Забивные сваи: технология, оборудование, лидерные скважины

Что такое забивные сваи

Забивные сваи — готовые сваи заводского изготовления, которые погружают в грунт без его выемки: ударами молота, вибрацией, вдавливанием или завинчиванием. В узком, бытовом смысле забивными называют железобетонные сваи, которые бьют копром. Грунт вокруг ствола и под остриём при забивке уплотняется, поэтому при той же длине забивная свая часто несёт больше, чем буровая того же сечения.

СП 24.13330.2021 относит к забивным сваи, погружаемые молотами, вибропогружателями, вдавливающими и завинчивающими устройствами, в том числе с установкой в лидерные скважины. В этой статье речь в основном о забивке молотом — самом распространённом способе для ж/б свай. Остальные методы сравниваются в статье о способах погружения в нашем разделе статей о сваях и шпунте.

Виды забивных свай

Марка ж/б сваи по ГОСТ 19804-2012 читается так: в обозначении С100.30-8 буква С — свая сплошная квадратного сечения, 100 — длина в дециметрах (10 м), 30 — сторона сечения в сантиметрах, последняя цифра — вариант армирования. Массу легко прикинуть: 0,3 × 0,3 × 10 = 0,9 м³ бетона, около 2,25 т. Свая С120.40 — уже 1,92 м³ и около 4,8 т. От массы сваи зависят и копёр, и молот.

Копёр для забивки свай

Копёр для забивки свай — это машина, которая поднимает сваю, удерживает её вертикально или под заданным углом и направляет молот по оси. Основа копра — мачта с направляющими, по которым ходит молот, лебёдки для подъёма сваи и молота и механизм наклона мачты.

Типы копровых установок

• Самоходные копры на гусеничном ходу. Специализированная машина для больших свайных полей: высокая мачта, сваи длиной 12 м и больше, быстрые перестановки.
• Копры на базе трактора. Классическая отечественная схема для свай средней длины; в ГЭСН есть отдельные расценки на забивку «дизель-молотом копровой установки на базе трактора».
• Навесное копровое оборудование на экскаватор. Мачта с гидромолотом на стреле. Мобильнее, удобна на небольших объектах и в стеснённых условиях.
• Крановые схемы. Молот подвешен на кране, свая идёт в направляющей. Применяют на воде и для нестандартных свай.

Машину для забивки свай подбирают по длине и массе сваи, высоте мачты, требуемой энергии молота и условиям площадки: несущей способности грунта под гусеницами, расстоянию до зданий, ЛЭП над зоной работ. Высота мачты должна быть больше длины сваи с молотом и наголовником, иначе длинные сваи придётся делать составными.

Молоты: дизельные и гидравлические

Молот — рабочий орган копра. От его энергии удара и массы ударной части зависит, дойдёт ли свая до отметки и не разрушится ли она по дороге.

• Дизель-молоты трубчатые. Самые распространённые для ж/б свай: высокая энергия удара, работают в плотных грунтах. Капризны в слабых грунтах, где свая «уходит» от удара и двигатель плохо заводится, и на морозе.
• Дизель-молоты штанговые. Легче и проще, для коротких и лёгких свай.
• Гидромолоты. Энергию удара регулирует оператор: в начале погружения бьют слабо, чтобы не сколоть голову сваи, в плотном слое — на полную энергию. Меньше дыма, стабильнее работа, но дороже оборудование.
• Паровоздушные. Исторический тип, на современных площадках практически не встречается.

Молот подбирают расчётом по энергии удара, которая нужна для погружения сваи с расчётной несущей способностью, и с учётом массы сваи с наголовником. Слишком лёгкий молот «отскакивает» от тяжёлой сваи и даёт ложный отказ, слишком тяжёлый разрушает голову и ствол. Наголовник с прокладкой из дерева или полимера смягчает удар и центрирует молот на свае.

Технология забивки свай по этапам

1. Подготовка. Планировка площадки, проверка подземных сетей, раскладка свай у мест погружения в порядке забивки.
2. Разбивка. Геодезист выносит оси и точки свай; их закрепляют на местности.
3. Лидерные скважины, если их требует проект: бурят перед копром на толщу насыпи, мёрзлого или плотного слоя.
4. Подъём и наводка сваи. Копёр поднимает сваю, заводит её в направляющие и ставит на точку. Надевают наголовник, проверяют вертикаль.
5. Начальная забивка. Первые удары — с малой энергией, пока свая не войдёт в грунт на 1–2 м и не станет устойчиво.
6. Забивка до отметки. Работа на полной энергии, запись числа ударов на каждый метр в журнал погружения свай.
7. Замер отказа. На последнем залоге фиксируют отказ и сравнивают с расчётным.
8. Контрольная добивка свай, не давших расчётного отказа, после «отдыха».
9. Срубка голов до проектной отметки и исполнительная схема свайного поля.

Порядок забивки на поле задаёт ППР. Обычно сваи бьют от центра к краям или от существующего здания наружу: вытесняемый грунт уплотняется и может выдавливать вверх уже забитые сваи, а если идти к зданию, он давит на его фундаменты. Поднятые сваи добивают повторно.

Отказ, «отдых» и испытания

Отказ — погружение сваи от одного удара, его считают как среднее по залогу — серии ударов, число которых задают нормы и ППР. Расчётный отказ определяет проект по энергии молота и требуемой несущей способности. Если свая дошла до отметки и дала отказ не больше расчётного, она считается погружённой.

