В каких грунтах применяют булавовидные сваи в чем их особенность
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
При проектировании оснований и фундаментов зданий и сооружений выбор конструкций фундамента (свайного или на естественном основании) и вида свай следует производить исходя из конкретных условий строительной площадки и проектируемого объекта на основе результатов технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений фундаментов с учетом наличия соответствующих производственных баз и материальных ресурсов у заказчика и подрядчика( а также с учетом настоящих Рекомендаций.
Для правильного выбора вида и параметров свай следует особое внимание обращать на полноту исходных данных для проектирования свайных фундаментов( содержащихся в отчетах инженерных изысканий строительной площадки( предусмотренных нормами проектирования свайных фундаментов( а также в письме Госстроя СССР от 30 декабря 1971 г. № 78-Д( устанавливающем источники финансирования этих работ( и в письме от 21 августа 1975 г. № 60-Д «О порядке применения пункта 45 Правил о договорах подряда на капитальное строительство при устройстве свайных фундаментов».
В части экономии дефицитных строительных материалов( в первую очередь металла( следует руководствоваться требованиями «Технических правил по экономному расходованию основных строительных материалов» (ТП 101-76). При прочих одинаковых условиях следует отдавать предпочтение конструкциям фундаментов( для изготовления которых требуется меньший расход металла.
Предельные величины нагрузок (вертикальных сжимающих и выдергивающих( горизонтальных и изгибающих моментов)( допускаемых на сваи различных видов из условия прочности материала свай принимаются в соответствии с указаниями рабочих чертежей свай (типовых конструкций или ведомственных)( утвержденных в установленном порядке.
ЗАБИВНЫЕ СВАИ
1. ЗАБИВНЫЕ ПРИЗМАТИЧЕСКИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ СВАИ С ПРЕДВАРИТЕЛЬНО-НАПРЯЖЕННОЙ ПРОДОЛЬНОЙ АРМАТУРОЙ БЕЗ ПОПЕРЕЧНОГО АРМИРОВАНИЯ
Забивные призматические предварительно-напряженные железобетонные сваи с продольной арматурой стержневой( из высокопрочной проволоки и семипроволочных прядей без поперечного армирования сплошного сечения размерами 25х25 и 30х30 см( длиной от 4(5 до 12 м (рабочие чертежи типовых конструкций серии 1.011-6) рекомендуется применять при прорезке сваями песков средней плотности и рыхлых( супесей пластичной и текучей консистенции( суглинков и глин туго-( мягко- и текучепластичной( а также текучей консистенции при условии( что сваи погружены в грунт на всю глубину или выступают над поверхностью грунта на высоту не более 2 м при их расположении внутри помещения здания (сооружения).
При необходимости прорезки других видов грунтов допустимость применения свай рассматриваемой конструкции устанавливается пробной забивкой.
Опирание нижних концов свай допускается на все виды грунтов( за исключением скальных и вечномерзлых( торфов( заторфованных грунтов( слабых грунтов типа илов( глинистых текучей консистенции и других видов сильносжимаемых грунтов( с учетом дополнительных указаний( приведенных в рабочих чертежах свай.
Указанные сваи рекомендуется применять для фундаментов любых зданий и сооружений( за исключением мостов и портовых гидротехнических сооружений( когда они проходят по номенклатуре и параметрам свай( предусмотренных рабочими чертежами( удовлетворяют результатам расчета и грунтовым условиям строительной площадки. Такие сваи не допускается применять в пучинистых грунтах( если силы пучения превышают величину вертикальной вдавливающей нагрузки на сваю( и при наличии сил выдергивающих( сейсмических( а также при необходимости погружения их в грунт с помощью вибрации.
Применение свай без поперечного армирования позволяет снизить расход стали в среднем до 40% по сравнению со сваями с предварительно-напряженной продольной арматурой с поперечным армированием и до 70% по сравнению со сваями с ненапрягаемой продольной арматурой и с поперечным армированием( а также снизить трудоемкость их изготовления на заводах железобетонных конструкций.
