Работа фундамента зависит от метода установки и материала оконечности сваи, с помощью которой шпунты крепятся к ростверку или сплошной плите. Оголовок сваи обеспечивает прочность, долговечность эксплуатации осевой опорной конструкции. В винтовых, набивных и забивных элементах применяются комбинации бетона и стали, древесины и металла. В некоторых случаях система опорных свай вместе с оголовками не находит конкурентов.
Описание оголовка сваи
Свая является стержневой деталью, которая передает усилия от надземной части строения на грунт с помощью пяты и боковой площади. Верхняя часть называется оголовком, она надежно фиксируется к шпунту. Габариты и форма верхушки бывают разными в зависимости от установки связующей балки и монолитного основания.
На поверхности оголовка выполняется сварка:
- приваривается к площадке стакан;
- крепятся усиливающие детали (косынки).
Прочность свайной головки проверяется инструментальным измерением и визуальным осмотром с выявлением дефектов. На ответственных объектах применяется метод ультразвуковой диагностики и капиллярной глубинной дефектоскопии.
Устройство и назначение
Вершина опорной сваи поддерживает плиту и выставляется в одной горизонтальной плоскости с помощью лазерного уровня или нивелира. Нарушение отметок монтажа негативно сказывается на несущей прочности всего фундамента. Оголовники на сваи срезаются или срубаются после окончания забивных работ, т.к. выравнивать головки в одном положении при заглублении трудно.
Вершины стержней выполняют функции:
- закрепляют ростверки в монтажном положении;
- фиксируют общий каркас с помощью соединительных связей.
Величина оконечности зависит от размера сваи и удельного веса материала ее изготовления. Внутренний диаметр головки должен быть больше наружного диаметра сваи, чтобы надеваться на нее.
Разновидности, размеры и функции
Вершина вертикальной опоры бывает в форме круга, квадрата и многоугольника, очертание выбирается по образу свайного стержня. Виды оголовников различаются по способу фиксации.
В зависимости от формы и функции верхушки бывают:
- Т-образные. Крепятся на болты или варятся к внутренности опоры. Такая форма позволяет монтировать плитную опалубку для следующего бетонирования.
- П-образные. Надеваются на сваю сверху. Предназначаются для монтажа ростверков и балок.
Стержни выполняются из дерева, бетона, но распространенными являются железобетонные и металлические винтовые разновидности. Опоры делаются разборными и несъемными.
Железобетонные
Сваи делают длиной 3–12 метров, чаще со сплошным сечением в виде квадрата. Производятся жб стержни с треугольным, круглым, сложным призматическим основанием. Внутри располагается арматура в форме объемного каркаса для сопротивления нагрузкам от строения и усилиям при погружении. На вершине сваи увеличивается объем конструкционного металла в виде усиленного оголовка.
Оголовок для сваи из железобетона имеет минимальный габарит 20 х 20 см, длина стержня определяется нагрузкой от здания. Монтаж свай и выравнивание головок требует больших материальных затрат. Простая конструкция сваривается в виде стального листа с установленными насадными кольцами и элементами жесткости в виде ребер.
Деревянные
Для таких опор используют хвойные породы древесины с пониженной способностью к впитыванию влаги. Ставят длинномерные бревна диаметром до 40 см, предварительно их пропитывают противогнилостными составами. Древесные опоры бывают пакетные, одиночные и составные, погружаются механическими и дизельными молотами, вибропогружателями.
На концах стержней устраивают металлические башмаки в виде четырехгранной или трехгранной пирамиды. Они воспринимают нагрузку от ударов при заглублении и не дают заостренному древесному шпунту деформироваться и расслаиваться. Голова сваи делается из листовой стали или выливается из чугуна и предохраняется бугелем в форме металлического кольца.
Винтовые
В строительстве такой тип представлен трубами из стали (диаметр от 50 до 350 мм) с лопастями внизу, которые входят в грунт винтовыми движениями и впоследствии бетонируются внутри. Толщина стенок таких свай составляет 4 – 6 мм, а длина варьируется от 4 до 12 метров. Носок стержня заостренной формы, а торец наземной части снабжается металлическим оголовком для винтовых свай, который приваривается к внешней оболочке трубы.
Конструкция верхушки зависит от значимых характеристик ростверка, который подпирает первый венец из бруса, монолитное основание или железобетонную балочную перемычку. Оголовок винтовой сваи делается из конструкционной стали высокого качества, торцевой элемент обрабатывается грунтовочными составами на базе алкидов.
