Типы свайных фундаментов и классификация свай

Типы свайных фундаментов и классификация свай

Справочник: Классификация свай и свайных фундаментов

Классификация свай

В ситуациях, когда на поверхности имеются слои слабых грунтов, не способных лечь в основу фундаментов мелкого заложения, чаще всего используют свайные фундаменты. Сваю можно представить в виде стержня, вделанного в землю, или вделанного непосредственно в землю. Набор таких свай, опирающихся наверху разделительной пластиной или балкой, называется свайным фундаментом.

Рисунок 1 Типы пальцев стопы

Соединительные перегородочные балки и плоты называются крышами. Их обычно делают из монолитного или сборного железобетона. Различают низкий и высокий носок (рис. 1).

По характеру передачи нагрузки на грунт сваи делятся на сваи – опорные и подвесные. К первой группе относятся сваи, пересекающие толщу слабых грунтов и опирающиеся на менее сжимаемые грунты.

Свая передает всю нагрузку на землю через свой нижний конец, так как на боковой поверхности отсутствуют силы трения (рис. 2а). Свая-свая действует как стержень, несущая способность которого определяется прочностью материала сваи или прочностью грунта под ним.

Подвесные сваи – это сваи, опирающиеся на сжимаемый грунт. Несущая способность подвесной сваи определяется суммой сопротивлений трению боковой поверхности и грунта под ней (рис. 2б).

Рис.2 Передача нагрузок сваями

В зависимости от метода строительства сваи могут быть изготовлены заводскими сборками или изготовлены на месте в «полевых условиях».

Конструкции предварительно изготовленных свай

В зависимости от материала различают железобетонные, стальные, композитные бетонные и деревянные сваи. В свою очередь железобетонные сваи делятся на

по конструктивным особенностям – на несъемные и гнутые сваи;

в зависимости от способа армирования – на сваях с поперечным армированием и без армирования, с ненапряженной и предварительно напряженной арматурой;

в зависимости от формы поперечного сечения (рис.3)

Форма продольного сечения (рис. 4).

Рис.3 Поперечное сечение свай

Рисунок 4 Продольный разрез свай.

В настоящее время чаще всего используются призматические сваи полного квадратного сечения, квадратные с круглой выемкой и пустотелые цилиндрические сваи.

Рис.5 Устройство железобетонных свай.

Непрерывные квадратные сваи изготавливаются сечением от 0,2 х 0,2 до 0,4 х 0,4 м и длиной от 3 до 16 м. Известны композитные сваи длиной до 100 м. Непрерывные сваи квадратного сечения используются в сжимаемых грунтах без твердых включений для передачи на фундамент нисходящих, растягивающих и горизонтальных нагрузок. Полые круглые сваи могут изготавливаться как неразъемные, так и комплектные. Длина одинарного звена составляет от 4 до 8 м, длина составной сваи – 40 м. Полые сваи доступны в диаметрах от 0,4 м до 0,8 м. Такие сваи большого диаметра иногда используются в качестве кожухов для инженерных сетей.

Использование квадратных свай с круглой полостью позволяет снизить расход цемента до 25% и до 60% арматуры. Однако сфера применения этих свай ограничена сжимающими нагрузками до 500 кН и горизонтальными нагрузками до 15 кН. Деревянные сваи – самая простая конструкция – бревно с заостренным нижним концом. Верхний конец сваи снабжен стальным кольцом, предохраняющим ее от «намокания» во время забивки. Стальные сваи делятся на трубчатые и шпунтовые (шпунты Ларсена). Трубные сваи изготавливаются из стандартных стальных труб диаметром от 0,2 до 0,8 м, шпунтовые сваи – из стальных листов различного профиля. В качестве свай также используются двутавры и швеллеры.


Рисунок 6 Профили свай из катаной листовой стали Ларсена.

Преимущество стальных свай в том, что вы можете увеличивать их длину по мере того, как они забиваются в землю.

Способы погружения предварительно изготовленных свай

В настоящее время используются: вибропрессованные, забивные, статически забивные и винтовые сваи. Вибрационная забивка свай наиболее эффективна в водонасыщенных, преимущественно песчаных почвах. Вертикальные колебания, передаваемые сваей, разжижают почву, что снижает силы трения и позволяет легко забивать сваи. После прекращения работы индентора структура грунта вокруг сваи на некоторое время восстанавливается, что увеличивает трение о боковую поверхность сваи.

Сваи забиваются в землю с помощью свайных молотков. Сваебойные молоты делятся на механические, дизельные, паровые и электрические. При забивании свай в осушенные плотные песчаные грунты для повышения эффективности забивки производится их подрыв.