Ложный отказ

Бывает, что свая перестаёт идти задолго до отметки. Причин несколько: плотная прослойка, валун, промёрзший слой, временный рост сопротивления в плотных мелких песках. Часть причин временная, часть — нет. По СП 45.13330.2017 (п. 12.1.4) лидерные скважины или подмыв предусматривают, когда отказ меньше 0,2 см. Если такая картина повторяется на пробных сваях в одном и том же слое, лидер закладывают по всему полю, а не срубают недобитые сваи.

«Отдых» и контрольная добивка

После забивки грунт вокруг ствола восстанавливает структуру. В глинистых грунтах сопротивление после выдержки обычно растёт, в некоторых песках может снизиться. Поэтому сваи, не давшие расчётного отказа, добивают контрольными ударами после «отдыха», а несущую способность подтверждают испытаниями по ГОСТ 5686-2020 — статическими или динамическими, по программе, которую утверждает заказчик.

Лидерные скважины под забивные сваи

Лидерная скважина под забивную сваю — скважина по оси сваи диаметром не больше её стороны. Её бурят перед копром, чтобы свая прошла насыпь с бетоном и кирпичом, мёрзлый слой или плотную глину без скола головы, отклонения и ложного отказа. Ниже забоя лидера сваю добивают в ненарушенный грунт.

Коэффициенты действуют, если нижний конец сваи заглублён не менее чем на 1 м ниже забоя лидера. Чем шире лидер, тем легче забивка, но тем меньше трение по боковой поверхности в расчёте. Поэтому диаметр и глубину лидера назначает проектировщик, а СП 45.13330.2017 (п. 12.1.1) допускает лидерное бурение по согласованию с проектной организацией.

На практике лидер под сваю 300×300 бурят диаметром 250 мм, под 400×400 — 250–350 мм, на глубину мешающего слоя. Ямобур бурит такие скважины на 3–12 м от 500 ₽/м и проходит 40–80 скважин глубиной 6–8 м за смену, экскаватор с гидробуром — до 18 м. Скважины бурят на захватку, которую копёр закроет за смену, чтобы в песках они не осыпались. Подробнее о диаметрах, технике и ценах — на странице лидерное бурение под сваи.

Забивка зимой и в сложных грунтах

Зимой забивка возможна, но мёрзлый слой меняет картину. Промёрзший грунт работает как плита: свая с трудом проходит первые метры, а удары, которые грунт обычно гасит, сильнее передаются на голову сваи и на соседние фундаменты. Самый надёжный приём — пробурить лидер на глубину промерзания: шнек проходит мёрзлый слой так же, как талый, и цена бурения за метр зимой не меняется. Дальше свая идёт в талом грунте обычным режимом.

Для дизель-молотов зимой важна и техника: на морозе они заводятся хуже, поэтому в ППР закладывают прогрев или гидромолот. Сваи перед забивкой очищают от наледи, а лидерные скважины бурят непосредственно перед погружением, чтобы их не заносило снегом и не прихватывало морозом.

Забивка рядом со зданиями и сетями

Удары молота передаются через грунт на соседние фундаменты, а уплотнение грунта при погружении может вызвать подъём или осадку поверхности рядом. Чем ближе здание и чем хуже его состояние, тем строже ограничения. Проект оценивает динамическое воздействие расчётом и назначает меры:

• погружение свай в лидерные скважины, чтобы сократить число ударов;
• гидромолот с пониженной энергией удара в зоне влияния;
• порядок забивки от здания наружу;
• геодезический мониторинг осадок и трещин соседнего здания;
• замену забивки на вдавливание или буровые сваи у самой стены.

Отдельное требование — к подземным сетям. По СП 45.13330.2017 (п. 12.1.3) сваи не погружают ближе 5 м к стальным трубопроводам давлением до 2 МПа, а шпунт — ближе 1 м. Положение сетей до начала работ уточняют по плану и шурфами.

Шум — ещё одно ограничение в жилой застройке. Забивку обычно ведут только в дневные часы, а в плотных кварталах проект сразу выбирает безударный способ.

СП на забивку свай и винтовые сваи

Отдельного свода правил только на винтовые сваи нет. Их проектируют по тому же СП 24.13330.2021, а к самим сваям — диаметру ствола, лопасти, толщине стенки, защитному покрытию — применяют ГОСТ Р 59106-2020. Ссылаться на него в ТЗ на забивку ж/б свай или на буровые работы не нужно: это стандарт на изделие, а не на технологию. Про монтаж винтовых свай — на странице винтовые сваи с монтажом.

Забивка свай в смете

В сметах свайные работы считают по сборнику ГЭСН 81-02-05-2022. Лидер и погружение — разные позиции с разными единицами измерения.

В закупках забивка часто идёт комплексным лотом: «Поставка, лидерное бурение, забивка и проведение испытаний пробных железобетонных свай». Генподрядчик, выигравший такой лот, обычно делит его между поставщиком свай, буровой бригадой, свайщиками и лабораторией. Поэтому в КП каждого участника важно давать цены в единицах сметы: лидер в метрах, погружение в кубометрах, испытания — за сваю, — тогда сводная смета собирается без пересчётов и споров при приёмке объёмов.

Плюсы, минусы и альтернативы

Если забивка невозможна, рассматривают вдавливание — тех же свай, но без ударов, — или буровые сваи, которые устраивают в скважине без динамики: о них на странице буронабивные сваи. Для частного дома, где нагрузки небольшие, чаще выбирают свайный фундамент под ключ на буровых сваях с ростверком. Другие материалы по теме — в статьях ФирмаСтрой о свайных работах.