12Типы свай и свайных фундаментов. Область применения свайных фундаментов.

Сваей называется элемент  деревянный, бетонный, железобетонный или стальной, полый или сплошного сечения, погружаемый в грунт (в случае полого элемента с закрытым нижним концом) диаметром поперечного сечения не более 0,8 м. Типы свай:

По матриалу:

деревянные,бет,жел/бет,стальные ,метал.

По форме попер сечения:

Круглые, квадратные,крестообразные,прямоуг, многоуг.

По методу погружения:

Забивные,буровые-набивные,винтовы.

Деревянные сваи: Деревянные сваи применяют обычно там, где лес является местным строительным материалом. Готовят их из леса хвойных пород, преимущественно из сосны и лиственницы со здоровой древесиной, диаметром от 18 до 40 см и длиной 4,5–8,5 м. Сваи погружают в грунт тонким концом, который заостряют на 3 или 4 грани. Если в грунтах содержатся твердые включения, острие сваи защищают стальным башмаком. Деревянные сваи дешевы, просты в изготовлении, имеют небольшой вес, что упрощает их транспортировку и погружение в грунт. Однако у них ограничена длина, а потому сравнительно невысокая несущая способность. Кроме того, деревянные сваи подвержены гниению в условиях переменной влажности. Поэтому в постоянных сооружениях головы деревянных свай располагают ниже самого низкого уровня воды не менее чем на 0,5 м. В морской воде, где имеются вредители древесины (шашень и др.), деревянные сваи не применяют.

Забивные жел/бет сваи сплошного сечения: в мостостроении широко применяют типовые призматические железобетонные сваи квадратного сечения 3030, 3535 и 4040 см с обычной или предварительно напряженной арматурой. Мостовые сваи бывают нетрещиностойкие (с допустимым раскрытием трещин не более 0,2 мм), которые изготавливают из обычного железобетона с невысоким процентом армирования из условия прочности их при изгибе от собственного веса во время монтажа. Трещиностойкие мостовые сваи (с допустимым раскрытием трещин не более 0,1 мм) из обычного железобетона класса от В20 до В35 имеют более высокий процент армирования и длину от 4 до 18 м. Мостовые сваи для обычных климатических условий имеют защитный слой бетона толщиной 30 мм, а в северном исполнении — 50 мм. Основным недостатком сплошных забивных свай является их большая масса, что затрудняет их транспортировку и требует использования тяжелого кранового и сваебойного оборудования.

Сваи из сборных жел/бет оболочек: Полые железобетонные сваи кольцевого сечения собирают из отдельных секций с наружным диаметром 0,4; 0,6; 1,2; 1,6; 3,0 м. Сваи из оболочек малого диаметра можно смонтировать на полную длину до их погружения. При большом диаметре секции оболочек наращивают по мере их погружения, благодаря чему общая длина свай может достигать 50 м и более. После погружения в грунт полости оболочек заполняют бетоном (иногда армированным), песком или оставляют полыми. Секции оболочек изготавливают из обычного или предварительно напряженного железобетона из бетона класса В35. Для заполнения полости оболочек используют бетон классов В20 и В25. Для предохранения от коррозии стыки омоноличивают бетоном на быстротвердеющем цементе, а стыки, располагаемые в грунте, заливают горячим битумом.

Оболочки диаметром 0,4 и 0,6 м обычно погружают с закрытым нижним концом, для чего используют специальные наконечники, присоединяемые к концу нижней секции сваи. В этом случае взаимодействие оболочки с грунтом в процессе погружения ничем не отличается от свай сплошного сечения. Оболочки более крупного диаметра погружают с открытым нижним концом, для чего в нижней их части устраивают кольцевой стальной. Для уменьшения сопротивления такой оболочки погружению одновременно с погружением производят выемку грунта у ножа через полость оболочки. При этом грунт вокруг нее не испытывает существенного дополнительного уплотнения, которое совершается при забивке свай с закрытым нижним концом, что сказывается на их несущей способности. В связи с этим несущие элементы свайных фундаментов из оболочек диаметром до 0,6 м называют сваями, а большего диаметра — сваями-оболочками.