Разборные
Съемные окончания применяются реже неразборных видов, используются в случае временного сооружения или при ручной установке опорных элементов Стержень вкручивают до отметки промерзания почвы, после поверки лишнюю часть срезают и надевают головку.
Шпунты сверлятся накрест в нескольких местах, и вместо сварки ставятся шпильки или болты с гайками. Правильно сконструированная опора с хорошей затяжкой метизов не имеет люфта. Разборные головки применяются при бетонировании основания в тяжелой почве или в случае установки деревянных шпунтов. Съемные окончания изготавливаются на заводе по сериям, каждой из которых присваиваются стандартные размеры, используется сталь СП-5.
Неразборные
Приваренный оголовок фундамента ставится при выемке отверстий с помощью ямобура, положительный момент заключается в предупреждении попадания влаги и кислорода внутрь опоры. Перед сваркой напильником выделяется край головки, зачищается болгаркой на ширину 3 см.
Схема монтажа:
- установка верхушки в контрольное положение;
- прихватка электродом в нескольких точках;
- полноценное приваривание;
- оставление вентиляционной отдушины;
- отбивка шлака и окраска.
Сварку ведут электродами универсального действия, рассчитанными на ток в 100 А.
Сваи сечением 57х57, 76х76, 76х89 мм ставят под небольшие строения. Размер 89х89 и больше применяют для возведения домов на нестабильных почвах.
Методы срубки оголовков
Свайные опоры с наклонными и горизонтальными трещинами, которые расширяются больше 0,3 мм, усиливаются обоймой из железобетона со стенками не тоньше 100 мм или полностью меняются. Верхушки срубаются после закрепления труб в грунте. Оголовок на трубу сваи ставится после срезки арматуры внутри железобетона.
Для срезки окончаний стержней применяется способ:
- отбойным молотом;
- гидравлическими ножницами.
Первый метод имеет недостаток в том, что место среза получается невысокого качества из-за неровностей. Есть опасность повредить поверхность под линией разметки. Способ с помощью гидравлики более точно справляется с задачей, но отличается высокой стоимостью.
Способы монтажа
Используется глухая и открытая посадка на торец стержня. Первый вариант обозначает полное закрытие верха шпунта, как крышкой. Перед приваркой такого окончания свая обрезается в уровень и внутрь укладывается цементно-песчаная смесь.
Открытая посадка означает, что в центре оголовка есть отверстие для прохода внутрь стержня. Это полезно, если свая привозится с уже установленным окончанием на заводе. Другим вариантом может быть прокладка коммуникаций в теле сваи. Открытое отверстие принимает внутрь осадки, поэтому такой оголовок накрывается ответной деталью или герметизируется водоотталкивающими составами, например, смолой или битумом.
Молотом
Отбойник откалывает частички бетона с верхней поверхности сваи, которая признается лишней путем замеров. Процесс трудоемкий, выполняется длительное время, поэтому за рабочий день бригада из трех человек срубает головки 15 опор.
На шпунте отмечается (прочерчивается) линия разметки, по которой следует укоротить опорный элемент. Молотом постепенно отделяются небольшие части до достижения требуемой отметки. Иногда используется механический молот, например, дизельное устройство. Молот методично сбрасывается на поверхность, а подъем происходит за счет отдачи. Гидромолот действует точнее, т.к. отдачи и сбрасывания не происходит.
Гидравлическими ножницами
Универсальное оборудование позволяет делать работу качественнее и выравнивать поверхность. Резцы на поршнях синхронно разрушают и убирают лишние куски свайной верхушки. Ножницы ставятся на разную технику подходящую мощности, имеющую гидравлическую подачу. Переустановка на экскаватор или трактор делается для снижения стоимости эксплуатации гидравлических ножниц.
Торцы опоры срезаются с помощью дисковых пил, станочных фрез, ручных устройств. Трудозатраты при таком экономичном методе небольшие, работа идет быстрее. Выбирается правильный диаметр фрезы и устанавливается оптимальный рабочий режим.
Рекомендации
Антикоррозийный слой убирают на пару сантиметров от места реза при укорачивании металлических стержней, чтобы увеличить срок работы свайных опор. Установка оголовков делается после выравнивания площади на торце, после чего проверяется линия уровня всех свай.
Ростверк монтируется после замера плоскости оголовков, которая должна быть выровнена идеально, без разницы отметок. Металлические верхушки свариваются инверторным преобразователем с током 100 А. Оголовки из бетона заделываются раствором после устройства опалубки под фундамент.