Свайные фундаменты. Общие сведения.
В ряде случаев в верхней части основания возводимого здания может находиться слабый слой грунта, поэтому возникает необходимость в передаче давления от здания на более плотные грунты, залегающие на некоторой глубине. В этих случаях часто устраивает фундаменты из свай, которые способны воспринимать большие нагрузки по сравнению с фундаментами неглубокого заложения и, кроме того, являются более экономичными, так как при их воздействии объем трудоемких земляных и работ уменьшается.
Сваями называются относительно длинные стержни, погружаемые в грунт в готовом виде или изготовляемые в грунте в вертикальном или наклонном положение. Свайной конструкцией (фундаментом) называется группа свай, объединенная поверху специальными плитами или балками, называемые ростверками. Ростверки бывают низкие или высокие.
В практике современного строительства в зависимости от конструктивных решений зданий используют следующие виды свайных фундаментов: одиночные сваи, применяемые для легких сооружений, когда нагрузку от колонны здания воспринимает одна свая; ленточные фундаменты, используемые под стены зданий, при этом размещение свай может быть однорядным и многорядным, свайные кусты, возводимые под отдельные конструкции (обычно колонны каркасных зданий), сплошное свайное поле под тяжелые сооружения.
Номенклатура и область применения свай.
В отечественной практике известно более 150 видов свай, которые классифицируются :
1) по материалу: железобетонные, бетонные, керамзитобетонные, деревянные и стальные
2) по конструкции: цельные и составные квадратные, круглые, прямоугольные и многоугольные с уширением и без него, с острием и без острия, призматические и пирамидальные (конические), пустотелые и сплошного сечения, винтовые, сваи- колонны;
3) по виду армирования: с напрягаемой и ненапрягаемой продольной арматурой, с поперечным армированием ствола и без него;
4) по способу изготовления и погружения: сборные и монолитные, буроопускные, буронабивные, в том числе с уплотненным забоем;
5) по характеру работы в грунте: сваи-стойки, опирающиеся на практически несжимаемые грунты, и висячие сваи, заглубленные в сжимаемые грунты.
Свайной колонной является забивная свая с ненапрягаемой арматурой квадратного сечения, надземная часть которой служит колонной для здания. Свая- колонна отличается от соответствующей сваи наличием закладных деталей и повышенным в случае необходимости содержанием продольной арматуры. Для легких сельскохозяйственных зданий разработаны сваи-колонны с консолями. Сваи-колонны рекомендуются применять в песках средней плотности и глинистых грунтах тугопластичной и полутвердой консистенции.
Буронабивные сваи изготовляются в грунте. В пробуренную скважину устанавливаются арматурный каркас и укладывается бетонная смесь после достижения бетоном прочности свая может воспринимать проектные нагрузки.
Набивные сваи с уплотненным основанием. Уплотнением основания повышается несущая способность набивных свай. Основание уплотняется путем пробивки скважен длинной 2-6 метров, диаметром 40-80см. коническими трубами с литой булавовидной трамбовкой, либо путем уплотнения забоя пробуренной скважины тяжелыми цилиндрическими трамбовками с втрамбованием при необходимости щебня.
Такие сваи применяются в маловлажных устойчивых глинистых грунтах, они могут опираться на кровлю песчаных грунтов.
В ряде районов страны нашли применение керамзитобетонные сваи, в которых в качестве крупного заполнителя применен керамзит, что позволяет на 20-30% облегчить вес сваи и тем самым уменьшить их продольное армирование и применить более легкие молоты для погружения свай.
В районах, где лес является местным строительным материалом, на площадках, сложенных слабыми грунтами, а также туго пластичными глинистыми грунтами и песками средней плотности, при высоком уровне грунтовых вод целесообразно применение деревянных свай. Применять эти сваи допускается для капитальных зданий при условий постоянного положения голов свай ниже горизонта подземной воды не менее, чем на 0.5м. Деревянные сваи изготовляют из лесоматериалов хвойных пород (сосны, лиственницы, ели, пихты) и могут быть цельными и составными одноствольными диаметром 18-40см; цельными и составными пакетными, состоящие из 2-4 стволов, диаметром 32-40см; наибольшая длина цельных деревьев свай- 8,5 м, составных – 15м.
По способу передачи давления от здания на основание различают сваи-стойки и сваи трения( висячие сваи). Сваи - стойки своим нижним концом могут опираться на практически несжимаемые грунты: скальные, плотные крупнообломочные, или плотные глинистые грунты. Силы трения по боковой поверхности практически не возникают, и их несущая способность зависит только от несущей способности грунта под острием сваи:
Ф=Rs (где Rs сопротивление грунта под острием свай.)
Сваи трения (висячие) окружены со всех сторон сжимаемыми грунтами, и нагрузка на основание передается как за счет сил трения по боковой поверхности сваи Rf так и за счет сопротивления грунта под нижним концом сваи Rs. Несущая способность таких свай определяется выражением
Ф=Rf+Rs
