Призматические сваи – классификация, варианты заглубления и оборудование

Справочник: Классификация свай и свайных фундаментов

Классификация свай

В условиях, когда с поверхности залегают слои слабых грунтов, не способные служить основанием для фундаментов мелкого заложения, чаще всего прибегают к устройству фундаментов из свай. Сваю можно представить как стержень, погруженный в грунт или изготовленный непосредственно в грунте. Группу таких свай, объеденных поверху распределительной плитой или балкой, называют свайным фундаментом.

Рис.1 Типы свайных ростверков

Объединительные распределительные балки и плиты называют ростверком. Как правило, они выполнены из монолитного или сборного железобетона. Различают низкие и высокие свайные ростверки (Рис.1).

По характеру передачи нагрузки на грунт сваи подразделяют на сваи – стойки и висячие сваи. К первой группе относятся сваи, прорезающие толщу слабых грунтов и опирающиеся на малосжимаемые грунты.

Свая – стойка всю нагрузку на грунт передает через нижний конец, так как отсутствуют силы трения на боковой поверхности (Рис.2а). Свая – стойка работает как стержень, несущая способность которого определяется прочностью материала сваи или сопротивлением грунта под ней.

К висячим сваям относятся сваи, опирающиеся на сжимаемые грунты. Несущая способность висячей сваи определяется суммой сопротивления сил трения по боковой поверхности и грунта под ней (Рис.2б).

Рис.2 Передача нагрузки сваями

По способу изготовления сваи бывают, изготовляемые заранее в заводских условиях и производимые на месте в “полевых условиях”

Конструкции предварительно изготовленных свай

Такие сваи в зависимости от материала изготовления подразделяют на: железобетонные, стальные, комбинированные и деревянные. В свою очередь железобетонные сваи подразделяют:

по конструктивным особенностям – на сваи цельные и составные;

по способу армирования – на сваи с поперечным армированием и без него, с ненапрягаемой и предварительно напряженной арматурой;

по форме поперечного сечения (Рис.3);

по форме продольного сечения (Рис.4).

Рис.3 Поперечное сечение свай

Рис.4 Продольное сечение свай

В настоящее время наиболее часто применяют призматические сваи сплошного квадратного сечения, квадратного сечения с круглой полостью и полые цилиндрические.

Рис.5 Конструкции железобетонных свай

Сваи сплошного квадратного сечения выпускают сечением от 0,2х0,2 до 0,4х0,4 м и длиной от 3 до 16 м. При необходимости увеличения длины, сваи стыкуют применяя соединения различного типа. Известны случаи применения составных свай длиной до 100 метров. Сваи сплошного квадратного сечения применяют в любых сжимаемых грунтах без твердых включений для передачи на основание вдавливающих, выдергивающих и горизонтальных нагрузок. Полые круглые сваи изготавливают цельными или составными. Длина одного звена от 4 до 8 м, длина составной сваи до 40 м. Полые круглые сваи выпускают диаметром от 0,4 до 0,8 м . Такие сваи больших диаметров иногда применяют в качестве оболочек для прокладки коммуникаций.

Применение сваи квадратного сечения с круглой полостью позволяет снизить расход цемента до 25% и арматуры до 60%. Но область применения таких свай ограничена вдавливающими нагрузками до 500 кН и горизонтальными до 15 кН. Деревянные сваи представляют собой простейшую конструкцию – бревно с заостренным нижним концом. Верхний конец сваи снабжается стальным кольцом, защищающим от «размочаливания» во время забивки. Стальные сваи подразделяют на трубчатые и шпунтовые (шпунт Ларсена). Трубчатые сваи изготавливают из стандартных стальных труб диаметром от 0,2 до 0,8 м, шпунтовые – из стального шпунта различного профиля. Также в качестве свай используют двутавровые балки и швеллеры.


Рис.6 Профили прокатного стального шпунта Ларсена

Преимуществом стальных свай является возможность наращивания длины по мере погружения в грунт.

Способы погружения предварительно изготовленных свай

В настоящее время применяют: вибропогружение, забивку, статическое вдавливание и ввинчивание свай. Вибропогружение свай наиболее эффективно в насыщенных водой, преимущественно песчанных грунтах. Вертикальные колебания, передаваемые через сваю, разжижают грунт, что приводит к уменьшению сил трения и дает возможность легко погружать сваи. После прекращения работы погружателя структура грунта вокруг сваи в течение некоторого времени восстанавливается, что увеличивает трение на боковой поверхности сваи.

Забивка свай в грунт осуществляется сваебойными молотами. Молоты для забивки свай подразделяются на механические, дизельные, паровоздушные и электрические. При забивке свай в обезвоженные плотные песчаные грунты для повышения производительности забивки осуществляется подмыв.

Суть метода заключается в размыве грунта. Напор воды подается по трубам к концу сваи, что значительно уменьшает сопротивление грунта. Также для уменьшения сопротивления грунта погружению свай, их забивают в предварительно пробуренные лидерные скважины. Глубина скважин не должна превышать 0,9 от длины сваи и иметь диаметр не более диагонали поперечного сечения сваи.

Статическое вдавливание свай применяется в условиях, исключающих применение вибропогружения и забивки. Применяется при устройстве свайных фундаментов вблизи сооружений или усилении существующих фундаментов. Для этого используют специальные станки, оснащенные крановой установкой для подачи свай, вдавливающим механизмом и контргрузами, например DTZ360, масса которого с противовесами может достигать 364 т.

Ввинчивание свай, осуществляется, практически любыми буровыми установками, оснащенными особыми механизмами (кабестанами). Метод основан на применении специальных (винтовых) свай снабженных в нижней части винтовыми лопастями.

Сваи, изготовляемые в грунте (набивные сваи)

Набивные сваи изготавливают из бетона, железобетона или цементно – песчаного раствора.

По способу изготовления такие сваи делят на три основных типа: сваи без оболочки, сваи с неизвлекаемой и извлекаемой оболочками. Сваи без оболочки применяют как в сухих и маловлажных так и в водонасыщенных глинистых грунтах.

В первом случае изготовление сваи осуществляется в следующем порядке: в грунте пробуривается скважина (возможно уширение пяты сваи механическим способом). Затем в готовую скважину устанавливают арматурный каркас. Рис.7

Рис.7 Последовательность изготовления набивных свай без оболочек

Далее скважина бетонируется с помощью вертикально перемещающейся трубы, которая извлекается из скважины по мере бетонирования. Поданная в скважину бетонная смесь уплотняется с помощью вибратора, закрепленного на подающей трубе. По данной технологии изготавливаются сваи диаметром от 0,3 до 1,2 м и длиной до 30 м. Во втором – проходку скважины производят под защитой глинистого раствора, который препятствует обрушению ее стенок.

Далее при бетонировании бетонная смесь вытесняет глинистый раствор. Сваю, скважина под которую получена бурением, называют буронабивной. Кроме бурения скважину можно пробить трубой с закрытым нижним концом (инвентарный сердечник) или вытрамбовать специальной трамбовкой. Сваи различают: набивные виброштампованные и набивные в выштампованном ложе. Еще одной разновидностью буронабивных свай являются буроинъекционные сваи.

Такие сваи устраиваются путем заполнения вертикальных или наклонных скважин цементно – песчаным раствором под давлением. Получающаяся неровная поверхность обеспечивает хорошее сцепление сваи с окружающим грунтом. Наличие арматурного каркаса позволяет сваям воспринимать не только сжимающие, но и растягивающие усилия. Такие сваи используют для усиления фундаментов существующих зданий, создания свайных стен и в качестве анкеров.