Читайте также:  80 фото идей с голубыми обоями в интерьере спальни, кухни, гостиной и детской комнаты

Суть метода – эрозия почвы. Напор воды подводится к концу сваи, что значительно снижает сопротивление грунта. Также, чтобы снизить сопротивление грунта при забивке свай, сваи забиваются в предварительно пробуренные скважины. Глубина отверстий не должна превышать 0,9 длины сваи, а их диаметр не должен превышать диагональ поперечного сечения сваи.

Статическое проникновение свай применяют в условиях, исключающих применение виброплит и молотков. Применяется при возведении свайных фундаментов в непосредственной близости от зданий или для усиления существующих фундаментов. Для этого используются специальные машины с сваебойным краном, сваебойными домкратами и противовесами, например, DTZ360, который может весить до 364 метрических тонн с противовесами.

Ввинчивание свай осуществляется практически любой буровой установкой, оснащенной специальными механизмами (шпилями). Этот метод основан на использовании специальных (спиральных) свай со спиральными лопастями в нижней части.

Сваи, изготовляемые в грунте (набивные сваи)

Сваи выполняются из бетона, железобетона или цементно-песчаного раствора.

По способу строительства такие сваи делятся на три основных типа: сваи без опалубки, сваи с невозвратной обсадной колонной и извлекаемые. Сваи без опалубки используются как на сухих, так и на водонасыщенных глинистых грунтах.

В первом случае изготовление сваи осуществляется следующим образом: в земле просверливается яма (возможно расширение подошвы сваи механическими средствами). Затем в подготовленное отверстие вставляется арматурный каркас. Рис.7

Рис.7 Последовательность выполнения буронабивных свай без обсадной колонны.

Затем отверстие бетонируется вертикально движущейся трубой, которую вынимают из отверстия во время бетонирования. Бетонная смесь, подаваемая в яму, уплотняется вибратором, подключенным к подающей трубе. По этой технологии производятся сваи диаметром от 0,3 до 1,2 м и длиной до 30 м. При втором способе отверстие просверливается под покрытием из глиняного раствора, предотвращающего обрушение стен.

Кроме того, при бетонировании бетонная смесь вытесняет глиняный раствор. Отверстие, для которого было получено просверленное отверстие, называется просверленным отверстием. Помимо бурения, яму можно пробурить трубой с закрытым днищем (инвентарный керн) или утрамбовать специальной трамбовкой. Различают вибрационные сваи и уплотненные сваи. Еще один вид буронабивных свай – это сваи с нагнетательным бурением.

Эти сваи изготавливаются путем заполнения вертикальных или наклонных ям цементно-песчаным раствором под давлением. Полученная неровная поверхность обеспечивает хорошее сцепление сваи с окружающей почвой. Благодаря наличию арматурного каркаса сваи могут воспринимать не только сжимающие, но и растягивающие усилия. Эти сваи используются для укрепления фундаментов существующих зданий, для создания свайных стен и в качестве анкеров.

Сваи втягивающейся обсадной колонны могут использоваться в любых геологических условиях, так как в процессе производства используются обсадные трубы, которые защищают стенки ствола от обрушения. Самым простым типом такой сваи является свая, предложенная инженером А. Э. Штраусом. Для изготовления такой сваи в процессе бурения ямы в земле погружается обсадная труба. После погружения обсадной колонны на проектную высоту бетонная смесь вводится в проем порциями. Каждую партию бетонной смеси интенсивно уплотняют с постепенным вытягиванием из опалубки. Благодаря этому способу получается свая с неровной поверхностью, что увеличивает ее несущую способность. Сваи с необратимой обсадной колонной используются, когда невозможно сделать сваи с втягивающейся обсадной трубой. Такие условия создают сложные насыщенные водой глинистые грунты со слоями песка и супеси, в которых подземные воды (грунтовые воды) могут разрушить сердцевину сваи при затвердевании бетонной смеси.

Виды свай

Выбор типа фундаментных свай основывается на данных инженерных измерений для строительной площадки и является частью проекта фундамента. Инженерные изыскания включают геодезические, геологические и гидрометеорологические изыскания на строительной площадке. Кроме того, они содержат данные о предполагаемом использовании, конструктивных и эксплуатационных условиях проектируемых конструкций, нагрузках на свайные фундаменты и местных условиях строительства. Обязательно наличие инженерно-геологического обоснования проекта.

