4. Свайные фундаменты.

Забивные сваи

Свайные фундаменты устраивают в виде :

одиночных свай (под отдельно стоящие опоры);

лент (под стены зданий и сооружений);

кустов (под колонны) с расположением свай в плане в зависимости от геометрических размеров фундамента;

сплошного свайного поля, предназначенного для восприятия нагрузок от здания (под плиту).

Сваи могут быть вертикальными и наклонными. Верх свай срезают под один уровень и соединяют между собой ростверком, принимающим на себя все нагрузки от зданий и сооружений, равномерно распределяя их на сваи. Фрагмент свайного фундамента приведен на рис.1.

Различают сваи-стойки и висячие сваи.

Сваи-стойки прорезают слабые верхние слои грунта и передают нагрузку на более плотные и прочные нижние горизонты.

Висячие сваи передают нагрузку за счет сил трения, возникающих между боковыми поверхностями сваи и уплотненным грунтом. Со временем грунт, как бы "засасывает" сваю, увеличивая силы бокового сцепления.

Забивные сваи изготавливают из железобетона, металла и дерева.

Деревянные сваи изготавливают из хвойных пород: сосны, кедра, лиственницы, реже из дуба. Диаметр деревянной сваи в тонком конце должен быть не менее 13 см. Нижний конец сваи заостряют на длину, равную 1,5-3 диаметра бревна, и на него надевают стальной наконечник - башмак, предохраняющий заостренный конец сваи от разрушения во время его погружения в грунт. На верхний конец сваи надевают стальное кольцо - бугель, предохраняющий древесину от раскалывания и размочаливания во время ударов молота.

Железобетонные сваи чаще всего бывают квадратного сечения с заостренным концом и со стальным башмаком или обоймой на обратной стороне сваи. Железобетонные сваи могут быть с ненапрягаемой и предварительно напряженной арматурой.

Перед забивкой выполняют разметку свайного поля с использованием геодезических приборов, рулеток. Для этого устраивают обноски с продольными и поперечными рядами свай, в качестве которой служит натянутый шнур или тонкая проволока, натянутая в виде сетки осей свайного основания. Опуская отвес в местах пересечения осей, находят центр свай, которые помечают вбитыми в землю колышками с указанием порядкового номера сваи.

Погружают сваи в грунт при помощи сваепогружающих агрегатов, смонтированных на базе тракторов, кранов или тяжелых автомобилей. Кроме того, могут использоваться рельсовые копры и установки мостового типа. Рабочими органами сваепогружающих агрегатов служат паровые или дизельные молоты, вибромолоты, вибропогружатели или вдавливающие устройства. Выбор механизма для погружения свай зависит от типа свай, их веса, количества, сроков забивки и наличия средств механизации. Свайные молоты устанавливают на копры, представляющие собой систему ригелей и подкосов, опирающуюся на специальные платформы. Вместо платформ часто используют стреловые краны, на которые навешивают сваебойный механизм. Вибропогружатели воздействуют на сваю вибрацией. Их подвешивают на стреловые краны, закрепляя сваю к наголовнику. Наиболее эффективна комбинация молота и вибропогружателя, которая нашла свое отражение в вибромолотах. Процесс погружения сваи при этом намного ускоряется.

Винтовые сваи завинчивают электрокабестаном, к вращающемуся шпинделю которого прикрепляют сваю.

Процесс забивки и погружения сваи состоит из трех операций:

-перемещение копра или крана к месту забивки сваи;

-подъем и установка сваи;

-погружение сваи в грунт.

Последовательность забивки свай определяется проектом производства работ. В зависимости от свойства грунтов применяют следующие схемы забивки свай: рядовую, спиральную - от середины к периметру и секционную (рис.2).

Микросваи - железобетонные сваи длиной от 2,5 до 3 м используют для малоэтажного строительства. Их применение позволяет сократить расход железобетона на сооружение нулевого цикла, повысив при этом несущую способность основной опоры здания. Особенно ощутим эффект применения микросвайной технологии на пучинистых глинистых грунтах, где глубокое заложение фундаментов требует большого расхода бетона. Технология микросвай для малоэтажного домостроения в странах Западной Европы появилась более 40 лет тому назад. В нашей стране только недавно в лаборатории средств механизации фундаментостроения АО "ЦНИИС" разработана технология устройства фундаментов на микросваях. Эта технология положительно оценена Госстроем РФ. Для погружения микросвай была создана и специальная сваебойная техника облегченного типа. Базовым автомобилем для этого послужила модель "ГАЗ-66", отличающаяся маневренностью и мобильностью. Благодаря этому появилась возможность погружать микросваи в труднодоступных местах и в сложных геологических условиях. При этом сооружение фундаментов на микросваях можно вести в любое время года даже на болотистых участках и насыпных грунтах.

Специфическая форма микросвай (вытянуто-прямоугольная или трапецеидальная с площадью поперечного сечения до 300 см) в отличие от квадратной или круглой формы обычных свай позволяет создавать фундаменты с самым минимальным расходом железобетона. Причем микросваи применяют как для домов бесподвальной конструкции, так и для зданий с подвалами и цокольными этажами. Для сооружения стен подвала разработаны специальные железобетонные панели толщиной 100-120 мм, которые опираются на забитые микросваи. Основанием для ограждающих конструкций служит железобетонный ростверк, технология сооружения которого практически не отличается от традиционной. В бревенчатых домах и зданиях из бруса нижний (окладной) венец можно устанавливать непосредственно на оголовники микросвай. В этом случае требуется точность глубины погружения, которая контролируется нивелиром. Для этого на свае делается отметка (углем или темным фломастером) и производитель работ при помощи нивелира контролирует процесс погружения. При совпадении отметки на свае с осью визирной сетки нивелира процесс погружения микросваи прекращают.

Буроинъекционные сваи

Буроинъекционные сваи — являются разновидностью традиционных буронабивных конструкций. По своему характеру их относят к висячим сваям. За рубежом их принято называть «микросваи». 

Буроинъекционные сваи выполняются с применением армирующих конструкций, при этом используют различные технологии устройства:

• Если позволяют геологические условия армированный каркас лучше устанавливать в скважину после извлечения бурового инструмента. При этом отдельные сегменты этого каркаса должны соединяться сваркой или другими способами, гарантирующими прочность стыка и работоспособность всей конструкции.

• Для неглубоких свай, допускается установка армирующего каркаса после закачки инъекционной смеси. При этом сделать это необходимо до начала отвердевания раствора, не позже чем через 1 час после прекращения подачи смеси.

Подача инъекционного раствора может осуществляться через полый буровой шнек или по специальной трубе, которая может извлекаться или оставаться в толще бетона. От выбора определенной технологии будет зависеть окончательная цена буроинъекционных свай, при извлечении технологических труб конструкция будет стоить дешевле.

Подача осуществляется при помощи насосов, при этом давление должно достигать 20-30 атмосфер. Инъекцию необходимо выполнять до тех пор, пока бетонная смесь не станет выходить из устья скважины.

По технологии БИС объем закачанного бетона должен составлять 1,25-2,5 объема скважины. Если расход составил больше этого количества, что бывает при плохом состоянии стенок из-за отсутствия обсадки, необходимо дать смеси застыть, и после этого произвести окончательную опрессовку.

Для инъекций применяются растворы марки П4. Предъявляются требования и к прочностным характеристикам бетона. Его состав должен обеспечить через семь дней после заливки прочность не менее 15 Мпа, а через четыре недели более 30 Мпа.