Виды свай и свайных фундаментов. Методы определения несущей способности свай

Различают сваи забивные, или заводского изготовления, и набивные, которые устраивают непосредственно на строитель­ной площадке в полостях пробуренных скважин заданного диа­метра. Сваи-стойки, прорезая слои слабых грунтов, передают нагрузку своим острием на глубоко расположенный прочный грунт, а висячие сваи воспринимают ее преимущественно боковой поверхностью за счет сил трения по всей высоте сваи. Практически чаще всего имеет место сочетание этих двух состояний работы сваи.

В соответствии с направлением погружения конструкций в грунт различают сваи вертикальные и наклонные. Анкерные и корневидные сваи применяют в тех случаях, когда фундамент предназначается для восприятия значительных горизонтальных и выдергивающих усилий.

Расположение свай в плане может быть: одиночным - под отдельно стоящие опоры; ленточным в несколько рядов - под стены зданий; кустовым - под тяжелые колонны и опоры; в виде сплошного свайного поля - под специальные высотные соору­жения (дымовые трубы, доменные печи и т. п.).

Из забивных свай наиболее ударостойкими являются железо­бетонные предварительно напряженные сваи, верхняя, часть которых дополнительно армируется или усиливается ударопроч­ным фибробетонным оголовком. Известно, что в процессе забивки свай в них возникают не только сжимающие, но и значительные растягивающие усилия, которые воспринимает стержневая, про­волочная или прядевая арматура. Для изготовления свай исполь­зуют бетон не ниже М200, для предварительно напряженных - бетон М300, М400.

При возведении фундаментов в слабых, неустойчивых, водонасыщенных грунтах находят применение следующие виды железо­бетонных свай: с уширениями по стволу; полые круглого сечения; призматические и пирамидальные (рис. 1). Последние, благодаря развитым наклонным поверхностям могут воспринимать большие нагрузки по сравнению с призматическими при меньшем расходе материала. Ромбовидные сваи сплошного сечения рекомендуются на пучинистых грунтах.

Рис. 1. Конструкции сборных свайных фундаментов
А - конструкции забивных свай: а - с центральным армированием; б - с периферий­ным армированием; в - с внутренней полостью; г - булавовидные; д - пирамидальные; е - ромбовидные; Б - вид полносборного ростверка; 1 - балка ростверка; 2, 3 - сварные сетки; 4 - пирамидальные сваи

Представляют интерес также сваи с инвентарной многократно используемой арматурой и составные многосекционные, которые стыкуются между собой сваркой закладных деталей, болтовым соединением металлических фланцев или замковыми устройствами специальной конструкции. В качестве анкерных инвентарных устройств широко распространены винтовые сваи металлические или комбинированные с использованием железобетона и пласт­массы. Винтовой наконечник имеет диаметр лопасти, превы­шающий диаметр сваи, благодаря чему такие сваи хорошо воспри­нимают как вдавливающие, так и выдергивающие нагрузки.

Массовому внедрению забивных свай способствовало быстрое освоение серийного производства высокопроизводительного коп­рового и сваебойного оборудования (для коротких свай длиной до 8 м, длинных 16-20 м и составных), которое позволило про­резать толщу слабых грунтов и опирать сваи на прочные корен­ные породы.

Опыт применения свайных фундаментов показал, что весьма эффективной является конструкция свая-колонна, позволяющая полностью исключить работы по устройству ростверков, а также связанные с этим земляные работы. Использование свай-колонн при строительстве сельскохозяйственных объектов позволяет уменьшить стоимость работ нулевого цикла и сократить продол­жительность строительства. В особых условиях строительства, при возведении фундамен­тов глубокого заложения, применяют стальные сваи, которые изготовляют из прокатных профилей или труб длиной 20-30 м, а также трубобетонные стальные полые трубы, заполненные бетоном.
Шпунтовые сваи (деревянные, стальные и железобетонные) используют при устройстве сплошного ограждения, подпорных стен, временного ограждения котлованов и траншей. Металличе­ский шпунт промышленного сортамента изготовляется различного профиля и может быть применен многократно.

Ростверк - конструкция, которая объединяет сваи и служит для равномерной передачи нагрузки сооружения на них и на грунтовое основание. Различают сборные, сборно-монолитные и монолитные высокие и низкие ростверки. При безростверковых свайных фундаментах для крупнопанельных зданий до двена­дцати этажей вместо ростверков применяют сборные железобе­тонные оголовки, которые насаживают на головы свай и замоноличивают бетоном М200. Устройство монолитных ростверков свя­зано с выполнением трудоемких опалубочных, арматурных и бетонных работ, которые отсутствуют при сборном варианте. Наиболее экономичны предварительно напряженные железо­бетонные ростверки.

При устройстве сборных ростверков к точности погружения свай предъявляются высокие требования: отклонения свай в плане не должны превышать ±0,05 м, по вертикали ±0,01 м. При устройстве сборно-монолитных ростверков допуски менее жесткие, так как узел соединения и сопряжения элементов сборного рост­верка со сваей выполняется в монолите (с применением инвентарно-съемной опалубки).