Стальные и сталебет сваи: Стальные сваи делают из прокатных профилей (двутавров, швеллеров, уголков) или же из сварных или цельнотянутых труб. Для увеличения жесткости стальных свай прокатные профили соединяют с помощью сварки или заклепок в пакеты коробчатого, таврового или крестообразного сечения. Такие сваи можно погружать в грунты, содержащие твердые включения, и пробивать ими тонкие прослойки полускальных грунтов или разрушенные слои скальных. Недостатком стальных свай является большой расход металла и подверженность коррозии. Для защиты свай от коррозии их поверхность покрывают асфальтовыми красками или каменно-угольной смолой.

Винтовые сваи: Винтовая свая состоит из стального или железобетонного ствола и стального или чугунного башмака, снабженного винтовыми лопастями. Винтовой башмак сваи делают литым или сварным. 1  стальная оболочка; 2  башмак с винтовой лопастью. Погружают винтовые сваи путем их завинчивания специальными механизмами-кабестанами. Погружение возможно в вертикальном и наклонном положениях в несвязные и связные грунты, в том числе с включением валунов размером менее шага винтовой лопасти. Кроме того, винтовые сваи за счет той же лопасти способны воспринимать значительные выдергивающие нагрузки, а потому их можно использовать как анкерные.

Набивные и буровые сваи: Этот тип свай изготавливается непосредственно на месте строительства. Для сооружения сваи в грунте предварительно устраивается скважина методом бурения или пробивки.

Пробивка скважина выполняется без выемки грунта из ее полости и, следовательно имеет место уплотнение грунта в прискважинной зоне. Скважина заполняется бетонной смесью порциями с уплотнением и вдавливанием ее в грунт. В результате образуется рифленая поверхность, обеспечивающая повышенное сцепление сваи с грунтом. Такие сваи называются набивными. Бурение скважин в устойчивых грунтах может осуществляться без крепления стенок скважин. При наличии воды или возможности обрушения стенок скважин выполняется их крепление с помощью глинистого раствора или обсадных труб. После устройства скважины устанавливается арматурный каркас и бетонируется тело сваи. Обсадные трубы как правило извлекаются из грунта. Бетонная смесь может укладываться с уплотнением. Такие сваи называются буронабивными.

Камуфлетные сваи: Для увеличения несущей способности полых забивных свай и буровых свай-столбов устраивают уширение их нижнего конца камуфлетированием с помощью заряда взрывчатого вещества.

После погружения в грунт железобетонной или стальной оболочки с закрытым или открытым (с выемкой грунта) нижним концом у нижнего конца оболочки помещают заряд с электродетонатором, соединенным проводами с подрывной машинкой на поверхности. Полость оболочки заполняют на некоторую высоту литым бетоном и подрывают заряд. Нижний конец оболочки силой взрыва разрушается, а грунт в этом месте уплотняется с образованием близкой к шарообразной полости (камуфлета), которая заполняется литым бетоном из полости оболочки. Затем оболочку заполняют бетонной смесью на полную высоту.

1  оболочка; 2 — заряд ВВ; 3  электропровода; 4  литая бетонная смесь; 5  камуфлетное уширение; 6  арматурный каркас

Типы свайных фундаментов: Свайные фундаменты с низким ростверком. К этому типу относятся свайные фундаменты с плитой ростверка, заглубленной в грунт  отметка подошвы плиты ростверка расположена ниже уровня планировки или отметки местного размыва (рис. 4.13). Такие фундаменты сооружают на суходолах, а также в руслах рек с тяжелым ледовым режимом или же при наличии зон интенсивного истирающего воздействия аллювия, перемещаемого быстрым течением реки. Работа свайных фундаментов с низким ростверком проходит в благоприятном режиме в том отношении, что сопротивление горизонтальным нагрузкам оказывают не только сваи, но и грунт, воздействуя на боковую поверхность плиты ростверка.

В свайных фундаментах с высоким ростверком плита расположена над поверхностью грунта  отметка подошвы плиты ростверка выше уровня планировки или отметки местного размыва. Этот тип фундаментов получил большое распространение в мостостроении как экономичная и надежная конструкция. Для восприятия горизонтальных нагрузок в свайных фундаментах с высоким ростверком применяют наклонные сваи.

