Оттаивание

Выбор технологии погружения винтовых свай в мерзлый грунт определяется в процессе проектирования строительства на основе анализа свойств, состояния и глубины промерзания почвы, полученных в результате геологического исследования строительной площадки. При этом учитываются особенности будущей конструкции (величина предполагаемой нагрузки), диапазон среднегодовых температур, колебательная систематика и другие параметры.
Свойства вечномерзлых почв
Вечномерзлой считается порода, находящаяся в твердом состоянии более трех лет, которая характеризуется неустойчивой структурой и значительными просадками при оттаивании. Различают две ее части по вертикали:
деятельный слой — верхний пласт, способный частично оттаивать в летный период с последующим замерзанием осенью, что вызывает сезонное пучение, негативно влияющее на фундамент постройки;

вечномерзлый слой — непрерывно мерзлая толща может быть однородной или слоистой на основе смерзшихся пластов и/или льдистых включений, размывающихся подпочвенными водами.

В зависимости от климатических условий деятельные слои могут залегать до 4,0 м. При этом наибольшая толщина наблюдается в песчанике и осколочных скальных породах с большим количеством открытых пор. По типу деятельный пласт может быть сливающимся (промерзающим на всю глубину) или несливающимся, когда между ним и вечной мерзлотой имеется незамерзающая прослойка. Мерзлые толщи классифицируются на три группы: твердомерзлые (скальные), пластичномерзлые или сыпучемерзлые (рыхлые).

Доступные способы погружения
Особенности погружения свай в мерзлые грунты определяются с учетом конкретной ситуации и текущего состояния почвы. Существует несколько вариантов монтажа винтовых опор:
механизированная установка применяется при промерзании до 700 мм и предполагает использование дорогостоящего оборудования или особой грузоподъемной техники;

монтаж в лидирующие скважины производится при промерзании более 700 мм с предварительным размораживанием специальными иглами или другими устройствами;

забивание свай в скважины меньшего диаметра или без предварительной подготовки замерзшего грунта.

Два первых методы целесообразно применять при устройстве несущей конструкции на участках с твердомерзлой толщей, а третий способ чаще всего задействуют для пластичных типов почвы. При этом в целях максимальной экономии средств и сил следует использовать естественное состояние вечномерзлой структуры без нарушения ее свойств. Если в процессе монтажа производилось предварительное оттаивание, необходимо в кратчайшие сроки восстановить природные свойства пластов. Такой принцип способствует быстрому смерзанию поверхностей стоек с грунтом, позволяя им формировать повышенную несущую способность.
Технологические этапы
Погружение свай в твердомерзлую толщу планирует выполнение следующих операций:
исследование территории с последующим анализом геологических особенностей;

определение оптимальной технологии и диаметра винтовых свай с учетом результатов исследований и предполагаемой нагрузки;

земельные работы — размораживание (оттаивание) и/или бурение в соответствии с выбранной методикой;

устройство амортизирующих подушек реализуется путем поочередной засыпки в каждую скважину нескольких слоев крупного песка и мелкого щебня с тщательным уплотнением помощью специального приспособления или труб меньшего диаметра;

установка металлических столбов одним из доступных способов.

Заполнение пространства вокруг выступающих частей винтовых стоек, как правило, проводится с использованием бетонного, цементно-песчаного или цементно-глинистого раствора. Иногда применяется твердая материковая толща: скальные породы, щебень, крупнозернистый песок и пр.

Особенности погружения
На участках со среднегодовым диапазоном температур на глубине 5–10 м ниже –1,5 ⁰С при сооружении фундаментов в мерзлых грунтах чаще всего используется технология смерзания опорных стоек со структурой твердомерзлой толщи. Винтовые опоры погружают двумя методами: в предварительно устроенные скважины, либо в заблаговременно оттаявшую породу.
Бурение
Монтаж предполагает разметку территории и бурение с использованием спецтехники или особой установки. Оборудование располагается на шлаковой либо щебневой основе с возможностью оперативного смещения для предотвращения оползания пластов в процессе земельных работ. После устройства скважины ее заливают раствором в объеме, необходимом для заполнения пустот. На следующем этапе производится опускание стойки с последующим вытаскиванием обсадной трубы.
Оттаивание
Чаще всего размораживание реализуется с применением паровых игл, нижняя часть которых перфорирована. Горячая среда, подаваемая под давлением 0,6^±0,2 МПа из острия инструмента, разжижает замерзшую породу до текучей консистенции, куда постепенно погружается игла.
Скорость установки зависит от структуры участка, диаметра необходимой полости и требуемой глубины. При небольшом количестве льда процесс занимает до 3 часов, а при большом уровне насыщения влаги — до 8 часов. Опускание иглы производится с таким расчетом, чтобы обеспечить разжиженную зону, превышающую в 2–3 раза сечение опоры.
После опускания стойки в оттаявшую жижу происходит естественное смерзание поверхности трубы с вечномерзлой толщей. В результате винтовая опора быстро приобретает расчетные параметры несущей способности.