Сваи с извлекаемой оболочкой можно применять в любых геологических условиях, так как в процессе изготовления используют обсадные трубы, защищающие стенки скважины от обрушения. Простейшим видом таких свая является свая, предложенная инженером А. Э. Страусом. Для изготовления такой сваи в процессе бурения скважины в грунт погружается обсадная труба. После погружения оболочки до проектной отметки в скважину порциями подается бетонная смесь. Каждую порцию бетонной смеси интенсивно трамбуют с постепенным извлечением обсадной трубы. Данным методом образуется свая с неровной поверхностью, что увеличивает ее несущую способность. Сваи с неизвлекаемой оболочкой применяют в случаи отсутствия возможности изготовления свай с извлекаемой оболочкой. Такие условия создаются сложными водонасыщенными глинистыми грунтами с прослойками песков и супесей, где подземные (грунтовые) воды способны разрушить ствол сваи во время твердения бетонной смеси.

Виды свай

  • Классификация свай
  • Забивные железобетонные сваи
  • Забивка свай
  • Буровые сваи
  • Расчёт свай
  • Примеры применения свай

Выбор вида свай для фундаментов осуществляется на основании данных инженерных изысканий строительной площадки, и является частью работ по проектированию фундамента сооружений. Инженерные изыскания включают в себя геодезические, геологические, гидрометеорологические исследования площадки строительства. Кроме того, содержат данные о назначении, конструкции и условиях эксплуатации проектируемых сооружений, нагрузки на свайные фундаменты, местных условиях строительства. Инженерно-геологическое обоснование проекта строго обязательно.

Классификация свай

По методу погружения в грунт:

  • Забивные, погружаемые в грунт без его выемки с помощью копровых молотов, вибропогружателей, свае-вдавливающих установок.
  • Сваи-оболочки, заглубляемы с помощью вибропогружателей с выемкой грунта.
  • Буровые железобетонные, устраиваемые в грунте методом бетонирования скважин.
  • Винтовые металлические, вкручиваемые в грунт.

Основное применение в массовом строительстве имеют забивные железобетонные сваи. В ряде случаев допустимо использовать деревянные и металлические стальные забивные сваи.

По способу опоры на грунт:

  • Сваи-стойки — опираются на скальные и малосжимаемые слои. Передают нагрузку через пяту сваи.
  • Висячие сваи — опираются на сжимаемые слои. Передают нагрузку боковой поверхностью и пятой.

Далее рассматриваются виды свай по типу конструктивного исполнения.

Забивные железобетонные сваи

Стандартные забивные железобетонные сваи изготавливаются на заводах и поставляются на объекты строительства в готовом виде. Они нормируются по конструкции, сечению, длине, армированию, марке применяемого бетона.

Классифицируются по способу армирования:

  • сваи с ненапрягаемой продольной арматурой с поперечным армированием,
  • с предварительно напряженной продольной арматурой, с поперечным армированием и без него.

По форме поперечного сечения:

  • квадратные,
  • прямоугольные,
  • квадратные с круглой полостью,
  • полые круглого сечения.

По конструктивным особенностям:

  • цельные,
  • составные (из отдельных секций)

По геометрии пяты:

  • заострённые (с остриём),
  • тупые (без острия).

Отдельные секции составных свай соединяются с помощью специального сочленения «стакан» и фиксируются болтовым соединением или сваркой непосредственно после забивки первой нижней секции, после чего происходит добивка уже на полную длину.

Условная разновидность бурозабивные сваи — это цельные или составные, полые или сплошные, квадратного или круглого сечения сваи, погружаемые в предварительно пробуренные лидерные скважины.

Забивные сваи выпускаются в соответствии с ГОСТ 19804-2012 «Сваи железобетонные заводского изготовления» и подразделяются на следующие основные типы:

С — квадратного сплошного сечения, цельные и составные, с поперечным армированием (серия 1.011.1-10);

СП — квадратного сечения с круглой полостью, без острия, цельные, из-за уменьшенного расхода бетона при изготовлении более доступные по стоимости, толщина стенок от 40 до 65 мм в зависимости от марки применяемого бетона (не менее М200), армирование напрягаемое или ненапрягаемое (ГОСТ 19804.3);

СК — полые круглого сечения диаметром 400-800 мм, без острия, цельные и составные, с ненапрягаемой арматурой (серия 3.501.1);

СО — сваи-оболочки диаметром 1000-3000 мм, цельные и составные, с ненапрягаемой арматурой (серия 3.501.1);

1СД — сваи-колонны квадратного сплошного сечения, без острия, двухконсольные, расположенные по крайним осям здания (ГОСТ 19804.7-83);

2СД — то же, расположенные по средним осям здания;

СЦ — квадратного сплошного сечения, цельные, без поперечного армирования ствола, с напрягаемой арматурой в центре сваи (ГОСТ 19804.4).

Номенклатура забивных железобетонных свай продиктована разнообразием областей применения в зависимости от конструкций надфундаментной части сооружений и грунтовых условий стройплощадки. Готовые забивные железобетонные сваи обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с другими видами: дешевизна, низкая себестоимость погружения, простое и недорогое в эксплуатации оборудование, и низкие требования к квалификации персонала. Львиная доля свайных фундаментов выполняется как раз с их использованием.

Исходя из принципа минимизации издержек предпочтение отдаётся тем видам свай, которые при соблюдении всех расчётных параметров, соответствуют требованиям бюджета строительства. Местные условия строительной площадки могут также оказывать влияние на выбор опор для устройства фундамента. Свайный фундамент завершается ростверком или фундаментной плитой.

Забивка свай

Классическая схема предусматривает забивку вертикально установленной сваи путём нанесения ударов молотом по её оголовку до проектного отказа или достижения проектной глубины. Машина для забивки свай (копровая установка, сваебой) представляет собой молот, на базовой машине. В качестве базовой машины выступают кран на гусеничном ходу, бульдозер или автомобиль повышенной проходимости.

Самый распространённый, простой в эксплуатации и относительно недорогой молот — это копровый дизель-молот, размещаемый на мачте базовой машины в качестве навесного оборудования. Сила удара у него не регулируется в процессе работы. А вот гидравлический молот обладает более гибкими характеристиками, способен тонко регулировать силу удара в процессе работы.

Для условий плотной городской застройки критичным становиться требование соблюдения безопасности свайных работ для оснований близлежащих зданий, а также уровня шума. Для забивных свай соблюдения этого требования добиваются применением альтернативных забивке безударных методов погружения свай: вибропогружения и вдавливания. По стоимости вибропогружение дороже примерно в 2 раза, а вдавливание — в 2,5 раза.

Для погружения методом вдавливания применяются более дешёвые сваи без усиленного армирования, так как нет необходимости защищать оголовок колонны от ударов молотом сваебоя. Кроме того, издержки снижены за счёт уменьшения точек погружения, вследствие значительного снижения отбраковки свайных элементов.

Буровые сваи

Буровые сваи классифицируются по способу устройства.

  • буронабивные, бетонируемые в скважинах, пробуренных в пылевато-глинистых грунтах выше уровня грунтовых вод без крепления стенок скважин,
  • буронабивные, устраиваемые в скважинах, пробуренных в любых грунтах ниже уровня грунтовых вод — с креплением стенок скважин глинистым раствором или инвентарными обсадными трубами,
  • буроинъекционные диаметром 150-250 мм, устраиваемые способом нагнетания мелкозернистого бетонного раствора в пробуренные скважины,
  • буроопускные сваи, устраиваемые путём опускания в скважину железобетонной сваи и заполнения промежутка бетонной смесью.

Виды буронабивных свай отличаются способом устройства и назначением. Собственно, основной вид выполняется прямо по месту расположения методом бурения скважины, заполнения её бетонным раствором и армирования каркасом, заранее заготовленным на всю или частичную глубину скважины из железных стержней и проволоки.

В сложных грунтовых условиях, плывунных, песчаных и грунтах на уровне подземных водоносных слоёв устройство буронабивных свай (БНС) выполняется под защитой извлекаемых инвентарных обсадных труб или под защитой глинистого (бентонитового) раствора. Допустимо оставлять обсадные трубы в грунте, если фильтрация грунтовых вод превышает 200 метров в сутки. Обычно это становиться известным по результатам инженерно-геологических изысканий и для устройства БНС используют более дешёвые оставляемые трубы.

Диаметр буронабивных свай определяется расчётом несущей способности и может находится в пределах 300-2000 мм, а глубина — ещё и уровнем залегания несущего опорного слоя грунта, и может достигать 76 м. Назначение буронабивных свай — обеспечение прочного фундамента для массивных зданий и сооружений за счёт большого диаметра и глубины погружения, позволяющей достичь малосжимаемых несущих пластов и обеспечения опорной пяты большой площади.

В простых грунтовых условиях применяется менее затратный метод устройства буронабивных свай непрерывным полым шнеком. Суть метода заключается в том, что бетонирование выполняется не с помощью отдельной бетонолитной трубы, а непосредственно через полость бурового шнека. По достижении буром проектной глубины в его полость под давлением подаётся бетон и по мере подъёма скважина заполняется бетоном. На последней стадии происходит погружение армокаркаса. После схватывания и выдержки бетона свая готова.

Буроинъекционные сваи (БИС) имеют особое применение: укрепление старых, ветхих оснований зданий, а также в случае опасности оседания и подвижек грунта. Бурение диаметром 150-250 мм происходит в непосредственной близости или сквозь массив фундаментной конструкции. Армирование БИС в этих случаях может и не производится.

Буросекущие сваи предназначены для устройства сплошной бетонной стены, способной нести функцию шпунтового ограждения котлована, служить фундаментом и стеной подвальной части здания. Выполняются методом последовательного бурения и бетонирования сначала нечётных скважин, а затем чётных с обеспечением их зацепления.

Расчёт свай

Расчёт фундаментных свай-стоек выполняется:

  • По несущей способности грунта под пятой сваи,
  • По прочности конструкции сваи,
  • По имеющимся горизонтальным нагрузкам.

Последовательность подбора, изготовления, заглубления, проверки качества, испытаний свай регламентируется СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».

Примеры применения свай

Высотные здания в условиях плотной городской застройки. Высокая нагрузка на грунт, сложная сеть подземных коммуникаций и близость соседних зданий обусловливает выбор буронабивных свай для устройства фундамента.

Значительная отдалённость от ближайших построек, отсутствие подземных коммуникаций, результаты инженерных изысканий площадки строительства позволили остановить выбор на применении забивных железобетонных свай.

Близость соседних зданий ставит ограничение на применение забивки свай. Устройство свайного поля методом вдавливания железобетонных свай позволяет избежать опасного для оснований соседних зданий динамического воздействия через грунт.

Строительная компания Бест-Строй (Москва) выполняет поставку всех видов и типов забивных железобетонных свай с забивкой (вдавливанием, вибропогружением), а также устройство буровых (буронабивных) свай. Звоните +7 (495) 643-34-98 и сделайте ваш заказ!

Виды свайных фундаментов: ГОСТы, классификация свай и типы ростверков

Возведение домов на не стабильных грунтах производится по специальной свайной технологии. Она обеспечивает пропорциональное распределение нагрузок массы конструкции зданий на почву. Существуют различные виды свайных фундаментов. Для их устройства используется специальная техника.

Свайный фундамент: виды, достоинства и недостатки

Главные элементы фундамента — сваи, имеющие форму столбов или стержней. Сечение изделий может иметь круглую или квадратную форму. Заглубление опор производится под определённым углом наклона или строго вертикально. Технология устройства свайных фундаментов достаточно проста. Выбор конструкции основания зависит от различных факторов:

  • вида свай и глубины их установки;
  • структуры грунта;
  • типа ростверков и др.

Порядок установки опор регламентируется СНиП 2.02.03-85. Чаще всего, их используют для возведения каркасных, щитовых и деревянных малоэтажных домов. При строительстве многоэтажных зданий основание делается из железобетонных свай. Возводимые по свайной технологии дома не имеют подвальных помещений.

Таблица 1. Достоинства и недостатки свайного фундамента.

ДостоинстваНедостатки
Возможность устройства на сложных грунтах и горных рельефахДля возведения фундамента требуется специальная техника
Монтаж фундамента можно проводить в любую погодуСвайный фундамент не рекомендуется использовать для строительства домов на горизонтально-подвижных грунтах
Минимальная осадкаСложности при возведении цокольных этажей
Экономичность и надежностьНевозможность проверки установленных свай на повреждение

Видео — Плюсы и минусы свайного фундамента

Виды свайных фундаментов

Классификация опор и возведённых с их помощью фундаментов проводится по различным признакам. По типу материала, использованного для их изготовления различают сваи:

  • деревянные;
  • бетонные и железобетонные;
  • металлические;
  • комбинированные.

Наиболее надёжными считаются конструкции, состоящие из комбинированных опор. Они дольше всех сохраняют свои первичные эксплуатационные характеристики. Наименьшей прочностью и долговечностью обладают деревянные сваи. Большая из часть изготавливается из древесины хвойных пород. Металлические винтовые опоры изготавливаются из чёрного металла. Перед установкой в грунт поверхность деревянных и металлических свай обрабатывается специальными средствами.

По несущим нагрузкам различают сваи:

  1. Стойки.Полностью передают грунту нагрузку строения.
  2. Висячие сваи. Нагрузка передаётся боковыми гранями.

По способу погружения опор в грунт фундаменты подразделяются на:

  • забивные;
  • буроопускные:
  • винтовые;
  • буронабивные;
  • комбинированные.

Интересно! Свайные фундаменты способны выдерживать сейсмические нагрузки до 7 баллов. Для их устройства используют не только опоры, произведённые в заводских условиях. Буронабивные стержни заливаются бетоном на месте устройства основания.

Забивные фундаменты

Забивная технология применяется при строительстве многоэтажных строений. Для монтажа их конструкций используют стержни изготовленные из железобетона. В малоэтажном строительстве допускается применение по этой технологии строительства деревянных и металлических опор. Чаще всего, они имеют квадратное сечение с размером сторон от 150 до 500 мм. Стандартные длины опор находятся в пределах от 3 до 25 м. Их нижний конец заостряют. Это значительно упрощает процесс забивания свай в грунт.

Верхнюю часть опор оснащают оголовком. Он принимает удар молота при забивании изделий и защищает их от деформации. Выбор свай зависит от свойств грунта и конструкции возводимого здания. Их погружение в грунт проводят до упора в твёрдый земляной пласт. Это обеспечивает прочность конструкции и не позволяет основанию строений «поплыть».

Достоинства и недостатки забивных фундаментов зависят от вида используемых для устройства конструкции свай. Среди общих для всех типов опор достоинств:

  • высокая прочность конструкции;
  • отсутствие необходимости в предварительной подготовке строительного участка;
  • возможность монтажа на затопляемых территориях.

При возведении свайного фундамента грунт не разрыхляется, а утрамбовывается. Среди основных недостатков забивных конструкций:

  • недостаточная надёжность при устройстве на набухающих и просадочных почвах;
  • неравномерная усадка на грунтах с различной плотностью.

Буроопускные свайные фундаменты

Технология применяется для возведения конструкций на пластично-мёрзлой и твёрдомёрзлой почве. Работы по монтажу основания ведутся при температуре не ниже 0,5°C. Технология проведения работ предусматривает установку стержней в предварительно пробуренные скважины. Их диаметр должен превышать сечение свай на 50-100 мм. Бурение грунта производится специальной техникой.

Важно! Диаметр бура должен быть больше ширины опоры не менее, чем на 10 см.После установки стержня в скважину имеющиеся в ний пустоты заполняются связующими растворами. Они повышают устойчивость конструкции.