2. ЗАБИВНЫЕ ПРИЗМАТИЧЕСКИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ СВАИ С ПРЕДВАРИТЕЛЬНО-НАПРЯЖЕННОЙ ПРОДОЛЬНОЙ АРМАТУРОЙ С ПОПЕРЕЧНЫМ АРМИРОВАНИЕМ
Забивные призматические предварительно-напряженные железобетонные сваи с продольной арматурой стержневой( из высокопрочной проволоки и семипроволочных прядей с поперечным армированием сплошного сечения размерами от 20х20 до 40х40 см( длиной от 3 до 20 м (рабочие чертежи типовых конструкций серии (1.011-6) рекомендуется применять при любых сжимаемых грунтах( подлежащих прорезке( за исключением насыпей с твердыми непробиваемыми включениями (остатки разрушенных частей каменных( бетонных и железобетонных конструкций и т.п.)( а также( когда требуется проходка слоев твердого глинистого грунта( либо других видов грунтов природного сложения с часто встречающимися валунами и т.п.
Опирание нижних концов свай допускается на все виды грунтов( за исключением торфов( заторфованных грунтов( слабых грунтов типа илов( глинистых текучей консистенции и других видов сильно сжимаемых грунтов.
Указанные сваи допускается применять для фундаментов любых зданий и сооружений: они могут воспринимать вертикальные вдавливающие и выдергивающие( а также горизонтальные нагрузки и изгибающие моменты. При необходимости жесткости сопряжения свай с плитой ростверка такое сопряжение должно осуществляться заделкой головы свай в плиту на величину( требуемую расчетом.
Применение предварительно-наряженных железобетонных свай с продольной арматурой из высокопрочной проволоки при длине свай от 3 до 20 м и семипроволочных прядей при длине от 11 до 20 м позволяет снизить расход стали (в натуральном весе) до 50% по сравнению со сваями с ненапрягаемой арматурой( поэтому рекомендуется( как правило( предусматривать применение таких свай с арматурой из высокопрочной проволоки или семипроволочных прядей.
3. ЗАБИВНЫЕ ПРИЗМАТИЧЕСКИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ СВАИ С ПРОДОЛЬНОЙ АРМАТУРОЙ БЕЗ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ПОПЕРЕЧНЫМ АРМИРОВАНИЕМ
Забивные призматические железобетонные сваи с продольной ненапрягаемой стержневой арматурой с поперечным армированием сплошного сечения размерами от 20х20 до 40х40 см( длиной от 3 до 16 м (рабочие чертежи типовых конструкций серии 1.011-6) рекомендуется применять в грунтовых условиях( аналогичных указанным для забивки призматических железобетонных свай с предварительно-напряженной продольной арматурой с поперечным армированием.
Рассматриваемые сваи могут воспринимать вертикальные вдавливающие и выдергивающие( а также горизонтальные нагрузки и изгибающие моменты. В целях сокращения расхода стали такие сваи следует применять для фундаментов зданий и сооружений лишь в тех случаях( когда по грунтовым условиям или условиям воспринятия внешних нагрузок не представляется возможным применение свай( указанных в пп. 1 и 2 настоящих Рекомендаций( а также в случаях( когда в районах строительства указанные в пп. 1 и 2 сваи не могут быть изготовлены.
В транспортном строительстве могут применяться также призматические железобетонные без предварительного напряжения сваи сплошного сечения размерами 35х35 см( длиной до 16 м и 40х40 см( длиной до 25 м( изготовляемые по ведомственным рабочим чертежам Минтрансстроя( которые имеют относительно более высокий расход арматурной стали( чем соответствующие сваи по серии 1.011-6( вызванный необходимостью воспринятия больших эксплуатационных нагрузок.
4. ЗАБИВНЫЕ ПРИЗМАТИЧЕСКИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ СВАИ КВАДРАТНОГО СЕЧЕНИЯ С КРУГЛОЙ ПОЛОСТЬЮ С ПРЕДВАРИТЕЛЬНО-НАПРЯЖЕННОЙ ПРОДОЛЬНОЙ АРМАТУРОЙ И БЕЗ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Забивные призматические железобетонные сваи с круглой полостью размерами сечения 25х25( 30х30 и 40х40 см( длиной от 3 до 8 м (рабочие чертежи типовых конструкций серии 1.011-6) допускается применять в условиях( аналогичных для предварительно-напряженных свай без поперечного армирования( указанных в п. 1 настоящих Рекомендаций.
