Свайный фундамент

  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;

  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  вытеснения грунта;

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

  д) винтовые;

  3) По условиям  взаимодействия с грунтом: 

  а) сваи-стойки, передающие нагрузку на грунт  нижним концом и опирающиеся  на скальные или малосжимаемые  прочные грунты. К малосжимаемым грунтам относятся крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем средней плотности и плотные, а также глины твердой консистенции в водонасыщенном состоянии с модулем деформации E ? 50 МПа;

  б) висячие  сваи, опирающиеся на сжимаемые  грунты и передающие нагрузку на грунты основания боковой поверхностью и нижним концом .

  Как различают  сваи по характеру работы в  грунте?

  Сваи по  характеру передачи нагрузки  на грунт подразделяются на  сваи-стойки и висячие сваи. Сваи-стойки  прорезают толщу слабых или недостаточно прочных грунтов и опираются на прочные грунты скальные, полускальные, крупнообломочные, плотные песчаные грунты, глинистые грунты твердой консистенции.

  Свая-стойка  всю свою нагрузку передает  через нижний конец, так как  при малых ее перемещениях - осадках не происходит мобилизации сил трения по боковой поверхности. Свая-стойка работает как сжатый стержень в упругой среде. Ее несущая способность определяется прочностью самого материала на сжатие и сопротивлением грунта под нижним концом - острием.

  К висячим  сваям относятся сваи, опирающиеся  на сжимаемые грунты. Они имеют  перемещения под воздействием  нагрузок значительно большие,  чем сваи-стойки, при этом в  работу включаются силы трения, возникающие по боковой поверхности.  У висячих свай нагрузка передается основанию не только через нижний конец, но и боковой поверхностью. Нагрузка на такую сваю определяется суммой этих двух воздействий. Таким образом, висячая свая отличается от сваи-стойки тем, что передает нагрузку от веса сооружения не только своим нижним концом, но и боковой поверхностью.

  Свая-стойка  подобна колонне, которая опирается  на несжимаемый грунт и поэтому  ее несущая способность определяется  только размером ее поперечного  сечения. Висячая свая под действием  нагрузки перемещается относительно окружающего сжимаемого грунта, при этом на ее боковой поверхности возникает трение, которое оказывает сопротивление внедрению сваи в грунт. Поэтому несущая способность висячей сваи зависит как от площади поперечного сечения, так и от площади боковой поверхности сваи.

  Как подразделяются  сваи по условиям их изготовления?

  По условиям  изготовления сваи подразделяются  на:

  1) предварительно  изготовленные на заводе или  полигоне и затем погружаемые  в грунт; 

  2) сваи, изготовляемые  непосредственно в грунте.

  Какие материалы  используются для изготовления  свай?

  Основным  материалом являются бетон и  железобетон. Сваи изготавливаются  также из дерева, металла, асбоцемента.  Возможно комбинирование из этих  материалов по длине сваи. Например, применение дерева для части сваи, располагающейся ниже уровня грунтовой воды, и бетона в зоне переменного увлажнения.

  Как изготавливаются  набивные сваи?

  Набивные  сваи изготавливаются из бетона  и железобетона. При изготовлении  набивных свай в выштампованном ложе используют щебень, который втрамбовывается в массив грунта основания в нижней части сваи.

  Набивные  сваи изготавливают диаметром  поперечного сечения до 0,8 м и  длиной до 50 м следующим образом.  В грунт погружается инвентарная  труба с нижним концом, закрытым теряемым башмаком (рис.Ф.14.12). После забивки трубы в грунт в нее подается бетон, и молот производит частые удары вверх и вниз; при этом от каждого удара труба поднимается на 3-4 см и вновь погружается на 1-2 см. Таким образом бетон трамбуется, а труба извлекается из грунта. Сваи, изготовленные подобным способом, называются частотрамбованными.