Свайно-винтовые фундаменты

Технологию используют при возведении лёгких и средних построек на всех видах грунта. На часто затопляемых территориях это единственно возможный способ строительства домов. Монтаж винтовых оснований под строения различного типа был придуман в XIX веке. Он широко используется при возведении причалов и домов на воде.

Вести строительство по винтовой технологии можно в любое время года. Для монтажа конструкции используют металлические сваи с различным количеством лопастей. Для их погружения в грунт не требуется привлечения специальной техники. Сваи ввинчиваются в землю вручную. Основные достоинства технологии — быстрота монтажа и минимальные затраты на устройство основания.

Буронабивные сваи

Буронабивная технология применяется при возведении тяжёлых строений на слабых грунтах. При забивки свай таким методом не оказывается вибрационное воздействие на рядом стоящие строения. Возводить объекты по буронабивной технологии можно и на территории со сложным рельефом. Требования к таким типам оснований определены в Своде правил СП 50-102-2003. Возведение фундаментов производится с помощью:

  • шнека с полостью для подачи бетона в скважину.
  • обсадной трубы с вибропогружателем.

Сваи для фундамента заливаются бетоном непосредственно в подготовленные для них скважинах. Применять технологию можно на полых грунтах. Перед заливкой бетона в скважину, в ней делается армирование и проводится укрепление её стенок от обсыпания земли. Буронабивная технология устройства свайных оснований считается самой сложной.

Комбинированный фундамент

В устройстве оснований используют сваи и плиты. Фундаменты такого типа возводят на просадочных грунтах в соответствии со Сводом правил 22.13330. Отличительной чертой конструкции является полное опирание плиты на грунт. Ростверк с землёй не соприкасается.

Классификация фундаментов по характеру размещения свай

Схема расположения свай в грунте определяется конфигурацией возводимого здания. По способу их размещения конструкции различают:

  1. Одиночные сваи. Применяются при возведении легких с/х построек.
  2. Свайные кусты. Устраивают под передающие большие вертикальные нагрузки колонны.
  3. Сплошные свайные поля. Основание используют для возведения построек башенного типа.
  4. Ленточные свайные фундаменты.Предназначены для опоры стен зданий.

ГОСТы на свайные фундаменты

ГОСТы на свайные фундаменты и винтовые сваи в РФ заменены на СНиП 2.02.03-85 и СНиП 24.13330.2011. Железобетонные сваи промышленного производства выпускаются по ГОСТ 19804-2012.

При производстве свай применяется несколько стандартов:

Требования, предъявляемые нормативными документами к изделиям, учитывают характеристики грунтов, для которых они предназначаются. Выпускаемые по ГОСТ винтовые сваи подразделяются по своим конструктивным особенностям. Изделия группируют по:

  • форме наконечника (открытые и завальцованные);
  • форме, ширине и числу лопастей;
  • способу применения.

Виды ростверков

Ростверк не является обязательным элементом конструкции. Он соединяет между собой опоры основания, придавая конструкции дополнительную жёсткость. Различают 3 основных вида ростверков:

  1. Высокий. Соединительные элементы располагаются над поверхностью земли на расстоянииот 15 сми выше.
  2. Повышенный. Ростверк располагает вровень с поверхностью земли или на высотедо 10 см.
  3. Заглубленный. Монтаж ростверка проводится ниже уровня поверхности земли.

По способу сборки различают ростверки:

  1. Сборные. Представляют собой сварные стальные балки, которые применяют при строительстве лёгкий построек с небольшим сроком эксплуатации.
  2. Сборно-монолитные. Элементы с «замочными» соединениями. Используются для соединения опор оснований многоэтажных домов и промышленных сооружений.
  3. Монолитные. Представляют собой единые конструкции, имеющие форму замкнутой или незамкнутой ленты. Применяются при строительстве жилых малоэтажных домов.

Свайные фундаменты для частного дома

До начала строительства дома необходимо определиться с видом основания. При его выборе учитывается тип грунта предназначенной для постройки территории. Определить его можно с помощью геологического исследования. Среди прочих определяющих факторов:

  • уровень грунтовых вод;
  • сейсмичность района строительства.

Обратите внимание! Возводимый фундамент должен выдерживать нагрузки всей конструкции дома и планируемой для размещения в нём обстановки. Главной опасностью для свайного фундамента является вспучивание грунта. Наиболее сложным считается возведение буронабивных конструкций.

При проектировании оснований определяется глубина забивания свай. Многие застройщики, пытаясь сократить затраты на строительство, возводят дома на винтовых сваях. Это позволяет им экономить значительные суммы на покупке строительных материалов. Возводить винтовые основания можно без геологических исследований. Длина стержней фундамента выбирается в зависимости от глубины погружения опор от поверхности земли до пласта грунта с нормальной несущей способностью. Нижнее основание стержня должно упираться в него и быть ниже отметки промерзания.

Сметная стоимость строительства домов, построенных по свайно-винтовой технологии, на 30-40% меньше обычных способов возведения домов. Конструкции возводятся без проведения земляных работ. Ремонтопригодность элементов свайно-винтовых фундаментов составляет 100%. Недостатком свайной основы является необходимость устройства цоколя и отмостки шириною не менее 70 см вокруг строения. Задача отмостки — защита облицовки свайного фундамента от поверхностного загрязнения.

Несущая способность оснований

Материал исполнения опор и тип грунта оказывают влияние на несущие способности основания строения. Основу винтовых конструкций составляют трубчатые опоры. Они выпускаются промышленностью с диаметром 133, 108 и 89 мм. Он оказывает влияние на несущую способность основания вместе с длиной трубы и диаметром лопастей. На трубных опорах не рекомендуется возводить тяжёлые конструкции.

В качестве опор многоэтажных строений высотою до 60 м строятся используются забивные сваи. Длина таких свай может превышать 10 м. Это самый надёжный вид свайного основания. В частном домостроении забивные железобетонные опоры используются крайне редко из-за высокой стоимости аренды необходимой для их установки спецтехники.

Возведение фундамента для частного дома винтовых сваях: пошаговая инструкция

Шаг 1. Рассчитываем количество необходимого для строительства материала. Число опор определяется по 2-м направлениям:

  • линиям наибольшей нагрузки;
  • несущей способности опор.

Для проведения расчётов лучше составить план основания. На него на носится разметка установки свай. Расстояние между ними не должно превышать 2-3 м. Чем больше масса возводимой конструкции, тем ближе друг к другу располагаются опоры. Их число определяется путём деления общей массы дома с наполняющими его вещами на величину допустимой нагрузки на 1 сваю. Это справочная величина. Найти её можно в специальных таблицах или в технической документации производителя на изделие. В интернете можно найти онлайн-калькуляторы, которые производят расчёты необходимого для устройства фундамента количества опор при введении необходимых параметров.

Шаг 2. Заготавливаем необходимый материал и инструменты для работы.

Цены на различные виды ручных буров

Шаг 3. Делаем разметку участка под установку опор. Она делается по генеральному плану строительного участка и схеме 1-го этажа дома с отметками расположения свай. Начинают делать разметку всегда с угловых опор, остальные точки установки равномерно распределяют по всей площади основания. В том случае, когда между опорами получаются слишком большие промежутки, в них устанавливают дополнительные опоры.

Шаг 4. Ввинчиваем сваи в грунт по установленным метка. На участках с мягким грунтом сделать это можно вручную, на более твёрдой почве ввинчивание свай производят с помощью специальных устройств. В землю их заглубляют до уровня твёрдого грунта. Входить в землю опоры должны в строго вертикальном положении.

Цены на винтовые сваи

Шаг 5. Верхняя часть опор должна находиться на одном уровне. Его проверяют после ввинчивания в грунт последней сваи. Разница в высоте не допускается. Имеющие отклонения от заданного уровня опоры подрезаются или наращиваются. Категорически нельзя при выравнивании высоты приподнимать вверх уже ввинченные в грунт сваи.

Шаг 6. На выровненные опоры устанавливаем полые горизонтальные плоскости и заливаем их бетоном.

