Разновидности. Преимущества и недостатки

Сваи – ключевой компонент свайного фундамента, обеспечивающий передачу нагрузки на глубокие плотные слои грунта. Кроме того, они уплотняют окружающий грунт, улучшая его механические свойства.

Классификация свайных фундаментов по расположению свай:
1.    Одиночные сваи – применяются под отдельные опоры.
2.    Свайные ленты – используются под стены зданий при равномерно распределенной нагрузке (сваи располагаются в один или несколько рядов).
3.    Свайные кусты – устанавливаются под колонны с различным расположением свай в плане (квадратным, прямоугольным, трапециевидным и др.).
4.    Сплошное свайное поле – применяется под массивные сооружения с равномерным распределением свай по всей площади и объединением их сплошным ростверком.

Ростверк в свайных фундаментах
Ростверк (от нем. Rostwerk – решетка) объединяет сваи для совместной работы под нагрузкой. В современных свайных фундаментах решетчатые ростверки встречаются редко и применяются преимущественно с деревянными или металлическими сваями. Для железобетонных свай ростверк выполняется в виде монолитной плиты или ленты.

Типы свайных фундаментов по расположению ростверка:
1.    С низким ростверком – полностью заглублен в грунт. Сваи здесь воспринимают преимущественно вертикальные нагрузки, а горизонтальные – передаются через боковые поверхности плиты. Такой свайный фундамент требует разработки котлована, но широко применяется в промышленном и гражданском строительстве, так как позволяет использовать ростверк в качестве пола подвальных помещений.
2.    С высоким ростверком– плита расположена выше уровня грунта. В этом случае сваи работают на вертикальные и горизонтальные нагрузки, а ростверк служит только для объединения свай и размещения надфундаментных конструкций. Такой свайный фундамент не требует котлована и часто используется в транспортном строительстве, а также в условиях вечной мерзлоты.

Конструктивные особенности

• В низком ростверке обычно применяют вертикальные сваи, в высоком – возможны наклонные.
• Минимальное расстояние между сваями:

   o В уровне нижних концов – 3d (где d – диаметр или большая сторона сечения сваи).
   o В уровне подошвы ростверка – 1,5d.
   o Для свай-стоек – 1,5d.

• Для буровых и набивных свай минимальный зазор между стволами – 1,0 м, между уширениями – 0,5–1,0 м в зависимости от грунта.

Армирование и заделка свай

• Сваи заделываются в ростверк не менее чем на 10 см.
• Длина выпусков арматуры:

   o ≥30d (для периодического профиля),
   o ≥40d (для гладкой арматуры).

• Железобетонный ростверк армируется по расчету, бетонный – конструктивно в нижней части.

Особенности монтажа

• При забивке свай ниже уровня копра используют подбабок
• Для точного позиционирования свай применяют направляющие каркасы или кондукторы.
• Для защиты свай от разрушения при забивке используют наголовники

Учет морозного пучения
При строительстве на пучинистых грунтах необходимо предусматривать меры, снижающие влияние сил морозного пучения на свайный фундамент и ростверк.

При невозможности возведения фундаментов мелкого заложения из-за слабой несущей способности поверхностных грунтовых слоев используют свайные фундаменты – систему свай, объединенных в единую конструкцию, которая передает нагрузку на основание. Конструктивно свайный фундамент включает в себя сваи разного типа и ростверк.

Свая представляет собой стержень, полностью или частично погруженный в грунт, предназначенный для передачи давления от сооружения на нижележащие плотные слои грунта.

Ростверк – это распределительная балка или плита, связывающая оголовки свай и равномерно распределяющая нагрузку от вышележащих конструкций. Различают высокий ростверк (его подошва находится выше уровня грунта) и низкий ростверк (опирается на грунт или заглублен в него).

Также существует комбинированный свайно-плитный фундамент, представляющий собой сочетание железобетонной плиты (ростверка) и свай, совместно воспринимающих нагрузку.

Свайный фундамент — одна из древнейших технологий в строительстве. Первые сваи использовались для уплотнения слабых грунтов, повышая их несущую способность, а позже стали применяться как опорные элементы, передающие нагрузку от фундаментной плиты на устойчивые слои грунта. Изначально сваи изготавливались из дерева и забивались ручными молотами. Для защиты от гниения их срезали ниже уровня воды, исключая контакт с кислородом.

Сегодня в свайных фундаментах используется более 100 типов свай, классифицируемых по трем ключевым признакам:

По способу передачи нагрузки:

• Сваи-стойки (опираются на прочные грунты: скальные, крупнообломочные, плотные глины);
• Висячие сваи (работают за счет бокового трения и частично через нижний конец);
• Сваи уплотнения (укрепляют слабые грунты);
• Сваи трения (передают нагрузку через боковое сопротивление).

По технологии погружения:

• Забивные сваи (изготовленные заранее и погружаемые в готовом виде);
• Буронабивные сваи (изготавливаемые в грунте);
• Комбинированные сваи (сочетающие разные методы).

По материалу:

• Деревянные;
• Бетонные и железобетонные;
• Стальные;
• Грунтоцементные

Дополнительная классификация свай
1.    По форме поперечного сечения:

• Круглые, квадратные, прямоугольные;
• Трубчатые, крестовые, многогранные.

2.    По форме продольного сечения:

• Цилиндрические, конические;
• Пирамидальные, с рифленой поверхностью.

3.    По типу нагрузки:

• Сжатые, растянутые, изгибаемые.

4.    По ориентации в фундаменте:

• Вертикальные;
• Наклонные (для восприятия горизонтальных нагрузок).

Сваи, изготавливаемые непосредственно в грунте, применяются в слабых или обводненных грунтах.

Технологии устройства:
1.    Буронабивные сваи:

• Скважина бурится с применением обсадных труб или глинистого раствора;
• Устанавливается арматурный каркас;
• Заливается бетон с виброуплотнением.

2.    Инъекционные сваи:

• В узкую скважину закачивается расширяющийся раствор;
• Используются для усиления существующих фундаментов.

3.    Комбинированные сваи:

• Сочетают готовые элементы (например, железобетонный сердечник) с набивной частью;
• Применяются при глубине погружения свыше 20 м.

Наиболее распространенный тип в свайных фундаментах, благодаря долговечности и высокой несущей способности.

Разновидности:

• Забивные (изготовленные на заводе из обычного или преднапряженного железобетона);
• Полые круглые (диаметром 0,4–3,0 м с толщиной стенки 8–12 см);
• Оболочки (крупногабаритные конструкции для мостов и промышленных объектов).

Маркировка железобетонных свай:
Пример: ССМ14-35Т1:

• С – северное исполнение;
• СМ – свая мостовая;
• 14 – длина (м);
• 35 – сторона сечения (см);
• Т – трещиностойкость.

Способы стыковки:

• Сварные соединения (для надежного монтажа);
• Стаканные стыки (с последующим омоноличиванием).

Особенности применения:

• Защитный слой бетона – не менее 10 см;
• В агрессивных средах используются специальные марки бетона;
• Для удлинения применяют фланцевые или сварные соединения.

В современном свайном фундаменте стальные сваи применяются ограниченно, преимущественно во временном строительстве или при работе с особо плотными грунтами, включая скальные породы.

Преимущества стальных свай:

• Высокая прочность и устойчивость к нагрузкам;
• Простота изготовления и транспортировки;
• Возможность погружения в твердые грунты;
• Легкость стыковки с помощью сварки.

Недостатки:

• Подверженность коррозии (особенно в зоне переменной влажности);
• Высокая стоимость по сравнению с железобетонными аналогами;
• Необходимость антикоррозионной защиты (битумные покрытия, эпоксидные смолы).

Конструктивные особенности:

• Нижний конец оснащается стальным башмаком (заостренным или открытым для выемки грунта);
• При больших диаметрах (1020–1420 мм) могут использоваться полые конструкции с последующим бетонированием.

Стальные винтовые сваи включают:

• Ствол (основная несущая часть);
• Винтовую лопасть (обеспечивает завинчивание и распределение нагрузки);
• Наконечник (облегчает погружение);
• Оголовок (для соединения с ростверком).

Их погружают с помощью кабестанов, а несущая способность при диаметре лопасти 3 м достигает 1500 тс.

Применяются редко в свайных фундаментах капитальных зданий из-за недостатков:

• Ограниченная длина;
• Сложность погружения в плотные грунты;
• Подверженность гниению и повреждению насекомыми.

Область применения:

• Временные сооружения (срок службы до 10 лет);
• Условия постоянного водонасыщения (срезка на 0,5 м ниже УГВ).

Конструктивные элементы деревянных свай:

• Голова (усиливается металлическим бугелем);
• Острие (защищается стальным башмаком);
• Тело (основная часть сваи).

Стыковка бревен выполняется с помощью стальных накладок или труб. Кустовые сваи формируются из двух бревен, скрепленных болтами или скобами.

• Ввинчивание обсадной трубы с теряемым башмаком и последующим заполнением бетоном.
• Вибрационное погружение обсадной трубы.
• Забивка полой трубы с извлечением вибратором.
• Винтовое погружение буровой трубы со шнеком и подача бетона под давлением (сваи вытеснения).

Таким образом, выбор технологии погружения и изготовления свай в свайном фундаменте зависит от грунтовых условий, требований к несущей способности и ограничений по шуму и вибрации.

Используется преимущественно в городских условиях для заглубления свай в нескальные грунты.

Достоинства:

• Минимальные энергозатраты.
• Отсутствие шума.
• Высокая точность погружения.
• Возможность определения несущей способности сваи по усилию вдавливания.

Недостатки:

• Ограниченная глубина и сечение свай.

Используется преимущественно в городских условиях для заглубления свай в нескальные грунты.

Достоинства:

• Минимальные энергозатраты.
• Отсутствие шума.
• Высокая точность погружения.
• Возможность определения несущей способности сваи по усилию вдавливания.

Недостатки:

• Ограниченная глубина и сечение свай.

Применяется для заглубления железобетонных, металлических и комбинированных свай-оболочек диаметром до 3,0 м в нескальные грунты на глубину 20–70 м.

Типы вибропогружателей:

• Низкочастотные (до 10 Гц).
• Высокочастотные (свыше 16,6 Гц).

Преимущества:

• Минимальное динамическое и шумовое воздействие.
• Возможность погружения крупногабаритных свай на большую глубину.
• Сниженный риск повреждения материала сваи.

Недостатки:

• Высокая стоимость по сравнению с забивным методом.
• Необходимость дополнительных конструкций для точного позиционирования сваи.

Ударный метод применяется для заглубления свай в нескальные грунты, где основным рабочим оборудованием выступают свайные молоты. Независимо от конструкции, принцип работы основан на передаче кинетической энергии падающей ударной части. Процесс осуществляется циклично: подъем ударной части (холостой ход) → падение → удар по свае (рабочий ход).

Классификация свайных молотов:

• По типу привода: механические, паровоздушные, дизельные, гидромолоты.
• По характеру работы: молоты простого (одиночного) и двойного действия.

Преимущества ударного способа:

• Возможность контроля качества сваи до погружения.
• Отсутствие сезонного удорожания работ.
• Высокая технологичность и простота метода.

Недостатки:

• Динамические и шумовые воздействия, ограничивающие применение в городской застройке.
• Ограниченные размеры и проектные нагрузки из-за номенклатуры выпускаемых свай.

В соответствии с требованиями СП 50-102–2003 «Проектирование и устройство свайных фундаментов» сваи заводского изготовления по технологии погружения классифицируются на следующие виды:
а) Погружаемые в грунт без выемки или в лидерные скважины с применением молотов, вибропогружателей, вибровдавливающих, виброударных и вдавливающих устройств, а также железобетонные сваи-оболочки диаметром до 0,8 м, заглубляемые вибропогружателями без выемки или с частичной выемкой грунта и не заполняемые бетонной смесью.

б) Железобетонные сваи-оболочки, заглубляемые вибропогружателями с выемкой грунта и заполняемые частично или полностью бетонной смесью.

Выполняем полный комплекс работ по устройству свайного фундамента.

Буровые работы, испытания свай, производство арматурных каркасов.

Телефон: +7 913 010 00 77 WA

Электронная почта:
info@mk-burenie.ru

Полезные статьи

Информационные статьи о бурении