  К набивным  сваям относятся также вибронабивные  сваи, которые изготавливают в  скважине, образованной путем погружения  вибратором инвентарной трубы,  закрытой также теряемым затем железобетонным башмаком. Бетонная смесь уплотняется вибрированием. Уширенная пята в основании вибронабивной сваи образуется путем выдавливания из обсадной трубы башмака и одновременно порции бетона, равной по высоте 3-4 диаметрам сваи, и втрамбовывания их в грунт.

  Виброштампованные  сваи изготавливают, заполняя  скважину бетоном с уплотнением  ее виброштампом. Такой способ  уплотнения бетона в скважине  обеспечивает вдавливание бетона  в грунт и уширение пяты  ствола сваи с уплотнением грунта вокруг сваи.

  При необходимости  армирования сваи в обсадную  трубу устанавливают арматурный  каркас из четырех-шести стержней  диаметром 14-20 мм и спирали  из проволоки диаметром 6 мм  с шагом 150 мм.

  Какое поперечнее  сечение имеют сваи?

  Поперечное сечение свай - квадратное, прямоугольное, круглое, квадратное с круглой полостью, трубчатое открытого профиля, в виде швеллера или двутавра. Последние два вида поперечного сечения применяются, когда при одной и той же площади поперечного сечения нужно развить боковую поверхность (например для свай, смерзающихся с окружающим грунтом).

  Какой продольный  профиль имеют сваи?

  Сваи делаются  призматическими, цилиндрическими,  пирамидальными, трапецеидальными, ромбовидными  с уширенной пятой, цилиндрическими с несколькими уширениями по высоте .

  Какой длины  и какого поперечного размера  изготавливаются сваи?

  Сваи сплошного  квадратного сечения выпускаются  сечением 20? 20 см длиной 3-6 м (через  0,5 м), сечением 25? 25 см длиной 4,5-6 м  (через 0,5 м), сечением 30? 30 см длиной 3-12 м (до 6 м через 0,5 м, более 6 м через 1 м), сечением 35 ? 35 см длиной 8-16 м (через 1 м), сечением 40? 40 см длиной 13-16 м (через 1 м).

  Длина острия  этих свай соответственно 15, 25, 30 и 35 см. Сваи квадратные с круглой  полостью изготавливаются сечением от 25? 25 см до 40? 40 см длиной 3-8 м. Полые круглые сваи имеют диаметр 0,4-0,8 м, а при их диаметре более 0,8 м именуются сваями-оболочками. Длина их секции 4-8 м. Длина составной сваи - до 40 м. Сваи диаметром до 0,6 м выпускаются с закрытым нижним концом.

  Сваи с  прямоугольным сечением 35? 35 см выпускаются  длиной до 16 м. 

  Когда рекомендуется  применение пирамидальных, трапецеидальных,  ромбовидных свай и свай с  уширенной пятой? 

  Они применяются  только как висячие сваи, когда необходимо более полно использовать несущую способность однородного грунта. Ромбовидные сваи рекомендуются, чтобы уменьшить величину касательных сил морозного пучения грунта при промерзании. Сваи с уширенной пятой применяются в слабых грунтах, подстилаемых более прочными с тем, чтобы они работали как сваи-стойки.

  Имеется  ли преимущество у пирамидальных  свай?

  Пирамидальные  сваи наиболее эффективны в  недоуплотненных однородных грунтах.  При забивке этих свай происходит  уплотнение окружающего грунта в большей степени, чем у обычных призматических или цилиндрических свай. Опыты показывают, что в просадочных грунтах в процессе забивки наблюдается уменьшение пористости на 15-40 % на расстоянии до трех диаметров сваи.

  Пирамидальные  сваи выпускаются с углом наклона боковых граней от 1 ° до 15° . Голова сваи имеет размеры до 80? 80 см и острия - до 10? 10 см. Длина этих свай - от 4 до 6 м.

  Пирамидальные  сваи изготавливаются ненапрягаемыми  с поперечным армированием ствола  или с напрягаемым центральным стержнем без поперечного армирования.

  Что такое  сваи-колонны? 

  Сваи-колонны  применяются при устройстве свайных  фундаментов взамен столбчатых  и ленточных при строительстве  малоэтажных производственных зданий, как правило сельскохозяйственного  назначения. Свая-колонна выполняет одновременно функцию сваи (погружаемая в грунт - нижняя часть) и колонны (надземная часть).

  Сваи-колонны  применяются сечением 20? 20 и 30? 30 см  с двухсторонними консолями. Консоли  колонны погружаются в грунт,  что увеличивает ее несущую способность. Консоли служат также для опирания фундаментных балок под наружные стены.

  Сваи-колонны  в надземной части имеют закладные  детали для крепления опорных  металлических столиков под стеновые  панели и балки покрытий.

  Применение  свай-колонн требует повышенной точности разбивки осей, так как сама свая является элементом каркаса здания.

  Сваи-колонны  погружаются в грунт забивным  способом с проверкой их вертикального  положения. 

  Как изготавливают  сваи в выштампованном ложе?

  Сущность устройства свай в выштампованном ложе или вытрамбованных котлованах состоит в том, что котлованы под отдельные фундаменты не отрываются, а вытрамбовываются на необходимую глубину с последующим заполнением бетоном в распор. Для повышения несущей способности в дно котлована втрамбовываются порциями щебень или песчано-гравийная смесь.

  Вытрамбовывание  котлованов производят путем  сбрасывания трамбовки с экскаватора  по направляющей штанге длиной 4-8 м. Трамбовки применяют квадратного,  прямоугольного, шестигранного или круглого сечений длиной от 1 до 3,5 м.

  При устройстве  фундаментов в вытрамбованных  котлованах с уширенным основанием  после образования котлована  в него подаются щебень или  гравий порциями высотой 0,6-1,2 м с уплотнением каждой порции  трамбовкой. В результате втрамбовывания жесткого материала в основании котлована создается уширение с увеличением размеров уплотненной зоны грунта.

  Фундаменты  в вытрамбованных котлованах  наиболее эффективны в просадочных  лессовых грунтах, так как при  вытрамбовании вокруг котлована повышается плотность грунта и устраняются его просадочные свойства (см.рис.Ф.15.14).

  Какой вид  в плане имеют контуры свайных  фундаментов? 

  Свайные  фундаменты представляют в плане  вид кустов, когда ростверки имеют  квадратное, прямоугольное, а реже треугольное очертания. Фундаменты под стены проектируются в виде лент и перекрестных лент с одно-, двух и трехрядным расположением свай, возможно и в шахматном порядке. При большом числе свай они могут объединяться сплошной плитой-ростверком, повторяющим контуры всего здания или сооружения.

  Какой размер  обычно рекомендуется для ростверка? 

  Ростверк  обычно выполняется из бетона  или железобетона. Голова сваи  заделывается в ростверк на 5-10 см. Толщина ростверка в остальной  части определяется сопротивлением материала на продавливание. При передаче на сваю не только вертикальных сил, но также сдвигающих сил и моментов заделку следует соответственно рассчитывать на это воздействие. В плане край ростверка должен отстоять от боковой внешней стороны поверхности сваи не менее чем на 5 см и не менее чем на 0,15 размера сваи. Высота ростверка должна быть равна (h0 + 0,25 м), где h0 - расчетная рабочая толщина ростверка, которая должна составлять не менее 0,3 м.

  Чем отличаются  высокий и низкий ростверки?

  Если подошва  ростверка уложена непосредственно  на грунт, то такой ростверк  называется низким. Если подошва  находится существенно выше поверхности  грунта, то такой ростверк называется  высоким . В некоторых случаях,  например при пучинистых грунтах, подошву ростверка устанавливают несколько возвышающейся над грунтом на величину порядка 20 см. Однако такой ростверк тоже именуется низким. В некоторых случаях, например при устройстве свайных фундаментов в сейсмически опасных районах, головы свай не заводятся в ростверк, а между ними и нижней поверхностью ростверка устраивается амортизирующая песчаная прослойка.