Погружение сваи, когда необходимо расположить отметку головы сваи ниже отметки дневной поверхности грунта, называется додавливанием или добивкой (в зависимости от применяемого оборудования).

Первый раз с такой задачей я столкнулся в 2007 году при строительстве металлургического завода «Северсталь» в г.Балаково Саратовской области.

Сваи под землю погружались методом забивки с помощью копровой установкой. Применение добивки  выполнялось по требованию Заказчика для снижения затрат на разработку грунта и было обосновано стесненными условиями площадки. Фундамент под технологическое оборудование имел небольшой размер в плане, по расчетам требовал свайного основания и располагался на 5 метров ниже фундаментов каркаса здания. В стандартной ситуации для работы копра необходимо было бы разработать котлован  габаритами в 3 раза больше фундамента, сделать пандус для спуска техники в котлован, а после забивки свай послойно выполнить обратную засыпку котлована сухим грунтом и выполнить его трамбование.

В целом с работой мы справились, но она была сопряжена с большой трудоемкостью именно в части добивки свай. После забивки сваи до уровня грунта на ее голову устанавливался добойник — стальная труба, через которую свая допогружалась ниже грунта. При этом было практически невозможно  выдержать его вертикальность, которая терялась за счет шарнирного опирания добойника на сваю, а также на оголовник дизель-молота.После погружения (забивки) сваи до проектной отметки приходилось с помощью дополнительной техники (автокрана) извлекать трубу-добойник из земли, как «мертвый груз», что, конечно же,  сопровождалось  нарушением правил промбезопасности.

Погружение сваи ниже земли копровыми установками очень сложный и дорогостоящий процесс. Сваебойщики очень не любят такие сваи, потому что резко снижается производительность и как следствие зарплата, поэтому чаще всего они вынуждают Заказчика раскапывать котлован даже ради небольшого фундамента, либо требуют закупать сваи большей длины, чтобы после разработки грунта лишний кусок сваи срубить и утилизировать.

Другое дело, если говорить о додавливании свай сваевдавливающими гидравлическими установками типа Sunward ZYJ. Данные установки изначально рассчитаны, как на вдавливание свайных элементов, так и на их извлечение. Конструкция машины включает в себя гидравлические цилиндры, которые работают вниз с максимальным усилием, а вверх с усилием на 60-70% ниже, но при этом его достаточно, чтобы извлечь додавливатель из грунта. Додавливатель-это стальной элемент, который имеет сечение такое же, как у погружаемой сваи. Он устанавливается на голову сваи, когда свая выходит из зажимающего устройства (1,5-2 метра выше грунта). За счет жесткого зажима додавливателя в устройстве вдавливания отсутствуют вертикальные искривления, как это происходит с копрами при забивке свай.

Существует много примеров необходимости и/или целесообразности применения додавливания свай под землю. Рассмотрю лишь некоторые из них:

1. Строительство гостиницы «Киевская» в г. Москве. Фундамент располагался на сваях, расположенных на 6-ти метровой глубине, при этом размер здания составлял всего 10*30 метров. В основании были песчаные грунты с прослойками мягкопластичных суглинков. Для прорезания песков необходимое усилие по расчету составляло 160-180 тонн (позже оно подтвердилось фактически), а лидерное бурение не могло помочь, потому что лидерные скважины в водонасыщенных песках моментально оплывают. Принято решение использовать для производства работ сваевдавливающую установку с максимальным усилием вдавливания 320 тонн (усилие вдавливания на консольном столе — 180 тонн). Размеры установки (12*10 метров) не позволяли её спустить в котлован. Следует также отметить, что пятно застройки было с двух сторон ограниченно действующей автомобильной дорогой, а с другой стороны — существующим зданием, поэтому расширить котлован до необходимых для работы установки размеров не представлялось возможным.
2. Строительство офисного центра с подземной автостоянкой в г. Нижний Новгород. Аналогичная ситуация: центр города, пятно застройки ограничено с двух сторон автомобильной дорогой с трамвайными путями, фундамент расположен на 10-ти метровой глубине. Ограждение котлована имеет двухъярусную распорную систему, при этом пандус для съезда техники в котлован должен быть 40 метров в длину. Иного варианта погружения свай, кроме как с поверхности, даже не рассматривалось. Компания «Базис» погрузила сваи установками Sunward ZYJ-320 в проектную отметку при помощи 13-ти метрового додавливателя. Кроме этого на объекте задавили трубный шпунт ограждения котлована из 530-й трубы. Близлежащий памятник архитектуры не пострадал (жилой дом (конец XIX века, ул. Ильинская, 87 (литер А), приказ от 12 мая 1999 года № 4-ОД).

 

 

Но нельзя забывать и о том, что погружение свай с отметки дневной поверхности грунта требует от подрядчика высокой культуры производства. Назову основные сложности, которые возникают при додавливании свай.

