Вопросы для самоконтроля

1 Перечислите способы погружения свай в грунт

2 Как работают висячие свай и сваи-стойки?

3 Какие сваи получили наибольшее распространение и почему?

4 Какие сваи называют комбинированными?

Раздел 4 Свайные фундаменты

Тема 4.3 Сваи, изготовляемые в грунтах оснований

Вопросы

1 Общие сведения

2 Типы свайных фундаментов

1 Общие сведения

Сваи, изготовляемые в грунте основания, часто называют набивными. По материалу, из которого они изготовлены, сваи подразделяют на бетонные, железобетонные, песчаные (грунтовые), щебеночные и грунтоцементные. Для фундаментов используют, как правило, бетонные и железобетонные набивные сваи, другие типы свай в основном применяют для искусственного улучшения свойств грунтов оснований, о чем будет сказано ниже.

По способу изготовления различают сваи без оболочек, с неизвлекаемой оболочкой и с оболочкой, извлекаемой из грунта.

Сваи без оболочек применяют в грунтах, которые позволяют осуществлять бурение скважин без крепления их стенок. Иногда для таких типов свай используют скважины, получаемые в результате обивки и извлечения специального сердечника либо вытрамбовывания тяжелыми трамбовками.

Длина безболочковых свай составляет 12...15 м, диаметр от 0,4 до 1,0 м, бетонирование осуществляют с помощью вертикально перемещающейся трубы с уплотнением бетонной смеси трамбованием или вибрированием. Для получения железобетонных свай в скважинах устанавливают арматурный каркас.

В относительно слабых грунтах проходку скважин производят под защитой глинистого раствора, который при подаче бетона вытесняется из скважины. Благодаря большому удельному весу глинистый раствор создает в скважине значительное избыточное давление, удерживающее стенки от обрушения.

Для повышения несущей способности безоболочковых свай в нижней части скважины формируют уширенную пяту с помощью разбуривания (рисунок 27, а, б) или камуфлетного взрыва, производимого после заполнения ствола бетонной смесью.

Рисунок 27 - Сваи, изготовляемые в грунте

2 Типы свайных фундаментов

Набивные сваи с извлекаемой оболочкой нашли широкое использование в практике строительства, так как применяемые при их изготовлении инвентарные обсадные трубы, защищая стенки скважин от обрушения, позволяют получать сваи в широком диапазоне грунтовых условий строительной площадки.

Сваи Страуса изготовляют в пробуренных скважинах, закрепленных металлическими обсадными трубами диаметром до 0,4 м и длиной до 12 м. Скважину заполняют бетоном слоями до 1 м, уплотняя бетон с помощью трамбования, трубу постепенно извлекают (рисунок 27, в, г).

Частотрамбованные сваи изготовляют в инвентарных металлических оболочках, опирающихся на железобетонные наконечники, которые остаются в грунте после извлечения трубы. При погружении обсадных труб используют вибраторы или молоты, имеющие специальные приспособления для их извлечения из грунта. После забивки до проектной отметки во внутреннюю полость отдельными порциями подают бетон и трубу извлекают при включенном вибраторе или молоте. Под действием вибрации уплотняется не только бетон, но и окружающий грунт. Данный тип сваи имеет диаметр до 0,4 м и длину до 12 м.

Сваи Франки относятся к группе набивных свай, отличительной особенностью которых является то, что бетон укладывают во внутреннюю полость предварительно забитой до проектной отметки металлической трубы с закрытым пробкой нижним концом. Пробка из жесткого бетона после забивки обсадной трубы выбивается в грунт с помощью специального молота, образуя несколько уширенную пяту. Затем в трубу отдельными порциями подают бетон, который тем же молотом выбивается в грунт при одновременном подъеме оболочки, что приводит к формированию сваи с гофрированной поверхностью (рисунок 27, д).

Добиться максимальной механизации работ по изготовлению свай с извлекаемой оболочкой можно с помощью установок систем «Беното» и «Като» [2].

Эти установки позволяют с помощью специальных передвижных станков осуществлять вдавливание обсадной трубы домкратами в сочетании с вращательным движением для облегчения погружения. Выемка грунта производится с помощью специального грейферного устройства, перемещаемого внутри обсадной трубы. Бетонирование осуществляется по мере извлечения трубы из скважины. Для уширения пяты сван используют специальную разбуривающую фрезу. Сваи системы «Беното» могут иметь диаметр от 0,4 до 1,5 м и длину до 100 м, системы «Като» — диаметр от 0,6 до 2 м, длину до 60 м.

Сваи с неизвлекаемой оболочкой изготавливают в том случае, если отсутствует возможность качественного выполнения свай с извлекаемой оболочкой. Например, при значительном напоре грунтовых вод тело сван с извлекаемой оболочкой может быть частично нарушено в процессе твердения, что приведет к снижению ее несущей способности.

Комбинированные сваи с неизвлекаемой металлической оболочкой часто используют при возведении крупных транспортных и гидротехнических сооружений. В частности, при сооружении опор мостов с высоким ростверком оболочка служит опалубкой верхней части сваи и одновременно обеспечивает ее целостность и долговечность при воздействии движущихся по реке наносов.

В связи с тем, что данный тип свай достаточно дорог, целесообразно повышать их несущую способность, используя, например, камуфлетные взрывы для уширения пяты (рисунок 27, е).

Сравнительно низкая стоимость свай, изготовляемых в грунте оснований, и возможность их использования в широком диапазоне грунтовых условий способствовали их значительному распространению в практике строительства. Однако данный тип свай имеет следующие недостатки, а именно: необходимость бетонирования на строительной площадке, что особенно затруднительно в зимний период, так как требует прогрева бетона в зоне промерзания грунта [2].