Шаг 7. Для отвода лишней влаги от строения делаем дренаж основания. Он представляет собой небольшие траншеи, прорытые по периметру строения, с отводом за пределы участка.

Видео — Подробная инструкция установки винтового фундамента

Как правильно делать монтаж конструкции

Ввинчивать сваи в грунт вручную лучше втроём. Во время заглубления их трудно поддерживать в вертикальном положении. Два человека воздействуют на рычаг, а третий следит за углом вхождения опоры в грунт. Периодически нужно проводить её фиксацию и анализировать глубину погружения. Не рекомендуется ввинчивать сваи на глубину менее 1 метра. При таком заглублении опор высока вероятность перекоса строения.

Самыми ответственными участками основания являются его углы. Заглубление опор в этих точках должно быть максимальным. Дополнительная прочность конструкции достигается бетонированием фундамента. Большим недостатком винтовых свай является невозможность устройства из них основания для постройки домов на грунтах, имеющих слои камней или известняка. Для таких строительных участков используют сваи с наварными наконечниками.

Срок службы свайных оснований зависит от материала их исполнения. В благоприятных условиях они могут эксплуатироваться от 300 до 400 лет..

Сайт инженера-проектировщика

Классификация свайных фундаментов

КЛАССИФИКАЦИЯ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Элементы в виде стержней из бетона, железобетона и других материалов в толще грунтового основания, которые воспринимают нагрузки от здания, называют свайным фундаментом. Такие фундаменты состоят из заглубленных в грунт свай и ростверка (распределительной балки или плиты). Ростверк обеспечивает равномерную передачу нагрузки от здания.

Свайные фундаменты классифицируются по следующим признакам:

а) по способу углубления в грунт сваи бывают забивные и набивные. Забивные сваи изготавливают на заводах и углубляют методом забивки, вдавливания или вибрации;

б) в зависимости от взаимодействия с грунтом: сваи-стойки концами опираются на прочные грунты и передают на них нагрузки; висячие сваи не достигают прочного грунта, а только уплотняют толщу основания и передают нагрузку на грунт трением, которое возникает между боковой поверхностью сваи и грунтом (рис. 1);

в) по форме поперечного сечения: круглые, квадратные, прямоугольные, многогранные, трубчатые, таврового и двутаврового сечения;

г) по форме продольного сечения: цилиндрические, призматические, с наклонными боковыми гранями (пирамидальные, конические, трапециевидные, ромбовидные)

д) по глубине: короткие — до 6 м; длинные — более 6 м.

е) по материалу: железобетонные, бетонные, деревянные, стальные.

Рис. 1. Виды свайных фундаментов: а — сваи-стойки; б, в — висячие сваи;1 — свая забивная; 2 — ростверк; 3 — свая набивная

По сечению забивные сваи бывают:

— призматические железобетонные сплошного сечения (рис. 2. ), размерами 200 × 200 и 300 × 300 мм, длиной 3 — 12 м;

— призматические железобетонные с круглой полостью, размерами 250 × 250 и 300 × 300 мм, длиной 4 — 12 м;

— трубчатые железобетонные, диаметром 400 — 800 мм, длиной 4 — 12 м;

— деревянные из бревен хвойных пород, диаметром не мене 180 мм. Их применяют только в грунтах с постоянной влажностью, ствол покрывают битумной или дегтярное мастикой, забивают ниже уровня грунтовых вод, чтоб избежать загнивания;

— пирамидальные — с верхним сечением 300 × 300 мм и наклоном боковых граней до 14 °, длиной 5 — 12 м.

Рис 2. Фундамент из забивных свай: а — свая трубчатая; б — железобетонная сплошная призматическая свая; в — тоже с круглой полостью; г -железобетонная пирамидальная свая; д — деревянная свая; 1 — стальной башмак забивной сваи; 2 — стальной бугель; 3 — стальной наконечних

Набивные сваи (рис. 3) изготавливают из монолитного бетона, который заполняет предварительно пробуренные скважины, объединенные сверху ростверком. Изготавливают диаметром 400 — 700 мм. Вверху сваи соединяют между собой железобетонным ростверком. Нижняя часть сваи может быть расширена.

Рис. 3. Набивные сваи и фундаменты в вытрамбованных скважынах: а -буронабивная свая с одинаковым сечением ствола; б — то же с уширением; в – вытрамбованнная скважина; 1 — уширение; 2 — уплотненная зона грунта

Под наружные стены зданий без подвалов ростверк размещают на 100 … 150 мм ниже уровня поверхности земли и укладывают под него, при связных грунтах, слой крупнозернистого песка, щебня или шлака толщиной 200 мм и более, а при несвязных грунтах, тощего бетона или шлака толщиной не менее 100 мм.

Под внутренние капитальные стены ростверк укладывают на слой бетона, щебня или шлака толщиной не менее 100 мм.

При наличии подвала или технического подполья под всем зданием отметки пола подвала совмещают с верхом ростверка.

Виды свай

Виды свай по способу заглубления в грунт.

По способу заглубления в грунт различают следующие виды свай:

а) забивные железобетонные, деревянные и стальные, погружаемые в грунт без его выемки с помощью молотов, вибропогружателей, вибровдавливающих и вдавливающих устройств, а также железобетонные сваи-оболочки, заглубляемые вибропогружателями без выемки или с частичной выемкой грунта и не заполняемые бетонной смесью;

б) сваи-оболочки железобетонные, заглубляемые вибропогружателями с выемкой грунта и заполняемые частично или полностью бетонной смесью;

в) набивные бетонные и железобетонные, устраиваемые в грунте, путем укладки бетонной смеси в скважины, образованные в результате принудительного отжатия (вытеснения) грунта;

г) буровые железобетонные, устраиваемые в грунте путем заполнения пробуренных скважин бетонной смесью или установки в них железобетонных элементов;

Виды свай по условиям взаимодействия с грунтом

По условиям взаимодействия с грунтом сваи следует подразделять на сваи-стойки и висячие.

К сваям-стойкам надлежит отнести сваи всех видов, опирающиеся на скальные грунты, а забивные сваи, кроме того, на малосжимаемые грунты.

К малосжимаемым грунтам относятся крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем средней плотности и плотным, а также глины твердой консистенции в водонасыщенном состоянии с модулем деформации E > 50000 кПа (500 кг/см 2 ).

Силы сопротивления грунтов, за исключением отрицательных (негативных) сил трения на боковой поверхности свай-стоек, в расчетах их несущей способности по грунту основания на сжимающую нагрузку не должны учитываться.

К висячим сваям следует относить сваи всех видов, опирающихся на сжимаемые грунты и передающие нагрузку на грунты основания боковой поверхностью и нижним концом.

Отрицательными (негативными) силами трения называются силы, возникающие на боковой поверхности сваи при осадке околосвайного грунта и направленные вертикально вниз.

Виды забивных свай

Забивные железобетонные сваи размером поперечного сечения до 0,8 м включительно и — оболочки диаметром 1м и более следует подразделять:

а) по способу армирования — на сваи и сваи-оболочки с ненапрягаемой продольной арматурой с поперечным армированием и на предварительно напряженные со стержневой или проволочной продольной арматурой (из высокопрочной проволоки и арматурных канатов) с поперечным армированием и без него;

б) по форме поперечного сечения — на сваи квадратные, прямоугольные, таврового и двутаврового сечений, квадратные с круглой полостью, полые круглого сечения;

в) по форме продольного сечения — на призматические, цилиндрические и с наклонными боковыми гранями (пирамидальные, трапецеидальные, ромбовидные);

г) по конструктивным особенностям — на сваи цельные и составные (из отдельных секций);

д) по конструкции нижнего конца — на сваи с заостренным или плоским нижним концом, с плоским или объемным уширением (булавовидные) и на полые сваи с закрытым или открытым нижним концом или с камуфлетной пятой.