1. Необходимо обеспечить строгое соблюдение вертикальности сваи при вдавливании, так как даже малейшее отклонение от вертикальности в итоге приводит к большим отклонениям свай в плане на проектной отметке, причем чем больше глубина додавливания сваи ниже земли, тем большее отклонение будет иметь свая. Данная проблема решается специалистами BASIS непрерывным геодезическим мониторингом погружения сваи, начиная с момента ее установки в зажим СВУ и заканчивая додавливанием под землю. Причем мониторинг необходимо вести в двух плоскостях и, соответственно, двумя высокоточными приборами.
2. Для извлечения додавливателя из земли требуется приложить к нему большие усилия – до 80тн. В глинистых грунтах оно выше за счет высокого удельного сцепления, а в песчаных — ниже. Существует множество вариантов снижения сопротивления додавливателя по боковой поверхности. Компания «Базис» использует самый оригинальный способ из возможных, не увеличивающий при этом стоимость погружения свай.
3. Требуется точная нивелировка головы сваи, расположенной ниже земли. Сложность возникает из-за того, что очень часто после извлечения додавливателя из грунта, скважина осыпается и поставить нивелирную рейку на голову сваи становится невозможно. Данную проблему возможно устранить, используя для нивелировки непосредственно тело додавливателя, который уперт в голову сваи. Самое главное — это контролировать погружение сваи в постоянном режиме, потому что существует вероятность, как недопогружения сваи, так и перепогружения. И в том и другом случае возникает необходимость дополнительных работ, либо в срубке и утилизации сваи, либо в наращивании.
4. Четкий камеральный учет погруженных свай. Визуальное отсутствие погруженных свай и квалифицированного учета может привести не только к повторному погружению сваи в одну и ту же точку, но и выявлению отсутствующих свай уже после разработки котлована. Квалифицированный персонал и некоторые профессиональные секреты позволяют специалистам BASIS снять данный вопрос.
5. Статические испытания «подземных» свай. При испытании необходимо контролировать осадку сваи, при этом приборы, измеряющие осадку, имеют точность измерений 0,01мм. В случае, если тело сваи расположено глубоко под землей, даже использование проставочных элементов между системой нагружения и головой сваи может привести к очень высокой погрешность при измерениях осадок. А у проставочных элементов еще существует боковое сопротивление, которое также необходимо учесть при испытании и исключить его влияние при камеральной обработке результатов данных полевых испытаний. Мы провели больше десятка «подземных» статических испытаний грунтов натурными сваями прежде, чем научились делать эту работу «на отлично» с первого раза.

Но не везде и не всегда додавливание свай с существующей поверхности грунта является экономически целесообразным. Самый свежий пример из нашей практики – устройство свайного поля при строительстве общежития <>. Кто-то из наших коллег, спеша блеснуть квалификацией и быстрее приступить к работам на объекте, внушил Заказчикам, что погружение свай с дневной отметки поверхности всегда приводит к сокращению земляных работ, работы можно начать немедленно и вообще «это современно и технологично».

Согласно рабочей документации необходимо было выполнить работы по устройству свайно-плитного фундамента. Сваи сечением 350*350мм, расстояние в свету между сваями — 700 мм, само свайное поле сплошное, под плитный фундамент. При этом отметка головы сваи должна располагаться на глубине 3-5 метров ниже отметки грунта.

Как и везде в Москве в основании здания, в зоне расположения острия сваи, залегали весьма плотные пески. Технологи BASIS, выполнив соответствующие расчеты, дали заключение, что сваи, погруженные методом статического вдавливания с усилием до 180 тонн, понесут требуемую нагрузку при сокращении длины на 2-4 метра. Увеличение усилия вдавливания эффекта не принесет – сваи, пройдя еще 0,5-0,75 метра, будут разрушаться по материалу. Мы предложили Заказчику наиболее целесообразный с экономической точки зрения вариант — выполнить поэтапную разработку котлована (ведь 100% разработки грунта при наличии в основании монолитной плиты все равно не избежать) с параллельным погружением свай с отметки дна котлована. К сожалению, были не услышаны. К работе приступали наши коллеги.

По требованию Заказчика вдавливание свай производилось с существующей отметки грунта. Мы дважды заезжали на площадку — как и предполагалось, при производстве работ возникли массовые отказы (недопогружение) свай от 1,5 до 4-х метров. В итоге после погружения свай у Заказчика возникнет проблема с откопкой котлована. Разработку грунта необходимо будет выполнять послойно экскаватором с маленьким ковшом, попутно несколько раз срубая отказные сваи. Производительность экскаватора при таких работах очень низкая, а стоимость данных работ — высокая. Кроме того, в потери спишется приличная стоимость материалов – а это минимум 15% стоимости купленных Заказчиком и завезенных на строительную площадку свай, которые еще надо будет опять же за деньги утилизировать.

Очевидно, что конкретно в этом случае применение додавливания оказалось экономически нецелесообразным. Наиболее компромиссным и бюджетным способом в данной ситуации, когда к работам надо приступать немедленно, а котлован копать долго, явилось бы производство геотехнических изысканий с дневной отметки, а погружения свай – с отметки дна котлована.

Надеюсь, что моя статья поможет Заказчикам компетентно и очень внимательно анализировать применимость данной технологии погружения свай «под землю». Как правило, уловив что у Заказчика горят сроки, ее настоятельно советуют Подрядчики, сваевдавливающее оборудование рассчитано на 120-240 тонн нагрузки и не может крайним столом выдать необходимое усилие для погружения свай в московские пески.