Применение призматических железобетонных свай квадратного сечения с круглой полостью позволяет уменьшить расход бетона в среднем на 20% по сравнению со всеми видами призматических свай сплошного поперечного сечения( а также сократить расход арматурной стали до 15% по сравнению с соответствующими сваями с поперечным армированием (пп. 2 и 3 настоящих Рекомендаций).
5. ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ПОЛЫЕ КРУГЛЫЕ СВАИ И СВАИ-ОБОЛОЧКИ
Забивные железобетонные без предварительного напряжения полые круглые сваи диаметром от 40 до 80 см и сваи-оболочки диаметром более 80 до 160 см включительно( длиной от 4 до 12 м и составные от 14 до 48 м (рабочие чертежи типовых конструкций серии 1.011-5) рекомендуется применять при необходимости прорезки слабых грунтов и опирания на любые виды грунтов( за исключением торфов( заторфованных грунтов( слабых грунтов типа илов( глинистых грунтов текучей консистенции и других видов сильносжимаемых грунтов. Указанные сваи и сваи-оболочки рекомендуется применять для любых зданий и сооружений( в том числе возводимых в сейсмических районах( при больших вертикальных вдавливающих и выдергивающих( а также горизонтальных нагрузках.
Полые круглые сваи с закрытым нижним концом (наконечником) следует применять в случае( когда необходимо прорезать сваями слабые грунты и опирать их на более плотные и прочные грунты.
В транспортном и гидротехническом строительстве могут применяться железобетонные полые круглые сваи диаметром от 40 до 80 см и сваи-оболочки диаметром более 80 до 300 см включительно( длиной отдельных звеньев до 12 м( изготовляемые по ведомственным рабочим чертежам Минтрансстроя( Минморфлота и Минрыбхоза СССР. Конструкции этих свай и свай-оболочек имеют повышенный расход арматурной стали (по сравнению с соответствующими полыми круглыми сваями и сваями-оболочками по серии 1.011-5)( вызванный необходимостью воспринятия больших эксплуатационных нагрузок (нормальных и горизонтальных сил и изгибающих моментов).
Применение железобетонных полых круглых свай и свай-оболочек позволяет сократить расход бетона в среднем в 2 раза по сравнению с призматическими сваями сплошного сечения.
6. СВАИ-КОЛОННЫ
Сваи-колонны представляют собой разновидность забивных железобетонных свай( надземная часть которых служит колоннами зданий (сооружений).
Сваи-колонны длиной от 5 до 7(5 м сплошного квадратного сечения от 20х20 до 30х30 см (рабочие чертежи конструкций серии 1.821-1) рекомендуется применять для одноэтажных сельскохозяйственных зданий и подобных им по конструкциям( параметрам и нагрузкам зданий другого назначения( а также в качестве опор сооружений (например( технологических трубопроводов; горизонтальных надземных резервуаров и т.п.).
Сваи-колонны рекомендуется применять при спокойном рельефе строительной площадки с глинистыми грунтами мягкопластичной( тугопластичной и полутвердой консистенции и с песчаными грунтами средней плотности.
Применение свай-колонн не допускается( когда в пределах погружаемой части или поднижними концами их расположены слабые грунты (заторфованные и торф( илы( глинистые текучей консистенции и др.) либо гравелистые пески( крупнообломочные и плотные песчаные грунты.
Не допускается использование в качестве свай-колонн предварительно-напряженных железобетонных свай с продольной проволочной арматурой( а также предварительно-напряженных свай без поперечного армирования с любым видом продольной арматуры.
Применение свай-колонн позволяет уменьшить материалоемкость и трудоемкость возведения зданий и сооружений указанного типа.