Сваи забивные с камуфлетной пятой устраивают путем забивки полых свай круглого сечения в нижней части с закрытым стальным полым наконечником с последующим заполнением полости сваи и наконечника бетонной смесью и устройством с помощью взрыва камуфлетной пяты в пределах наконечника. В проектах свайных фундаментов с применением забивных свай с камуфлетной пятой следует предусматривать указания о соблюдении требований правил производства буровзрывных работ, в том числе при определении допускаемых расстояний от существующих зданий и сооружений до места взрыва.

Виды набивных и буровых свай по способу устройства

Набивные сваи по способу устройства разделяются на:

а) набивные, устраиваемые путем погружения инвентарных труб, нижний конец которых закрыт оставляемым в грунте башмаком или бетонной пробкой, с последующим извлечением этих труб по мере заполнения скважин бетонной смесью;

б) набивные виброштампованные, устраиваемые в пробитых скважинах путем заполнения скважин жесткой бетонной смесью, уплотняемой виброштампом в виде трубы с заостренным нижним концом и закрепленным на ней вибропогружателем;

в) набивные в выштампованном ложе, устраиваемые путем выштамповки в грунте скважин пирамидальной или конусной формы с последующим заполнением их бетонной смесью.

Буровые сваи по способу устройства разделяются на:

а) буронабивные сплошного сечения с уширениями и без них, бетонируемые в скважинах, пробуренных в пылевато-глинистых грунтах выше уровня подземных вод без крепления стенок скважин, а в любых грунтах ниже уровня подземных вод — с закреплением стеной скважин глинистым раствором или инвентарными извлекаемыми обсадными трубами;

б) буронабивные полые круглого сечения, устраиваемые с применением многосекционного вибросердечника;

в) буронабивные с плотненным забоем, устраиваемым путем втрамбовывания в забой скважины щебня;

г) буронабивные с камуфлетной пятой, устраиваемые путем бурения скважин с последующим образованием уширения взрывом и заполнением скважин бетонной смесью;

д) буроинъекционные диаметром 0,15-0,25 м , устраиваемые путем нагнетания (инъекции) мелкозернистой бетонной смеси или цементно-песчаного раствора в пробуренные скважины;

е) сваи-столбы, устраиваемые путем бурения скважин с уширением или без него, укладки в них омоноличивающего цементно-песчаного раствора и опускания в скважины цилиндрических или призматических элементов сплошного сечения со сторонами или диаметром 0,8 м и более;

ж) буроопускные сваи с камуфлетной пятой, отличающиеся от буронабивных свай с камуфлетной пятой тем, что после образования камуфлетного уширения в скважину опускают железобетонную сваю.

Обсадные трубы допускается оставлять в грунте только в случаях, когда исключена возможность применения других решений конструкций фундаментов (при устройстве буронабивных свай в пластах грунтов со скоростью фильтрационного потока более 200 м/сут., при применении буронабивных свай для закрепления действующих оползневых склонов и в других обоснованных случаях).

При устройстве буронабивных свай в пылевато-глинистых грунтах для крепления стеной скважин допускается использовать избыточное давление воды.

Забивные сваи: 1,2 — призматическая цельная с различными поперечными сечениями и составная; 3 — инъекционная; 4- камуфлетная; 5 — с верхним уширением; 6 — с забивным уширением; 7,8 — с различным расположением уширения; 9 — с забивным оголовком; 10 — с пустотой; 11,12 — с раскрывающимися лопастями; 16 — с конической полостью.

Набивные сваи: 1 — цилиндрическая; 2 — коническая; 3 — с камуфлетным уширением; 4 — профилированная; 5 — корневидная; 6,7 — с одним уширением; 8 — буронабивной фундамент — столб; 9 — с многоярусными уширениями; 10 — комбинированная; 11 — многоярусная корневидная

Материалы для изготовления свай

Железобетонные и бетонные сваи следует проектировать из тяжелого бетона.

Для забивных железобетонных свай с ненапрягаемой продольной арматурой, на которые отсутствуют государственные стандарты, а также для набивных и буровых свай необходимо предусматривать бетон класса не ниже В15, для забивных железобетонных свай с напрягаемой арматурой — не ниже В22,5.

Железобетонные ростверки свайных фундаментов для всех зданий и сооружений следует проектировать из тяжелого бетона класса, не ниже: для сборных ростверков — В20; для монолитных — В15.

Бетон для замоноличивания железобетонных колонн в стаканах свайных ростверков, а также оголовков свай при сборных ленточных ростверках следует предусматривать в соответствии с требованиями норм по проектированию железобетонных конструкций, предъявляемыми к бетона по морозостойкости и водонепроницаемости свай и свайных ростверков следует назначать, руководствуясь требованиями ГОСТ 19804.0, СП 63.13330.

Деревянные сваи должны быть изготовлены из бревен хвойных пород (сосны, ели, лиственницы, пихты) диаметром 22-34 см и длиной 6,5 и 8,5 м, соответствующих требованиям ГОСТ 9463.

Сваи по материалу и способу погружения;

Существуют следующие виды свай:

а) сваи забивные железобетонные и деревянные, погружаемые в грунт с помощью молота, вибропогружателей и вибровдавли­вающих агрегатов;

б) сваи-оболочки железобетонные;

в) сваи набивные бетонные и железобетонные, устраиваемые в грунте на месте;

г) сваи буроопускные железобетонные, устраиваемые из готовых железобетонных элементов, погружаемых в заранее пробуренные в грунте скважины;

д) сваи винтовые со стальным или железобетонным стволом.

Рис. 60. Типы железобетонных свай.

а — призматические сваи сплошного сечения; б — призматические сваи с круглой полостью; в — сваи с уширением в нижней части; г — пирамидальные сваи; д — сваи переменного сечения; е, ж, з, и — сваи с поперечным сечением в виде креста, тавра, двутавра, швеллера соответственно; к — полые круглые сваи; л — сваи-оболочки; м — винтовые сваи

В процессе забивки свай образуется уплотненная грунтовая зона в основном в пределах 3d, где d — сторона или диаметр поперечного сечения свай. Этим и объясняется тот факт, что расчетное сопротивление грунта под нижним концом забивных свай в зависимости от естественной плотности или консистенции грунтов в несколько раз больше, чем для таких же грунтов при фундаментах на естественном основании.

Забивные железобетонные сваи и сваи-оболочки подразделяются:

а) по способу армирования — на сваи и сваи-оболочки с ненапрягаемой продольной арматурой с поперечным армированием и на предварительно-напряженные со стержневой или проволочной продольной арматурой (из высокопрочной проволоки и арматурных канатов) с поперечным армированием и без него, причем без поперечного армирования изготавливаются только сваи квадратного поперечного сечения;

б) по форме поперечного сечения — на сваи квадратные, прямоугольные, квадратные с круглой полостью и полые круглые диаметром до 800 мм включительно и сваи-оболочки диаметром более 800 мм;

в) по форме продольного сечения — на призматические и с наклонными боковыми гранями (пирамидальные, трапецеидальные, ромбовидные);

г) по конструктивным особенностям ствола сваи — на цельные и составные (из отдельных секций);

д) по конструкции нижнего конца — на сваи с заостренным или плоским нижним концом, с уширением (булавовидные сваи) или без него, полые сваи — с закрытым или открытым нижним концом и с камуфлетной пятой.