Классификация свай

По методу погружения в грунт:

    Забивные сваи забиваются в землю без выемки грунта с помощью молотка, вибрационных домкратов или свайных установок. Сваи – сваи-оболочки, забиваемые вибробулями с выемкой грунта. Просверливают железобетон, закладывают в землю с помощью бетонных колодцев. Металлические саморезы ввинчиваются в землю.
Читайте также:  Лучшие паяльники 2021 года: топ-10 КП

Основное применение в массовом строительстве – забивание железобетонных свай. В отдельных случаях допустимо использование забивных деревянных и металлических стальных свай.

По способу опоры на грунт:

    Свайные сваи – основаны на горных породах и менее сжимаемых слоях. Перенести нагрузку через основание сваи. Висячие сваи – основаны на сжимаемых слоях. Передача нагрузки через фланг и стопу.

Типы свай в зависимости от типа строительного проекта обсуждаются ниже.

Забивные железобетонные сваи

Стандартные забивные железобетонные сваи производятся на заводах и доставляются на стройки в готовом виде. Они стандартизированы по конструкции, поперечному сечению, длине, арматуре, классу используемого бетона.

Классифицируются по способу армирования:

    сваи с ненагруженной продольной арматурой с поперечной арматурой, с предварительно напряженной продольной арматурой, с поперечной арматурой и без нее
По форме поперечного сечения:

    квадратный, прямоугольная, квадрат круглого сечения, полое круглое сечение.
По конструктивным особенностям:

    один кусочек, композитный (в секциях)
По геометрии пяты:
    заостренный (с точкой), заостренный (заостренный), тупой (без наконечника).

Отдельные секции композитных свай соединяются специальной шарнирной «муфтой» и фиксируются болтовым соединением или сваркой сразу после забивки первой нижней секции с последующим завершением всей длины сваи.

Обычные типы буронабивных свай представляют собой сплошные или составные, полые или сплошные сваи квадратного или круглого сечения, которые закладываются в предварительно пробуренную пилотную скважину.

Забивные сваи изготавливаются по ГОСТ 19804-2012 «Заводские сваи железобетонные» и делятся на следующие основные типы:

В – квадратное, полное и сложное сечение, с поперечным армированием (серия 1.011.1-10);

СП – квадратного сечения с круглым сечением, без острия, сплошной, недорогой за счет пониженного расхода бетона при производстве, толщина стенки от 40 до 65 мм в зависимости от марки бетона (не менее М200), напряженный или ненапряженный арматура (ГОСТ 19804.3);

СК – полое круглое сечение диаметром 400-800 мм, неконусное, полное и сложное, с нерастяжимым армированием (серия 3.501.1);

SB – сваи-оболочки диаметром 1000-3000 мм, неразъемные и составные, с ненагруженной арматурой (серия 3.501.1);

1СD – сваи колонны квадратного сечения сплошного сечения, без шпиля, двух анкерные, расположенные по крайним осям здания (ГОСТ 19804.7-83)

2СD – то же, расположен по центральным осям здания;

СК – квадратное полное сечение, неразъемное, без усиления поперечного сечения ствола, с напряженной арматурой в центре сваи (ГОСТ 19804.4).

Номенклатура забивных железобетонных свай диктуется разнообразием применения в зависимости от конструкции надземной части здания и грунтовых условий строительной площадки. Сборные железобетонные забивные сваи имеют ряд существенных преимуществ перед другими видами: дешевизна, невысокая стоимость забивки, простота и дешевизна оборудования, невысокие требования к квалификации персонала. Львиная доля свайных фундаментов выполняется с их использованием.

По принципу минимизации затрат предпочтение отдается тем типам свай, которые при сохранении всех проектных параметров соответствуют требованиям строительного бюджета. На выбор опор для фундамента также могут влиять местные условия на строительной площадке. Свайный фундамент отделывают решеткой или фундаментной плитой.

Забивка свай

Классический метод забивки вертикально установленной сваи заключается в ударе молотка по головке до достижения предполагаемого повреждения или предполагаемой глубины. Сваебойная машина (сваебойная машина, сваебойная машина) – молотковая, на базовой машине. Базовая машина – гусеничный кран, бульдозер или вездеход.

Самый распространенный, простой в использовании и относительно недорогой отбойный молоток – это бензиновый отбойный молоток, устанавливаемый на мачте базовой машины в качестве приспособления. Сила удара в процессе работы не регулируется. Но у гидромолота более гибкие характеристики, он способен регулировать силу удара в процессе работы.

В условиях плотной городской застройки критически важно, чтобы операции по укладке свай были безопасными для фундаментов близлежащих зданий, а также для уровней шума. В случае забивных свай это требование выполняется методами, альтернативными безударной забивке: вибропрессованием и погружением. По стоимости вибродигментация примерно в 2 раза дороже, а вдавливание – примерно в 2,5 раза.