7. ЗАБИВНЫЕ СОСТАВНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ СВАИ КВАДРАТНОГО (СПЛОШНОГО) СЕЧЕНИЯ
Составные сваи рекомендуется применять:
а) при необходимости заглубления свай в несущий слой( кровля которого имеет невыдержанное залегание в пределах контуров проектируемого здания (сооружения);
б) при затруднении транспортирования длинномерных элементов( вызванных стесненными дорожно-транспортными условиями или стесненными условиями площадки строительства;
в) при отсутствии копрового оборудования( необходимого для погружения свай длиной более 12-14 м;
г) при возможности уменьшения размеров поперечного сечения свай( если при этом несущая способность таких свай удовлетворяет расчетной нагрузке.
Применение составных свай позволяет изготавливать их в формах( имеющихся на заводах железобетонных изделий для более коротких призматических свай( а погружение таких свай производить с помощью имеющихся у строительных организаций копров небольшой высоты.
8. СВАИ-СТОЛБЫ
Сваи-столбы представляют собой железобетонные цилиндры диаметром 80 см( длиной 6-12 м (рабочие чертежи № 1067/1( утвержденные Минтрансстроем и МПС) и устраиваются по следующей технологии:
бурится скважина диаметром 90-100 см на глубину( определяемую расчетом;
Сваи-столбы рекомендуется применять преимущественно для устройства фундаментов опор мостов( строящихся в районах распространения вечномерзлых и пучинистых грунтов( при невозможности забивки свай ввиду мерзлого состояния грунтов( либо 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.
9. ЗАБИВНЫЕ ПРИЗМАТИЧЕСКИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ СВАИ( ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЕ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА НА ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ
Забивные без предварительного напряжения железобетонные сваи длиной от 5 до 12 м сплошного квадратного и прямоугольного сечения (рабочие чертежи типовых конструкций серии 1.011-3М) предназначены для строительства зданий и сооружений различного назначения на вечномерзлых грунтах с сохранением основания в мерзлом состоянии на весь период эксплуатации здания (сооружения).
Указанная конструкция свай позволяет воспринимать силы морозного пучения( характерные для районов распространения вечномерзлых грунтов.
10. ЗАБИВНЫЕ ОДИНОЧНЫЕ И ПАКЕТНЫЕ ДЕРЕВЯННЫЕ СВАИ
Деревянные сваи допускается применять в любых сжимаемых грунтах( в которых возможно погружение забивных свай (пп. 2 и 3 настоящих Рекомендаций)( при обеспечении постоянного положения голов свай ниже горизонта воды в строительный и эксплуатационный периоды не менее чем на 0(5 м.
Деревянные сваи рекомендуется применять в районах( где лес является местным строительным материалом (например( в многолесных районах) в целях экономии бетона и стали.
НАБИВНЫЕ СВАИ
11. БУРОНАБИВНЫЕ СВАИ
Буронабивные сваи диаметром ствола от 40 до 170 см с уширениями в нижней части до 350 см и без них( устраиваемые по различной технологии без крепления или с креплением стенок скважины( рекомендуются для зданий и сооружений любого назначения (производственных( общественных( жилых и др.) при больших сосредоточенных вертикальных и горизонтальных нагрузках( а также на площадках со сложными геологическими и другими условиями строительства.
Буронабивные сваи рекомендуется также применять:
когда необходима прорезка сваями насыпей с твердыми включениями (в виде остатков разрушенных частей каменных( бетонных( железобетонных конструкций и т.п.) или прорезка слоев грунта природного сложения в виде твердых глинистых грунтов( слоев с часто встречающимися валунами и т.п.( не позволяющих производить забивку или вибропогружение свай;
на стесненных площадках( где сложно транспортировать и устанавливать забивные сваи;
вблизи существующих зданий и сооружений( в которых могут возникнуть недопустимые деформации элементов несущих конструкций или оборудования при забивке или вибропогружении свай.