В некоторых случаях в свайных фундаментах плита ростверка отсутствует как самостоятельный элемент. Ее функции выполняет опора в своей нижней части, непосредственно опирающаяся на сваи. Такие конструкции называются свайными опорами.

Большое распространение при строительстве путепроводов и пойменных участков мостовых переходов получили безростверковые опоры. В этих опорах в качестве плиты ростверка выступает подферменная плита, объединяющая головы свай и передающая на них нагрузку от пролетных строений

В общем для все типов: Если плита передает на грунт через свою подошву не менее 15% общей нагрузки, то такие конструкции называются комбинир. свайноплитными фундаментами. Когда же на сваи приходится менее 50% общей нагрузки, то фундамент называется комбинир. плитносвайным.

Область применения свайных фундаментов может определяться грунтовыми условиями, технологическими возможностями, а также экономической целесообразностью. Применение свайного фундамента безусловно оправдано, если основание сложено в верхней своей части слабыми грунтами, а в нижней части более прочными породами. Тогда сваи пронизывают слабые слои грунта и передают нагрузку от сооружения на нижележащие малосжимаемые горизонты. Свайные фундаменты широко применяются как в мостостроении, так и в других областях строительства. Эффективность этих фундаментов обусловлена более полным использованием несущей способности грунтового основания и прочности элементов фундамента. На местности, покрытой водой при значительной глубине водотока сооружение свайного фундамента может оказаться единственно возможным по технологическим причинам.

13. Расчетный метод определения несущей способности свай по грунту.

1). При действии на сваю осевой вдавливающей нагрузки в грунте развиваются силы сопротивления перемещению сваи. По боковой поверхности действуют распределенные силы трения (расчетное сопротивление грунта по боковой поверхности сваи), а по торцу сваи  нормальное давление (расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи). Суммарная величина максимальных сил сопротивления называется несущей способностью сваи на вдавливание по грунту . ВСТАВКА фото0072-0073

2). Способность сваи воспринимать выдергивающие нагрузки характеризуется несущей способностью сваи на выдергивание по грунту . Для свай без уширения эта величина определяется только силами трения по боковой поверхности : . Наличие в нижнем конце сваи уширения создает дополнительное сопротивление выдергиванию сваи за счет нормальных к верхней плоскости уширения сил . ВСТАВКА 4

14. Статические и динамические испытания свай. Применение статического зондирования для определения несущей способности свай.

ВСТАВКА 5

Статическое зондирование используют для приближенной оценки несущей способности забивных висячих свай . Суть его состоит в том, что в грунт вдавливают со скоростью не более 0,5 м/мин специальный зонд, позволяющий регистрировать раздельно силы трения по его боковой поверхности и сопротивление вдавливанию конического наконечника диаметром 36 мм с углом заострения 60°.

Динамические испытания свай:

Основная часть энергии удара сваебойного молота при забивке свай расходуется на погружение сваи. Величину погружения сваи от одного удара называют отказом. Очевидно, что чем больше сила сопротивления сваи погружению, тем меньше величина ее отказа, поэтому величина отказа в конце забивки может служить показателем несущей способности сваи в ее проектном положении. Несущая способность сваи считается обеспеченной, если фактический (замеренный) ее отказ S будет равен или меньше контрольного S_p.

На практике трудно замерить точно величину отказа от одного удара. Поэтому его определяют как среднее значение путем деления замеренной величины погружения сваи от залога контрольных ударов на число ударов в залоге (5–10 контрольных ударов).

После забивки сваи, во время ее «отдыха», в окружающем грунте происходит восстановление структурных связей и постепенное увеличение несущей способности сваи. В процессе «отдыха» сваи напряжения в уплотненной зоне грунта рассасываются (релаксируют), а сопротивление погружению сваи уменьшается (отказы увеличиваются). Отказ от сваи до ее «отдыха» называют ложным, а после «отдыха» — истинным. Для оценки несущей способности свай используют истинные значения отказов. При этом сваи после их погружения должны «выстояться» не менее 3 суток в песчаных грунтах и не менее 6 суток — в глинистых.

Динамическим испытаниям подлежат только забивные сваи. Набивные, буровые, а также сваи-оболочки большого диаметра, винтовые и камуфлетные сваи испытывают статическими пробными нагрузками.