Машинные методы закручивания винтовых свай: оборудование и технологии

Монтаж винтовых свай может осуществляться как вручную, так и с использованием механизированного оборудования. Ручной способ требует участия бригады из нескольких человек, в то время как машинный метод основан на применении специальных агрегатов. Использование техники для закручивания свай позволяет повысить производительность работ примерно в два раза. Механизация особенно актуальна при установке длинных свай, требующих глубокого погружения, или элементов с большим диаметром ствола.

Технология и принцип закручивания винтовых свай

Погружение винтовой опоры в грунт представляет собой комбинированный процесс, сочетающий вкручивание и одновременное вдавливание.

Конструкция стандартной винтовой сваи включает в себя несколько ключевых элементов:

• Ствол: Основная несущая часть, которая может состоять из направляющего участка с лопастями и удлинителя. Удлинитель часто представляет собой сборную конструкцию из муфт и дополнительных секций ствола.
• Винтовые лопасти: Несущие элементы, которые, вращаясь, обеспечивают погружение и уплотнение грунта.
• Наконечник: Заостренный литой элемент в нижней части сваи, оснащенный винтовыми крыльями для эффективного прохождения грунта.

В процессе закручивания свая проходит через различные слои почвы, что может вызывать незначительные отклонения от вертикали. Однако по сравнению с забивными или инъекционными методами, винтовой способ отличается меньшей погрешностью монтажа. Иногда процесс может остановиться из-за встречи с естественными препятствиями: крупными корнями, валунами или плотными прослойками грунта.

Такая остановка, или «стопор», означает, что свая достигла слоя с высоким сопротивлением. Если глубина погружения на этом этапе соответствует проектной, это является хорошим признаком — опора достигла несущего пласта. Если же глубина недостаточна, сваю извлекают и устанавливают на новом месте, не пытаясь повторно использовать тот же канал.

Специализированное оборудование для механического монтажа

Механизированная установка для закручивания свай выполняет три основные функции: надежно захватывает ствол, удерживает его в заданном положении и плавно ввинчивает лопасти в грунт. Чаще всего сваи устанавливают вертикально, но при необходимости технология позволяет задавать угол наклона до 45 градусов.

Типичная установка состоит из следующих компонентов:

• Базовая платформа: Шасси на колесах или гусеницах для перемещения по площадке.
• Стабилизирующие домкраты: Обычно четыре гидравлических домкрата для фиксации машины в рабочем положении.
• Захватное устройство: Гидравлический механизм для удержания сваи.
• Привод вращения: Обеспечивает необходимое усилие для закручивания и контролирует угол установки.
• Пульт управления: Центр контроля за всеми операциями.

Вращательное усилие от привода передается на наконечник сваи, и лопасти, врезаясь в грунт, начинают её погружение. Ключевое значение имеет прочность наконечника, поэтому его изготавливают литым из высокопрочных сплавов. Гидравлическая система способна преодолевать сопротивление грунта, включая встречу с камнями, без деформации приварных лопастей. Важно, что процесс вкручивания не разрыхляет, а, наоборот, уплотняет грунт вокруг ствола, создавая надежную основу.

Использование мотобура для установки свай

Перед началом работ с мотобуром проводят разметку и подготовку площадки. Этот инструмент позволяет добиться точной вертикальной установки сваи, но для работы, как правило, требуется два человека. Диаметр шнека бура должен быть меньше диаметра сваи, чтобы обеспечить надежный захват и избежать перекоса.

Монтаж начинают с угловых свай, которые погружают до проектной отметки или до достижения плотного слоя грунта. Промежуточные сваи можно устанавливать на меньшую глубину, если они встречают непреодолимое сопротивление, но в таком случае может потребоваться увеличение их количества.

Работа с мотобуром имеет свои особенности:

• На каменистых грунтах сверление ведут на низких оборотах, стараясь извлечь крупные включения.
• При заклинивании шнека используют реверс.
• Оператор должен занимать устойчивое положение на случай резкой остановки.
• Шнек необходимо регулярно очищать от налипшего грунта.
• Для прохождения особо твердых пород используют шнеки с карбидными напайками.

Мотобур эффективен на большинстве типов грунтов. Параметры самих свай (диаметр, шаг и угол наклона лопастей) подбираются индивидуально в зависимости от расчетной нагрузки и геологических условий.

Классификация мотобуров и этапы монтажа

Выбор мотобура зависит от категории грунта. Агрегаты классифицируют по типу двигателя и мощности.

• Легкие ручные модели (до 3.5 л.с., ~11 кг): Предназначены для одного оператора и работы на мягких грунтах (1-2 категории).
• Полупрофессиональные модели (до 7 л.с., ~30 кг): Для плотных грунтов часто требуется два человека. На легких почвах с управлением справится один оператор.
• Двухблочные мотобуры (5-8 л.с., ~80 кг): Двигатель и буровая часть соединены штангой, которая гасит вибрацию. Высокая точность и возможность работы в одиночку даже при высоком сопротивлении грунта.
• Гидравлические мотобуры (11-15 л.с.): Применяются на грунтах 2-3 категории. Мобильны, часто представлены отечественными моделями, например, марки «Айрон».

Закручивание свай с помощью ямобура

Ямобур — это производительная установка для массового монтажа свай. С его помощью бригада может установить до 30 свай за смену.

Технологический процесс включает три этапа:

1. Фиксация гидравлического вращателя в стволе сваи с помощью штифта.
2. Точное позиционирование сваи в точке установки.
3. Непосредственное ввинчивание в грунт.

Ямобур отлично работает в сложных и стесненных условиях, преодолевая крупнообломочные породы. Его можно использовать на обводненных участках, склонах и в любое время года. Агрегат обеспечивает монтаж с минимальными отклонениями, соответствующими нормам.

Благодаря относительно компактным размерам, ямобуры применяют на дачных и приусадебных участках. Они могут оснащаться бензиновым или электрическим двигателем и комплектуются набором сменных наконечников для разных грунтов и режимов работы.

Применение ручного механизированного инструмента («Мясорубки»)

«Мясорубка» — это народное название ручного усилителя крутящего момента (УКМ), адаптированного для закручивания свай. Конструкция включает привод и систему рычагов для передачи вращения на оголовок сваи.

В качестве привода часто используют мощную дрель (от 2 кВт) с функцией реверса, работающую от генератора. Более надежной, но и более дорогой альтернативой является гидравлический двигатель. Редуктор в такой системе увеличивает крутящий момент и снижает обороты. Для эффективной работы требуется усилитель с моментом не менее 4500 Н·м и передаточным числом около 1:60. Подшипниковые узлы нуждаются в регулярной смазке, особенно после установки 20-30 свай.

Ручной немеханизированный способ монтажа

Простой ручной сваекрут можно изготовить самостоятельно из металлической пластины, арматуры и отрезков труб. Пластину сваривают в форме «стакана», к которому крепят рычаги из труб. Чем длиннее рычаги, тем легче закручивать сваю, но для работы всё равно потребуется несколько человек.

Особенности ручного метода:

• На установку одной сваи уходит около 30 минут, что позволяет за день смонтировать фундамент для небольшой постройки.
• Метод применим на неровных участках и склонах.
• Нагрузку на фундамент можно прикладывать сразу после монтажа всех свай.

Для закручивания в технологические отверстия в оголовке сваи вставляют лом, на который надевают трубы-рычаги. Контроль вертикальности ведут с помощью магнитного уровня. Допустимое отклонение не должно превышать 1.5°, так как больший перекос может привести к скрытой деформации и проблемам в процессе эксплуатации сооружения.