Читайте также:  9 лучших производителей фурнитуры для пластиковых окон - Рейтинг 2021

Для вибровнедрения используются более дешевые сваи без арматуры, так как нет необходимости защищать головку сваи от копра. Кроме того, снижаются затраты за счет уменьшения точек осадки благодаря значительному сокращению брака свайных элементов.

Буровые сваи

Буронабивные сваи классифицируются по способу строительства.

    буронабивные сваи, которые устанавливаются в скважинах, пробуренных в илистых и глинистых грунтах над уровнем воды без закрепления стенок скважины, скважины, пробуренные в скважинах, пробуренных в любом грунте ниже уровня грунтовых вод со стенками, армированными глинистым раствором или обсадными трубами, отверстия диаметром 150-250 мм, расположенные путем впрыскивания в просверленные отверстия мелкозернистого бетонного раствора, буронабивные сваи, заключающиеся в опускании железобетонной сваи в скважину и заполнении трещины бетонной смесью.

Типы буронабивных свай различаются по устройству и назначению. Собственно базовый вид выполняется непосредственно на участке путем высверливания ямы, заливки ее бетонным раствором и армирования каркаса, предварительно подготовленного на полную или частичную глубину ямы из железных прутков и проволоки.

В сложных грунтовых условиях, плавающих и песчаных грунтах и ​​в грунтах на уровне водоносных горизонтов буровые сваи закладываются под прикрытием извлекаемого инвентарного корпуса или под прикрытием глиняного (бентонитового) раствора. Допускается оставлять обсадные трубы в земле, если фильтрация грунтовых вод превышает 200 м в сутки. Обычно это известно из результатов инженерно-геологических изысканий и для прокладки ДНС используются более дешевые трубы.

Диаметр буронабивных свай определяется на основании расчетов несущей способности и может находиться в пределах 300-2000 мм, а глубина также определяется исходя из уровня несущего слоя грунта и может составлять до 76 м. Большой диаметр и глубина погружения, что позволяет достигать менее сжимаемых несущих слоев и обеспечивает большую опору.

В простых грунтовых условиях применяется менее затратный метод забивки свай непрерывным шнеком. Суть этого метода в том, что бетонирование производится не отдельной бетонной трубой, а непосредственно через отверстие бурового долота. Когда буровое долото достигает запланированной глубины, бетон под давлением закачивается в буровую камеру, и отверстие заполняется бетоном по мере подъема. На последнем этапе происходит погружение арматурного каркаса. Когда бетон застынет и затвердеет, свая готова.

Буронабивные сваи (DIP) особенно используются: для укрепления старых, поврежденных фундаментов зданий, а также в случае просадок и подвижек грунта. Бурение диаметром 150-250 мм проводится в непосредственной близости или через массу фундаментной конструкции. Усиление BIS в этих случаях проводить нельзя.

Буронабивные сваи предназначены для создания сплошной бетонной стены, которую можно использовать как перекрытие траншеи со шпунтовой стеной, как фундамент и как стену подвала здания. Они изготавливаются путем последовательного сверления и бетонирования сначала отверстий с нечетными номерами, а затем отверстий с четными номерами, обеспечивая их взаимное перекрытие.

Расчёт свай

Расчеты фундаментных свай выполняются:

    На несущую способность грунта под пятую сваю, Прочность свайной конструкции, Исходя из существующих горизонтальных нагрузок.

Порядок выбора, выполнения, забивки, контроля качества, осмотра свай регламентируется СНиП 2.02.03-85 «Фундаменты свай».

Примеры применения свай

Высотные дома в условиях плотной городской застройки. Высокие нагрузки на грунт, сложная сеть подземных коммуникаций и близость соседних построек определяют выбор буронабивных свай для фундамента.

Значительная удаленность от ближайших зданий, отсутствие подземных коммуникаций и результаты инженерных испытаний на строительной площадке позволили выбрать использование забивных железобетонных свай.

Близость соседних построек ограничивает использование забивных свай. Обустройство свайного поля примыкающими к нему железобетонными сваями позволяет избежать динамических ударов по грунту, опасных для фундаментов соседних зданий.

Строительная компания «Бест-Строй» (Москва) поставляет все типы и типы забивных железобетонных свай с забивкой (погружной, вибропробивной), а также устройство буронабивных свай (буронабивных свай). Звоните +7 (495) 643-34-98 и оформляйте заказ!

Оцените статью
Добавить комментарий