1.3. Сваи-колонны
Сваей-колонной является забивная свая с ненапрягаемой арматурой квадратного или полого круглого сечения, надземная часть которой служит колонной здания и сооружения. Свая-колонна отличается от соответствующей гостированной сваи наличием закладных деталей и повышенным в случае необходимости продольным армированием. Свая-колонна, работающая на косое внецентренное сжатие, должна армироваться восемью продольными стержнями.
Для легких сельскохозяйственных зданий ЦНИИЭПСельстроем разработаны сваи-колонны с консолями.
Сваи-колонны рекомендуется применять в песках средней плотности и глинистых грунтах тугопластичной и полутвердой консистенции, а также при прорезании рыхлых песчаных и мягкопластичных глинистых грунтов для бескрановых каркасных зданий с нагрузкой на колонну до 500 кН, опор сооружений с нагрузкой до 1000 кН, технологических трубопроводов с нагрузкой до 20 кН/м.
1.4. Буронабивные сваи
Буронабивные сваи изготовляются в грунте. В пробуренную скважину устанавливается арматурный каркас и укладывается бетонная смесь. После достижения бетоном проектной прочности свая может воспринимать проектные нагрузки (осевые, вдавливающие, выдергивающие, горизонтальные).
В зависимости от грунтовых условий и имеющегося бурового оборудования, определяющих технологию изготовления, буронабивные сваи подразделяются на несколько типов: БСС, изготовляемых в устойчивых глинистых грунтах (сухих); БСВг – в неустойчивых глинистых грунтах (водонасыщенных) с закреплением стенок скважин глинистым раствором; БСВо – в неустойчивых грунтах (водонасыщенных) с закреплением стенок скважин трубами, оставляемыми в грунте; БСИ – в неустойчивых грунтах (водонасыщенных) с закреплением стенок скважин извлекаемыми трубами; БССм – в устойчивых глинистых грунтах (сухих) для малонагруженных зданий и сооружений.
Типоразмеры буронабивных свай и наиболее распространенные марки бурового оборудования приведены в табл.1.4. Вид и номенклатуру буронабивных свай принимают в зависимости от их экономической эффективности, грунтовых условий, вида и величины действующих нагрузок, а также способа производства работ.
Буронабивные сваи следует применять во всех случаях, когда имеются технико-экономические преимущества перед другими видами фундаментов.
В зависимости от грунтовых условий принимаются сваи:
при необходимости прорезания грунтов мощностью более 20 м – БСС и БСВо длиной 20-30 м, БСИ длиной 20-50 м;
при перепаде кровли несущего слоя грунта – все виды свай;
при опирании свай на глинистые грунты твердой, полутвердой и тугопластичной консистенции, на скальные, полускальные и песчаные грунты и прорезании: слоя насыпи с твердыми включениями – БСВо, длиной до 30 м и БСИ длиной 20-50 м; слоя просадочных грунтов толщиной более 10 м – БСС длиной 12-30 м; слоя глинистых грунтов от мягкопластичной до текучей консистенции толщиной более 10 м – БСВг длиной 15-20 м, БСВо длиной 15-30 м и БСИ длиной 20-50 м; слоя набухающих грунтов – БСС длиной 10-30 м и БССм – длиной 3-6 м с уширенной пятой.
В зависимости от действующих условий принимаются следующие сваи:
БСС, БССо, БСИ при действии на сваю больших (более 100 кН) горизонтальных нагрузок, в том числе сейсмических;
БСС диаметрами 500 и 1200 мм, БСВо диаметрами 600 и 800 мм;
БСИ диаметрами 880, 980, 1080 и 1180 мм при строительстве на оползневых склонах;
БСИ длиной до 20 м для фундаментов оборудования;
БССм для малонагруженных конструкций.
В зависимости от условий производства работ буронабивные сваи применяются:
при отсутствии забивных свай и оборудования для их погружения;
в стесненных условиях строительной площадки, на которой невозможна забивка свай;
при производстве работ вблизи существующих зданий и сооружений, на которые недопустимы динамические воздействия, возникающие при забивке свай;
при необходимости усиления фундаментов существующих зданий.
В зависимости от инженерно-геологических условий, особенностей проектируемого здания или сооружения и внешних нагрузок, передаваемых на фундаменты, буронабивные сваи армируются на полную длину, на часть длины или только в верхней части для связи с ростверком (табл.1.5.).
Арматурные каркасы для буронабивных свай изготовляются, как правило, звеньями длиной 6-12 м. Конструкция арматурного каркаса буронабивной сваи приведена на рис.1.4.
Рис.1.4. Арматурный каркас буронабивной сваи
1 – продольная арматура; 2 – кольцо жесткости;
3 – спираль; 4 – фиксатор защитного слоя
Стык звеньев арматурных каркасов осуществляется с помощью сварки продольных стержней нижнего каркаса с кольцом жесткости, расположенным в нижней части верхнего звена. Предельная длина каркаса устанавливается с учетом принятой технологии изготовления и наличия соответствующего кранового и транспортного оборудования.
По имеющемуся опыту предельная длина арматурного каркаса для свай диаметром 500-600 мм составляет 14 м, диаметром 1000-1200 мм – 10 м. Рекомендуемое число продольной арматуры и ее диаметры приведены в табл.1.6.
Для буронабивных свай применяют, как правило, литую бетонную смесь на мелком заполнителе из бетона марок М150, М200 (наиболее распространенная) и М300.
Геометрические характеристики и объемы буронабивных свай приведены в табл.1.7.,1.8.
Литая бетонная смесь укладывается в скважину методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ) при непрерывной подаче ее до полного заполнения скважины. В маловлажных устойчивых глинистых грунтах допускается свободный сброс бетонной смеси в скважину через приемный бункер с направляющим патрубком длиной примерно 2 м, если не происходит обрушения грунта со стенок скважины и зависания бетонной смеси на арматурном каркасе. Возможность применения свободного сброса должна проверяться в начальный период производства работ в присутствии авторов проекта.
При изготовлении свай типа БСИ необходимо, чтобы срок начала схватывания бетонной смеси был не менее 3 ч. Для сохранения требуемой пластичности и подвижности бетонной смеси следует использовать пластифицирующие и гидрофобные добавки.
Транспортировать литую бетонную смесь для буронабивных свай следует в автобетоносмесителях большой вместимости, применение которых обеспечивает укладку смеси в скважину без перегрузочных операций. Расстояние от места приготовления бетонной смеси до места ее укладки должно быть, по возможности, не более 3 км.