9.3 Металлические сваи

Металлические сваи применяют в портовом, мостовом, энергетическом и промышленном строительстве, а также при возведении высоких сооружений (радиомачт, телебашен). В качестве металлических свай используют цельнотянутые стальные трубы диаметром от 25 до 100 см (иногда и большего размера), рельсы, двутавровые балки, стальные шпунтовые сваи и другие прокатные профили, из элементов которых путем сварки изготавливают сваи коробчатого сечения. Металлические трубчатые сваи по мере их погружения можно наращивать отдельными звеньями путем сварки или с помощью специальных вкладышей и накладок.

Стальные шпунтовые сваи практически вытеснили деревянные шпунтовые сваи, которые применяются в районах, богатых лесом, а также в тех случаях, когда требуется выполнить сравнительно небольшой объем свайных работ.

Выбор конструкции стальных шпунтовых свай зависит от требований, предъявляемых к сооружению, и обосновывается статическим и технико-экономическими расчетами. Основными показателями для выбора конструкций стальных шпунтовых свай служат: форма профиля, длина и масса шпунта. На основании этих данных с учетом особенностей грунта выбирают необходимое оборудование для погружения шпунтовых свай. Стальные шпунтовые сваи выпускают длиной до 30 м. По форме в плане различают стальные шпунтовые сваи плоского, корытообразного и Z-образного профиля.

Стальные шпунтовые сваи плоских профилей применяют для устройства водонепроницаемых стенок котлованов, вышек, набережных пирсов, противофильтрационных завес. Стальные шпунтовые сваи корытообразного и Z-образного профиля используют при устройстве подпорных стенок и ограждений глубоких котлованов.

Разновидность металлических свай – винтовые сваи, погружаемые в грунт путем завинчивания. Вначале использовали металлические винтовые наконечники для деревянных свай, завинчиваемых в грунт с помощью ворота. Затем стали применять металлические трубы с винтовыми наконечниками и железобетонные сваи с металлическими наконечниками. В современных сваях такого типа используют винтовые лопасти диаметром 2,5-3 м, длина свай достигает 20 м и более. Такие сваи позволяют передавать нагрузки на большую площадь грунта, что значительно увеличивает их несущую способность.

Конструкцию лопасти выбирают в зависимости от характера грунта. Для мягких грунтов применяют винтовые лопасти с малым шагом и большим диаметром. При плотных грунтах наконечникам придают коническую форму с большим шагом и маленьким диаметром (рис. 9.4).

Преимущества винтовых свай: высокая несущая способность, возможность плавного погружения в грунт; возможность воспринимать отрицательные усилия. Это выдвигает винтовые сваи в ряд технически прогрессивных конструкций для устройства фундаментов.

Вследствие дефицитности металла в народном хозяйстве металлические сваи можно применять только в виде шпунта. Что разрешается в исключительных случаях при необходимости погружения свай в особо плотные грунты или, когда применение металлических свай позволяет значительно сократить количество свай в свайном фундаменте и сэкономит металл.

Рис. 9.4. Конструкции наконечников винтовых свай:

а – для мягких грунтов; б – для плотных грунтов