Раздел 3. Свайные фундаменты
3.1. Область применения свайных фундаментов.
Свайные фундаменты широко применяются в промышленном и гражданском строительстве (ПГС). Они возводятся на участках со слабым грунтом под здания в несколько этажей. Строительство этих фундаментов позволяет исключить земляные работы в бесподвальных зданиях или значительно сократить их объем при наличии технического подполья.
В более скромных масштабах свайные фундаменты применяются в индивидуальном строительстве дачных домов и коттеджей.
Такие фундаменты даже на естественном основании по стоимости, затратам труда и расходу материала эффективнее ленточных фундаментов.
3.2. Классификация свай по способам изготовления, форме поперечного и продольного сечений, материалу, условиям передачи нагрузки на грунты.
По характеру передачи нагрузки на грунт сваи подразделяются на висячие и сваи-стойки. В деформируемых грунтах при загружении свай передача нагрузки на грунт производится как по боковой, и торцевой поверхностям. Такие сваи называются висячие (рис.1. б). Для сваи-стойки характерно опирание нижнего конца на твердые породы (полускальный или скальный грунт). В этом случае принимают, что внешняя нагрузка передается на грунт только торцевой поверхностью (рис. 1.а).
Отсутствие касательных сил по боковой поверхности объясняется малой величиной вертикальных деформаций, без которых эти силы не могут развиться
.
Рис.1
а – свая-стойка; б – висячая свая
По способу устройства сваи подразделяются на две группы:
Сваи устраиваемые при погружении в грунт готовых стержневых элементов.
Сваи, изготавливаемые непосредственно в грунте.
Сваи первой группы дополнительно подразделяются по материалу на деревянные, железобетонные, металлические, комбинированные. Наибольшее распространение получили сборные железобетонные сваи.
Их погружение производится: забивкой, применением вибраторов, вдавливанием, завинчиванием, опусканием в заранее пробуренные скважины. Наиболее распространенными из этих методах является забивка и вибропогружение свай.
По форме поперечного сечения - на сваи квадратные, прямоугольные, таврового и двутаврового сечений, квадратные с круглой полостью, полые круглого сечения (рис.Ф.14.7.А,а);
По форме продольного сечения - на призматические, цилиндрические и с наклонными боковыми гранями (пирамидальные, трапецеидальные, ромбовидные, с уширенной пятой (рис.Ф.14.7.А,б);
Рис.Ф.14.7.А. Формы сечения железобетонных свай: а) - поперечных: 1 - квадратная; 2 - квадратная с круглой полостью; 3 - круглая пустотелая; 4 - прямоугольная; 5 - швеллерная; 6 - двутавровая; б) - продольных: 7 - призматическая; 8 - цилиндрическая; 9 - пирамидальная; 10 - трапецеидальная; 11 - ромбовидная; 12 - с уширенной пятой
3.3. Забивные сваи. Конструктивные решения. Способы погружения забивных свай. Взаимодействие свай с грунтом в процессе погружения.
Погружаемые в грунт забивные сваи – элементы опоры фундамента, передающие несущую нагрузку от сооружения к его основанию. Нагрузка передается не только при помощи давления опоры, но также за счет влияния боковой силы трения, приложенной к уплотненному грунту. На свайный "куст" (группа свай) действует нагрузка меньшей силы, чем на сваи, стоящие на некотором расстоянии друг от друга. Забивные сваи незаменимы в случае ведения застройки на слабых грунтах или при большом уровне грунтовых вод на участке. Данный вид свай позволяет существенно сэкономить – не требуется осуществление земляных работ. Забивные сваи бывают деревянными, бетонными и стальными. Чаще всего применяются сваи забивные металлические, идеально пригодные для монтирования в трудных геологических условиях. Стальные забивные сваи конструктивно выполняются в виде двутаврового профиля (или трубы нужной длины) и фланца определенной конфигурации. Низ сваи закрывается коническим наконечником. Такие сваи можно наращивать до 90 метров в грунт. Сваи покрываются особым антикоррозионным составом, препятствующим коррозии и продлевающим срок службы изделий. Погружают сваи в грунт при помощи методов забивки, вдавливания, вибрирования и завинчивания. Забивка свай осуществляется при помощи копровых (подъемных) приспособлений, имеющих паровоздушные или дизельные молоты. Процедуру погружения забивной сваи в гравийный или песчаный тип грунта можно значительно облегчить и ускорить, размывая при помощи сильной струи воды грунт под нижним основанием сваи. Для этого в теле сваи может предусматриваться отдельный канал или монтироваться труба, при помощи которой ведется подача воды под давлением примерно 0,7 МПа. Забивные металлические сваи – это быстрое, экономное, экологичное и долговременное решение для монтирования фундамента здания любой сложности.