В целях повышения качества изготовления составлены ГОСТы на следующие конструкции забивных железобетонных свай сплошного квадратного сечения:

с ненапрягаемой арматурой длиной 3 — 16 м, сечением от 200 ´ 200 до 400 ´ 400 мм (ГОСТ 19804.1 — 79);

с напрягаемой арматурой из высокопрочной проволоки длиной 3 — 16 м, сечением от 200 ´ 200 до 400 ´ 400 мм (ГОСТ 19804.2 — 79);

с напрягаемой стержневой арматурой длиной 9 — 20 м, сечением от 300 ´ 300 до 400 ´ 400 мм (ГОСТ. 19804.2 — 79);

с напрягаемой прядевой арматурой длиной 11 — 20 м, сечением от 300 ´ 300 до 400 ´ 400 мм (ГОСТ 19804.2 — 79);

без поперечного армирования с напрягаемой арматурой длиной 3 — 12 м, сечением 250 ´ 250 и 300 ´ 300 мм (ГОСТ 19804.4 — 78).

Разработаны также чертежи типовых конструкций свай квадратного сечения с круглой полостью длиной 3 — 8 м, сечением 300 ´ 300 и 400 ´ 400 мм по серии 1.011-6 и полых круглых свай диаметром от 400 до 800 мм и свай-оболочек диаметром 1000 — 1600 мм по серии 1.011-5.

Полые круглые сваи и сваи-оболочки в соответствии с типовыми чертежами разработаны цельными длиной 4 — 12 м и составными, т. е. состоящими из отдельных секций, наращиваемых в процессе погружения. Соединение отдельных секций указанных составных свай осуществляется с помощью сварных или болтовых стыков. Элементы этих стыков предусмотрены в виде стальных закладных деталей, устанавливаемых в процессе бетонирования по торцам секций составных свай.

Погружение свай-оболочек в связи с большими диаметрами (более 800 мм) осуществляется по особой технологии. Чаще всего они догружаются с помощью вибраторов. В процессе погружения свай-оболочек, производят полную или частичную выемку грунта из полости либо оставляют грунтовое ядро нетронутым. Во всех этих случаях несущая способность свай-оболочек может быть разной, даже в одинаковых грунтовых условиях.

Полые круглые сваи диаметром до 800 мм применяются с открытым и закрытым нижним концом.

Сваи-оболочки погружаются с открытым нижним концом вибропогружателями без выемки или с выемкой грунта (частичной или полной) из внутренней полости.

Внутренняя полость свай-оболочек заполняется бетоном на всю высоту или только в нижней части, а также частично песчаным грунтом, а в верхней части — бетоном. Решение о том или ином виде заполнения принимается в зависимости от величины действующих на сваи нагрузок, характера грунтовых напластований, глубины заложения подошвы ростверка, глубины промерзания грунтов и т.п.

Забивные железобетонные сваи квадратного сечения без поперечного армирования рекомендуется применять при прорезке сваями песков средней плотности и рыхлых, супесей пластичной и текучей консистенции, суглинков и глин от тугопластичных до текучих при условии, что сваи погружены в грунт на всю глубину или выступают над поверхностью грунта на высоту не более 2 м.

Опирание нижних концов свай без поперечного армирования допускается на все виды грунтов, за исключением скальных, крупнообломочных, торфов, слабых грунтов типа илов, глинистых текучей консистенции и других сильносжимаемых грунтов, с учетом дополнительных указаний, приведенных в рабочих чертежах свай.

Забивные сваи сплошного квадратного сечения с поперечным армированием, полые круглые сваи и сваи-оболочки могут применяться при любых сжимаемых грунтах, подлежащих прорезке, с опиранием нижних концов на любые грунты, за исключением торфов, слабых грунтов типа илов, глинистых грунтов текучей консистенции и других видов сильносжимаемых грунтов. Они могут применяться для фундаментов мостовых сооружений и воспринимать вертикальные вдавливающие и выдергивающие, а также горизонтальные нагрузки и изгибающие моменты.

Полым круглым сваям и сваям-оболочкам следует отдавать предпочтение при слабых грунтах большой мощности и при больших горизонтальных нагрузках.

При использовании предварительно-напряженных свай любого типа, в том числе типовых конструкций, следует иметь в виду, что в случае необходимости обеспечения жесткого их сопряжения с плитой ростверка, а также при передаче на них растягивающих сил голова таких свай должна заделываться в плиту ростверка на величину, требуемую расчетом. Однако предварительно-напряженные сваи с продольной арматурой из высокопрочной проволоки и семипроволочных прядей позволяют снизить расход стали (в натуральном весе) до 50 % по сравнению со сваями с ненапрягаемой арматурой.

Типовые конструкции прямоугольных свай не разработаны. Однако практически прямоугольные сваи часто применяются в фундаментах сооружений, воспринимающих значительные горизонтальные нагрузки (для фундаментов опор мостов, набережных, опор трубопроводов и т.п.). Большая сторона поперечного сечения таких свай в указанных случаях располагается в направлении действия наибольших моментов и горизонтальных сил.

В последнее время находят применение новые виды свай, в том числе булавовидные, пирамидальные, ромбовидные. Типовые конструкции таких свай также не разработаны.

Булавовидные железобетонные сваи целесообразно применять, только когда на строительной площадке от поверхности планировки залегают слабые оплывающие грунты (рыхлые пески, супеси текучей консистенции, илы и т.п.), подстилаемые относительно плотными грунтами. Такие сваи могут применяться для устройства фундаментов зданий и сооружений при передаче на них главным образом статических вдавливающих нагрузок. Булавовидные сваи воспринимают меньшие горизонтальные нагрузки, чем железобетонные призматические сваи, поэтому применение их не рекомендуется при больших горизонтальных нагрузках, передаваемых на фундаменты.

Забивные пирамидальные железобетонные сваи могут быть двух видов — пирамидальные сваи с большими углами конусности и пирамидальные сваи с малыми углами конусности.

Пирамидальные сваи с малыми углами конусности (углами наклона боковых граней 1 — 4°) рекомендуется применять в однородных по глубине грунтах; а также в случаях, когда сваями вынужденно прорезаются слои плотных грунтов и их нижний конец заглубляется в более слабые грунты.

Набивные сваи по способу изготовления подразделяются на:

а) набивные, устраиваемые путем предварительного погружения инвентарных труб, нижний конец которых закрыт оставляемым в грунте башмаком или бетонной пробкой, с последующим извлечением этих труб по мере заполнения скважин бетонной смесью;

б) набивные виброштампованные, устраиваемые в пробуренных или в пробитых скважинах путем заполнения скважин жесткой бетонной смесью, уплотняемой виброштампом, выполненным в виде трубы с заостренным нижним концом и закрепленным на ней вибропогружателем;

в) набивные в выштампованном ложе, устраиваемые путем выштамповки в грунте скважин пирамидальной или конусной формы с последующим заполнением их бетонной смесью;

г) буронабивные с уширениями и без них, устраиваемые в неводонасыщенных глинистых грунтах без крепления стенок скважин, а в обводненных грунтах и в песках с закреплением стенок скважин глинистым раствором или инвентарными извлекаемыми обсадными трубами и только в виде исключения при соответствующем обосновании ¾ обсадными трубами, оставляемыми в грунте;

д) буронабивные с камуфлетной пятой, устраиваемые путем бурения скважин с последующим образованием уширения взрывом и заполнением скважин бетонной смесью.

Буронабивные сваи в настоящее время устраиваются диаметром ствола 400 — 1700 мм. Они могут иметь в нижней части уширение диаметром до 3500 мм. Устраиваются такие сваи без крепления или с креплением стенок скважины.