Устройство свай в вечномерзлых грунтах ⋆ Смело строй!
Люди селятся не только в южных районах и средней полосе, огромная часть населения нашей страны проживает в суровых районах Крайнего Севера, где очень сложные климатические условия. Но даже в таких районах жизнь не останавливается – растут города и поселки, где больше половины жилья возводится частным образом. В этом случае очень актуальным становится возведение фундаментных оснований, способных выдержать сложные условия. Тема этой статьи – фундаменты на вечномерзлых грунтах, их устройство и технология работ.
Вечномерзлые грунты: характеристики, свойства
Вечномерзлыми считаются такие грунты, которые находятся в мерзлом состоянии 3-х и более лет, они имеют неустойчивую структуру, при оттаивании подвергаются значительной просадке в результате нарушений природного структурного состояния.
Срез вечномерзлого грунта
Вечномерзлый слой разделяется на две части по вертикали:
Деятельный слой – поверхностный слой мерзлого грунта подвергается частичному оттаиванию во время летнего сезона и снова замерзает с наступлением зимы. Интенсивные процессы оттаивания и замерзания почвы вызывают пучение, что негативно сказывается на устойчивости и прочности зданий, построенных на этом грунтовом основании.
Мощность деятельного слоя зависит от климата местности и геологического состава залегающего грунта, может составлять от 0,3 до 4,0 метров, при этом при продвижении к югу, толщина деятельного слоя значительно возрастает. Наибольшей толщины поверхностный слой достигает в почвах, сложенных их песка и осколочных скальных пород, имеющих открытые поры.
Различают два типа деятельных грунтов:
Сливающиеся – в условиях зимних холодов почва деятельного слоя промерзает на всю толщину, и смерзается с вечной мерзлотой основания, на которое опирается.
Несливающиеся грунты – между деятельным грунтовым слоем и вечномерзлым материковым, существует незамерзающая перемычка.
Вечномерзлая толща – этот грунтовый слой принято подразделять на два вида:
Непрерывная мерзлая толща – состоит из сплошного однородного слоя мерзлого грунта.
Толща слоистая – представлена прослойками из смерзшихся почв, льдистых включений или слоев, которые размываются подпочвенными водами.
Вечная мерзлота может быть сложена из грунтов любого типа, среди которых наиболее широко представлены основные группы почв. Самый наименьший процент в мерзлотных почвах составляют скальные породы.
Твердомерзлый грунт
По состоянию вечномерзлые грунты принято подразделять на следующие виды:
Твердомерзлые – этот вид представлен смерзшимся песком, который в замерзшем состоянии приобретает все свойства и характеристики скального грунта.
Пластичномерзлые – состоят из глинистых пород, которые в результате глубокого промерзания, содержат замерзшую воду, и могут сжиматься при воздействии определенных нагрузок.
Грунты сыпучемерзлые – эту группу составляют песчаные и гравийные грунты, которые даже в замерзшем состоянии не скованы льдом, находятся в достаточно рыхлом состоянии.
Особенности фундаментов на вечной мерзлоте
Фундаменты на вечномерзлых грунтах требуют особого подхода, для их возведения применяется специальная технология. Уже в момент проектирования опорного основания в условиях вечной мерзлоты, следует предусмотреть ряд аспектов:
Разработка мероприятий по уменьшению возможных деформаций постройки.
Тщательный расчет глубины заложения фундамента.
Выбор вида фундаментного основания с учетом местных условий.
Технология возведения опоры здания, разработанная для строительства оснований здания в вечной мерзлоте (способ погружения опор).
Строительство дома в любых условиях – ответственный процесс, требующий тщательного выполнения строительных норм и правил, с особой тщательностью следует выполнять технологию работ. В условиях вечной мерзлоты к строительству зданий следует подходить еще более ответственно, выбирая подходящее основание для опоры постройки.
Свайные фундаменты
Оголовки свай для мерзлых грунтов
По сравнению с другими типами оснований, фундамент на вечной мерзлоте (свайный), имеет значительные преимущества:
Исключается необходимость разработки природного грунта в котловане, что достаточно тяжело выполнить в силу природных условий местности.
Свайные фундаменты в мерзлоте допускается возводить при любых погодных условиях, в любое время года.
Технология устройства свайных фундаментов (способ погружения) отличается простотой, доступностью.
Свайные основания в условиях мерзлоты обычно заглубляют на большую глубину, поэтому исключается опасность неравномерной осадки здания и опрокидывания конструкций.