Техническая документация( необходимая для применения буронабивных свай( составлена НИИОСП им. Герсеванова Госстроя СССР( ЦНИИС Минтрансстроя( институтом Гидропроект им. Жука Минэнерго СССР( а институтом Фундаментпроект Минмонтажспецстроя СССР с участием трестов Укргидроспецфундаментстрой и Укрбурвод Минмонтажспецстроя Украинской ССР выпущены Технические решения конструкций фундаментов из буронабивных свай (№ 11740). Применение буронабивных свай наиболее целесообразно (технически и экономически) при возможности их устройства без крепления стенок скважин.
Буронабивные сваи не следует применять при наличии сильно агрессивных грунтовых или производственных вод.
Методы устройства буронабивных свай надлежит выбирать с учетом следующих указаний:
а) буронабивные сваи( устраиваемые без крепления стенок скважин( рекомендуется применять в случаях( когда строительные площадки сложены глинистыми грунтами твердой( полутвердой и тугопластичной консистенции (в том числе глинистыми просадочными и набухающими грунтами)( а горизонт грунтовых вод в период строительства расположен ниже пяты свай;
б) буронабивные сваи( для устройства которых требуется крепление стенок скважин глинистым раствором( рекомендуется применять в случаях( когда строительные площадки сложены глинистыми грунтами мягкопластичной и текучепластичной консистенции;
в) буронабивные сваи с креплением стенок скважин обсадными трубами рекомендуется применять в случаях( когда строительные площадки сложены водонасыщенными неоднородными глинистыми грунтами текучей консистенции с прослойками песка и супесей;
г) буронабивные сваи( устраиваемые при помощи специальных станков с закреплением стенок скважины извлекаемыми стальными (инвентарными) трубами( рекомендуется применять при условии( когда строительные площадки сложены любыми грунтами( а сваи опираются нижними концами на скальные или другие виды плотных грунтов высокой несущей способности (твердые глинистые грунты( крупнообломочные грунты( плотные пески).
12. НАБИВНЫЕ СВАИ( УСТРАИВАЕМЫЕ В ПРОБИВАЕМЫХ СКВАЖИНАХ
Скважины для таких свай устраиваются путем забивки извлекаемых инвентарных труб с башмаком( оставляемым в грунте( или забивкой инвентарных обсадных труб с ядром из плотноутрамбованной жесткой бетонной смеси в нижней части трубы.
Набивные сваи в пробитых скважинах отличаются от буронабивных более высокой степенью использования несущей способности грунтов основания( приближающейся к забивным сваям.
Набивные сваи( устраиваемые в пробитых скважинах( рекомендуется применять в грунтовых условиях( аналогичных как и для забивных свай (пп. 2 и 3 настоящих Рекомендаций)( особенно в случаях( когда затруднено получение сборных железобетонных свай( либо когда застраиваемая территория характеризуется резким колебанием залегания плотных грунтов несущего слоя.
НОВЫЕ ВИДЫ ЗАБИВНЫХ СВАЙ( ВНЕДРЯЕМЫХ В СТРОИТЕЛЬСТВО
В настоящее время в строительстве внедряются новые виды забивных свай( в том числе: с уширением в нижней части (булавовидные)( пирамидальные( ромбовидные и др.
При внедрении новых конструкций свай с целью накопления опыта строительства( а также для обоснования возможности более широкого применения их( установления номенклатуры свай и выявления целесообразности их типизации необходимо проводить испытания указанных свай и наблюдения за их работой.
13. БУЛАВОВИДНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ СВАИ
Булавовидные железобетонные сваи целесообразно применять( когда на строительной площадке от поверхности планировки залегают слабые оплывающие грунты (рыхлые пески( супеси текучей консистенции( илы( заторфованные грунты и т.п.)( подстилаемые относительно плотными грунтами; при этом заглубление уширенной части свай в относительно плотные грунты должно быть не менее( чем на высоту уширения.
Такие сваи могут применяться для устройства фундаментов зданий жилых и общественных( объектов промышленного( сельскохозяйственного и транспортного назначения при статических вдавливающих нагрузках. Вертикальные булавовидные сваи воспринимают меньшие горизонтальные нагрузки( чем железобетонные призматические сваи( поэтому применение их не рекомендуется при больших горизонтальных нагрузках( передаваемых на фундаменты.