Рис.61. Изготовление буронабивной сван с использованием глинистого
раствора:

а — бурение скважины под глинистым раствором; б — опускание каркаса; в — установка бетонолитной трубы с вибробункером; г — бетонирование сваи методом вертикального перемещения трубы (ВПТ) с вытеснением глинистого раствора из скважины

Рис.62. Изготовление буронабивной сваи с использованием обсадной
трубы, задавливаемой при помощи стола:

а, б, в — бурение скважины грейферным буром с наращиванием обсадной трубы; г опускание бетонолитной трубы и начало бетонирования; д — окончание
бетонирования и извлечение последнего звена обсадной трубы

На рис. 62 показано устройство буронабивной сваи установкой фирмы «Франки» с использованием грейферного бура и составной обсадной трубы, погружаемой в грунт с помощью специального стола с домкратами. Стол является принадлежностью базовой машины и передает на обсадную трубу продольное вдавливающее усилие и колебательный момент вращения. Столы большой массы (до ЗО т) для задавливания обсадных труб могут использоваться самостоятельно без передачи усилий на базовую машину. данная установка позволяет изготавливать сваи диаметром до 1800 мм при наибольшем вдавливающем усилии на обсадную трубу — 25 т.
При бурении в нескальных грунтах обсадная труба задавливается всегда с опережением, размер которого зависит от плотности грунта. Бурение ведется внутри трубы (с отставанием), что позволяет избежать разуплотнения грунта за пределами ствола сваи и даже получить некоторое дополнительное его уплотнение при значительном опережении погружения обсадной трубы. Наращивание обсадной трубы звеньями длиной 3. 5 м осуществляется с помощью базовой машины или с использованием самоходного стрелового крана. После достижения нижним концом обсадной трубы проектной глубины грунт внутри трубы удаляется до ее нижней кромки.
Вскважину устанавливают арматурный каркас, бетонолитную трубу и немедленно приступают к бетонированию с одновременным извлечением обсадной трубы. Задержка бетонирования недопустима, поскольку это приводит к разуплотнению грунта в
забое с последующим возникновением дополнительной осадки сваи.

Наиболее широко применяют следующие способы устройства уширений: разбуривание, раскатывание или раздвигание грунта с помощью специальных механических или гидравлических устройств, опускаемых в скважину (рис. 63, а; рис. 64); втрамбовывание бетона в грунт ниже обсадной трубы (рис. 63, в); взрывание камуфлетного заряда на дне скважины под слоем бетонной смеси (рис. 63, 6). Заметим, что два последних способа применимы только при устройстве свай с использованием обсадных труб. Устройство уширений этими способами позволяет не только увеличить несущую способность сваи, но и избежать дополнительных осадок, связанных с наличием разрыхленного грунта в забое скважины.

Рис.63. Схемы устройства уширений нижних концов свай:
а — разбуриванем; б — взрыванием камуфлетного заряда; в — втрамбовыванием жесткой бетонной смеси

Рис.64. Разбуривание полости в грунте уширителем:

а – положение уширителя во время разбуривания скважины; б – то же, в процессе разбуривания полости; 1 – грунтосборник; 2 – режущие ножи; 3 – скважина; 4 – штанга; 5 – уширенная полость

Взрывной способ устройства уширений (рис.65). В пробуренную скважину устанавливают обсадную трубу. На дно скважины опускают заряд взрывчатого вещества расчетной массы и выводят провода от детонатора к взрывной машинке, находящейся на поверхности. Скважину заполняют бетонной смесью на 1,5-2,0 м, поднимают на 0,5 м обсадную трубу и производят взрыв. Энергия взрыва уплотняет грунт и создает сферическую полость, которая заполняется бетонной смесью из обсадной трубы. После этого порциями и с необходимым уплотнением заполняют обсадную трубу бетонной смесью доверху.

Рис.65. Технологическая схема устройства свай с камуфлетным уширением:

а – опускание заряда ВВ и заполнение скважины бетонной смесью; б – подъем бетонолитной трубы и образование уширенной пяты взрывом; в – готовая набивная свая с камуфлетным уширением; 1 – заряд ВВ; 2 – провод к подрывной машине; 3 – обсадная труба; 4 – приемная воронка; 5 – бетонная смесь; 6 – бадья с бетонной смесью; 7 – уширенная пята; 8 – арматурный каркас.

Винтовые сваи по сравнению с другими типами свай гораздо лучше работают на выдергивание и поэтому используются главным образом в сооружениях, где на фундаменты передаются преимущественно выдергивающие силы.

Рис.66 . Устройство винтовой сваи:
а — подготовка агрегата к работе; б — образование винтовой полости в грунте; в —
установка арматурного каркаса; г — вывинчивание трубы с наконечником при
одновременной подаче бетонной смеси; д — готовая свая

Сваи-столбы рекомендуется применять преимущественно для устройства фундаментов опор мостов, строящихся в районах, распространения пучинистых грунтов, при невозможности забивки свай в них ввиду наличия плотных песчаных, гравелистых и галечниковых грунтов, в которых столбы должны быть заделаны исходя из условий воспринятия сил морозного пучения.

Применение свай-столбов обеспечивает повышение уровня индустриализации строительных работ в отдаленных районах.

Стыки звеньев составных железобетонных свай и свай-оболочек должны обеспечивать:

а) равнопрочность стыкового соединения и ствола сваи (сваи-оболочки) на осевые вдавливающие и горизонтальные нагрузки и изгибающие моменты, а для фундаментов со сваями, работающими на выдергивающие нагрузки, — также на растягивающие силы;

б) соосность стыкуемых элементов.

Забивные деревянные сван подразделяются на:

а) цельные, изготовляемые из одного бревна;

б) срощенные по длине;

в) пакетные, сплоченные из нескольких цельных или срощенных по длине бревен или брусьев.

Деревянные сваи, изготавливаемые из целого бревна, имеют обычно длину 4,5 — 8,5 м и диаметр в отрубе 160 — 340 мм. Реже применяются сваи из цельных бревен длиной до 12м.

Заготовка деревянных свай длиной свыше 16 м представляет значительные трудности как по отбору бревен такой длины, так и по вывозу их с участка лесозаготовок. По этим причинам применяют или срощенные сваи из двух (и даже трех) бревен по длине, или так называемые пакетные сваи, состоящие из нескольких бревен как по длине, так и поперечному сечению.

Пакетные сван изготовляются длиной до 25 м, поперечным сечением (диаметром) до 600 мм и более.

Основным недостатком срощенных и пакетных свай является возможность расстройства стыков при забивке, а также в последующем — ржавление стальных частей стыков, находящихся в условиях грунтовых вод, агрессивных по отношению к стали.

Деревянные сваи рекомендуется применять в районах, где лес является местным, строительным материалом, в целях экономии бетона и стали.

Рис.67. Детали деревянной сваи и стыки.

1 — свая; 2— бугель; З — башмак; 4— накладка; 5— штырь; б — болты; 7— стальная труба; 8 — ерши

Классификация свай определяется тем, что при разных видах свай грунтовая среда, в которую погружена свая, может претерпевать различные изменения. При забивных сваях грунт вокруг сваи и в ее основании уплотняется. При набивных сваях грунт, окружающий сваю, либо остается в естественном состоянии, либо степень плотности его нарушается из-за заполнения скважины водой и размягчения вследствие этого грунта вокруг сваи, оставления шлама в забое скважины, задержек в бетонировании и т.п. Некоторое уплотнение грунта может быть получено при устройстве набивных свай в пробитых скважинах. Однако степень этих уплотнений оказывается меньшей, чем при забивных сваях.

Сваи, в зависимости от свойств грунтов, залегающих под нижним концом, подразделяются на сваи-стойки и висячие сваи.

К сваям-стойкам относятся сваи всех видов и сваи-оболочки, которые пepeдaют нагрузку нижним концом на практически несжимаемые грунты. Силы трения грунта на боковой поверхности свай-стоек в расчетах их несущей способности по грунту основания на сжимающую нагрузку не учитываются.

К висячим сваям относятся сваи всех видов и сваи-оболочки, погруженные в сжимаемые грунты. Висячие сваи передают нагрузку на грунт боковой поверхностью и нижним концом.

Примечание. К практически несжимаемым грунтам относятся скальные, крупнообломочные (валунный, галечниковый, щебенистый, гравийный, дресвяный) с песчаным заполнителем и глинистые грунты твердой консистенции.

Читайте также:  Обустройство закрытой веранды – основные моменты, внутреннее оформление
Ссылка на основную публикацию