Необходимо выполнять тщательные расчеты величины заглубления свайных опор, учитывая весь комплекс действующих факторов по геологическим и гидрогеологическим показателям, в том числе – глубины сезонного промерзания и оттаивания грунта.
Особое внимание следует уделять морозному пучению почв, которые возникают в пылеватых и глинистых почвах. Выпучивание замерзшей почвы чревато неравномерной осадкой при сезонном оттаивании верхних слоев мерзлой породы.
Свайные опоры в большей мере, чем другие виды фундаментных оснований, способны сопротивляться силам морозного пучения. Устройство основания из свай под здания в условиях вечной мерзлоты, соблюдая необходимую технологию, гарантирует зданию устойчивость, прочность и долговечность.
В настоящей статье рассмотрим подробно технологию возведения свайных фундаментов в районах вечной мерзлоты.
Буроопускные сваи
Каркас буроопускной сваи
Технология устройства фундаментов из буроопускных свай разработана специально для районов с вечномерзлыми грунтами.
Способ погружения опор включает выполнение основных технологических операций:
Погружение свай квадратного сечения в заранее приготовленную скважину, превышающую по размерам погружаемую опору.
Заполнение зазора между свайной опорой и стенками скважины бетонным раствором.
Свайные опоры, принимая нагрузку от веса здания и прочих воздействий, перераспределают ее на нижние слои почвы, а также на боковые поверхности, сжимаемые грунтом.
Промышленность выпускает прямоугольные буроопускные опоры из металла. Внизу ствола имеется уширение с закрепленным опорным элементом и ребрами жесткости. Между телом сваи и наконечником устанавливается специальная цилиндрическая вставка, которая определяет несущую способность всей опорной конструкции.
Допускается применять для устройства фундаментного основания сваи квадратного сечения и сваи-оболочки. Для повышения прочности последних опор, требуется выполнить бетонирование внутренней полости после завершения монтажных работ.
Габариты свайных опор принимаются согласно проектным расчетам. Для обеспечения повышенной прочности могут быть применены составные опоры, при условии их обязательного опирания на твердое основание.
Рекомендуем посмотреть видео, рассказывающее о процессе монтажа опор в мерзлых почвах.
Технология и способы погружения свай
Способ погружения свайных опор в мерзлые грунты при использовании технологии строительства оснований из буроопускных свай, включает следующие операции: Предварительное бурение скважин в вечномерзлом грунте.
Устройство амортизационной песчано-гравийной подушки – в скважину послойно засыпается крупный песок с проведением тщательного уплотнения слоев. Второй слой подушки выполняется из мелкого гравия или щебня мелкой фракции. Устройство песчано-гравийной подушки предполагает выполнение тщательного уплотнения слоев песка и щебня.
Способ уплотнения подушки состоит в следующем: с большой высоты в скважину опускается фундаментная опора квадратного сечения, которая уплотняет слой песка или щебня.
Погружение металлической сваи в подготовленную скважину (существует специальная технология).
Заполнение пазух свайного фундамента грунтом или раствором – устройство основания под здание в вечномерзлых грунтах предполагает заполнение пространства вокруг наружных поверхностей свайной опоры мерзлым материковым грунтом; цементно-песчаным или цементно-глинистым раствором.
При заполнении пустого пространства раствором, важно помнить, что состав должен заполнить скважине не более 1/3 от ее глубины.
Посмотрите видео, как производится установка буроопускных опор.
Способ погружения свайных опор в мерзлые грунты выбирается в зависимости от комплекса условий, которые включают состояние мерзлых грунтов. В зависимости от ситуации, могут применяться следующие варианты погружения опор:
Механизированная установка опор – при этом варианте буроопускные опоры монтируются в скважины при помощи специальных механизмов. Способ монтажа опор нельзя назвать экономичным, так как привлекается дорогая грузоподъемная техника.
Устройство фундаментного основания методом погружения свай в предварительно оттаянный грунт (оттаивание проводится специальными иглами с помощью пара или электричества). Этот способ отличается сложностью и сопряжен с высокими затратами.
Монтаж свай в скважины заведомо меньшего диаметра (бурозабивной способ).
Забивка свайных опор в вечномерзлые грунты без проведения предварительной подготовки.
Два первых способа применяются в твердомерзлых грунтах, технология забивного погружения свай применяется обычно в мерзлых пластичных грунтах. Каждый способ имеет свои особенности, преимущества и недостатки, выбирая технологию погружения свай, следует всесторонне оценить существующие условия строительства.