Булавовидные сваи имеют в ряде случаев более высокую несущую способность( отнесенную к 1 м 3 расходуемого материала (в среднем в 1(5 раза и более)( чем забивные призматические сваи( предусмотренные в п. 3 настоящих Рекомендаций( что позволяет значительно снизить материалоемкость( трудоемкость и стоимость свайных фундаментов.
Поскольку единая номенклатура таких свай еще не разработана( при применении их рекомендуется использовать разработки и предложения различных организаций (трест Оргтехстрой Минстроя Латвийской ССР( НИИЖБ( НИИОСП им. Герсеванова и Уральский Промстройниипроект Госстроя СССР( ЦНИИС Минтрансстроя).
14. ПИРАМИДАЛЬНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ СВАИ
Такие сваи различаются двух видов:
а) пирамидальные сваи с малыми углами наклона боковых граней (1-4() рекомендуется применять в однородных по глубине грунтах( а также в случаях( когда сваями вынуждено прорезаются слои плотных грунтов и их нижний конец заглубляется в более слабые грунты; они допускаются в сейсимческих районах с расчетной сейсмичностью до 6 баллов включительно.
Такие сваи не рекомендуется применять в насыпных грунтах( сложенных бытовыми отбросами( в набухающих( вечномерзлых и просадочных грунтах (без полной прорезки просадочной толщи)( а также в пучинистых грунтах( если силы пучения превышают величину вертикальной вдавливающей нагрузки на сваю;
Указанные сваи не рекомендуется применять в набухающих( вечномерзлых грунтах( просадочных грунтах II типа по просадочности( в насыпных грунтах( сложенных бытовыми отбросами( а также при передаче на сваи выдергивающих нагрузок и когда на глубине менее 5 м под концами свай залегают текучепластичные и текучие глинистые грунты или торфы.
Пирамидальные сваи (при любом уклоне боковых граней) рекомендуется применять только как висячие сваи. Особенно эффективны они в ленточных фундаментах при однорядном и двухрядном расположении свай; допускается применять в кустах( но не более двух рядов свай.
Номенклатура и рабочие чертежи типовых конструкций пирамидальных свай еще не разработаны( поэтому при их применении рекомендуется использовать:
для пирамидальных свай с малыми углами наклона боковых граней чертежи( разработанные НИИОСП им. Герсеванова и ЭКБ ЦНИИСКа им. Кучеренко Госстроя СССР совместно с трестом Рязаньжилстрой Минпромстроя СССР;
15. РОМБОВИДНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ СВАИ
Ромбовидные железобетонные сваи рекомендуется применять( когда основание площадки строительства (в пределах глубины сезонного промерзания грунта) сложено пучинистыми грунтами( в которых благодаря наличию сужения верхней части свай уменьшается влияние сил морозного пучения грунта.
Такие сваи допускается применять в фундаментах зданий жилых( общественных и другого назначения с погружением свай на всю глубину рабочего участка (наклона граней) в песчаных грунтах средней плотности и рыхлых( а также в глинистых грунтах полутвердой( туго-( мягко и текучепластичной консистенции. На участках с вечномерзлыми грунтами ромбовидные сваи применять не допускается.
Забивка ромбовидных свай в зимнее время должна производиться в скважины( предварительно пробуренные на глубину слоя мерзлого грунта диаметром не менее 0(9 наибольшего размера поперечного сечения сваи. После погружения сваи пространство между стенкой скважины и гранями сваи должно быть заполнено талым грунтом.
Применение ромбовидных свай в указанных выше грунтовых условиях позволяет уменьшить количество свай в фундаментах и тем самым сократить их материалоемкость и стоимость.
Номенклатура и типовые конструкции ромбовидных свай еще не разработаны. Документация( необходимая для применения таких свай( составлена НИИОСП им. Герсеванова Госстроя СССР и Главтюменпромстроем Минпромстроя СССР.
Новые виды забивных свай( внедряемых в строительство
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:
Рис.65. Технологическая схема устройства свай с камуфлетным уширением:
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.
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.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет