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.

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:

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

• По технологии погружения:

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

• По материалу:

   o Деревянные;
   o Бетонные и железобетонные;
   o Стальные;
   o Грунтоцементные

Дополнительная классификация свай
1.    По форме поперечного сечения:
   o Круглые, квадратные, прямоугольные;
   o Трубчатые, крестовые, многогранные.
2.    По форме продольного сечения:
   o Цилиндрические, конические;
   o Пирамидальные, с рифленой поверхностью.
3.    По типу нагрузки:
   o Сжатые, растянутые, изгибаемые.
4.    По ориентации в фундаменте:
   o Вертикальные;
   o Наклонные (для восприятия горизонтальных нагрузок).

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.

• 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.

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:

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

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