Свайные фундаменты. Типы свай, ростверки (монолитные, сборные). Габариты. Принципы устройства свайных фундаментов.

Забивные сваи:

Рис. 2. 5.: 1-призматические квадратного сечения; 2- призматические квадратного сечения с уширением; 3-призматические квадратного сечения с уширением; 4-призматические; 5-пирамидальная; 6-пирамидальная треугольного сечения; 7-ромбовидная; 8-трехветвевая; 9-призматическая с круглой полостью; 10-трубчатая; 11-трубчатая с наконечником; 12-стальная трубчатая

Буровые сваи:

Рис. 2. 6: 1-буронабивная сплошная цилиндрическая 2-буронабивная полая; 3-буронабивная с камуфлетным уширением пяты; 4,5- буроопускные; 6-буронабивные с механическим уширением пяты; 7-буроопускная с квадратным ж/б сердечником; 8-буронабивная с трамбованием в забой скважины щебня; 9-виброштампованная; 10-буроинъекционная; 11-винтонабивная; 12-грунтобетонная (грунтоцементная)

Свайныефундаменты — один из наиболее прогрессивных типов фундаментов, обеспечивающих высокий уровень комплексной механизации работ нулевого цикла при их высоком качестве.

В настоящее время свайные фундаменты используют при самых разнообразных грунтовых условиях, включая слабые, насыпные, набухающие и вечномерзлые грунты. Для ряда грунтовых условий свайные фундаменты являются единственно целесообразным решением. При их применении особое значение имеет возможность уменьшить объем земляных работ.

Широкое применение свайных фундаментов в строительстве зданий объясняется рядом их преимуществ, к которым относятся: способность воспринимать вертикальные вдавливающие и выдергивающие, а также горизонтальные нагрузки и изгибающие моменты; высокая индустриальность; сокращенные сроки производства работ; уменьшенный расход бетона; сокращенные транспортные операции; незначительные величины общих и неравномерных осадок зданий; высокое качество работ в зимнее время в любом климатическом районе.

Одной из особенностей развития свайного фундаментостроения является многообразие различных конструктивных решений свай, эффективных в тех или иных условиях (более 100 типов).

Сваи - стержневые элементы (брусья, столбы, трубы), погружаемые в грунт или устраиваемые в грунте для передачи нагрузок от здания на основание.

Свайный фундамент — опорная конструкция глубокого заложения, в которой основными элементами, передающими нагрузку на грунт, являются сваи (свая). Кроме свай фундамент имеет ростверк и (или) оголовки.

Классификация свай

По виду основного материала сваи бывают: железобетонные, сталефибробетонные, бетонные, грунтобетонные (грунтоцементные), стальные.

· буронабивные с уплотненным забоем, устраиваемые путем втрамбовывания в забой скважины щебня;

· буроопускные, устраиваемые путем бурения скважин с уширением или без него, укладки в них омоноличивающего цементно-песчаного раствора и опускания в скважины цилиндрических или призматических элементов;

· виброштампованные, устраиваемые путем бурения скважин и уплотнения грунта вокруг ствола сваи виброштампом (специальной металлической трубой) в процессе бетонирования;

· буроинъекционные, устраиваемые путем нагнетания (инъекции) мелкозернистой бетонной смеси или цементно-песчаного раствора в пробуренные скважины;

· винтонабивные, изготавливаемые винтовой навивкой по стволу скважины путем ввинчивания в нее полого формующего наконечника, последующего его вывинчивания и подачи бетонной смеси в полость;

· грунтобетонные, изготавливаемые путем подачи струи цементного раствора через монитор буровой колонны в радиальном направлении с ее вращением и

поднятием.

Набивные сваи по способу устройства подразделяют на следующие:

· набивные, устраиваемые раскаткой (раздвижкой и уплотнением грунта) машинами-раскатчиками без удаления грунта и последующего заполнения полости

бетонной смесью;

· набивные в выштампованном ложе, устраиваемые путем выштамповки в грунте скважин пирамидальной или конусной формы с последующим заполнением их

бетонной смесью;

· набивные в пробитых скважинах стальными трубчатыми снарядами, порционной подсыпкой и втрамбовыванием щебня в забое скважины, заполнением ее бетонной смесью и уплотнением.

Свайные фундаменты, в зависимости от размещения свай в плане, проектируют в виде:

· одиночных свай — под отдельно стоящие опоры;

· свайных лент — под стены зданий с расположением свай в один, два ряда и более;

· свайных кустов — под колонны с расположением свай в плане на участке квадратной, прямоугольной, трапециевидной и другой формы;

· сплошного свайного поля — под тяжелые сооружения со сваями, равномерно расположенными под всем зданием и объединенными сплошным ростверком, подошва которого опирается на грунт.

Расстояние между осями забивных свай трения (висячих свай) должно быть не менее тройного размера стороны сечения (или диаметра), а свай-стоек — полуторного их размера. Расстояние в свету между стволами буровых, набивных свай и свай-оболочек должно быть не менее 1 м.

При устройстве свайных фундаментов применяют железобетонные монолитные и сборные ростверки, на которые опирают несущие конструкции, а также безростверковые решения.

Конструкции ростверков — в виде балок (ленточный ростверк), в виде плиты (кустовой или сплошной плитный ростверк), либо в виде подколонника (столбчатый ростверк).

По способу заглубления в грунт различают следующие виды свай:

· забивные (железобетонные и стальные), погружаемые в грунт без его выемки с помощью молотов (забивкой), вибровдавливающих (вибрацией) и вдавливающих (вдавливанием) устройств;

· буровые (железобетонные, бетонные, бутобетонные, грунтобетонные), устраиваемые в грунте путем заполнения пробуренных скважин бетонной смесью или установки в них железобетонных элементов;

· набивные (железобетонные и бетонные), устраиваемые в грунте укладкой бетонной смеси в скважины, образованные в результате принудительного отжатия (вытеснения) грунта;

· сваи-оболочки (железобетонные), заглубляемые вибропогружателями с выемкой грунта и заполняемые полностью или частично бетонной смесью;

· винтовые (с металлическими наконечниками), погружаемые в грунт специальными установками (машинами) под углом 0—45° к вертикали.

По условиям взаимодействия с грунтом (условиям работы) сваи подразделяют на сваи-стойки и сваи трения (или висячие сваи).

К сваям-стойкам относятся все виды свай, опирающиеся на скальные и малосжимаемые прочные грунты.

К сваям трения относятся все виды свай, опирающиеся на сжимаемые грунты и передающие нагрузку на грунты основания боковой поверхностью (силами трения) и нижним концом.

Забивные сваи и сваи-оболочки подразделяют:

· по способу армирования- на сваи с ненапрягаемой продольной арматурой и на предварительно напряженные со стержневой или проволочной продольной арматурой с поперечным армированием или без него;

· по форме поперечного сечения — на сваи квадратные, прямоугольные, треугольные, квадратные с круглой полостью, полые круглого сечения, таврового и двутаврового сечений, трех- и четырехветвевые;

· по форме продольного сечения — на призматические, цилиндрические, пирамидальные, ромбовидные, призматические с уширениями;

· по форме и конструкции нижнего конца – на сваи с заостренным или плоским нижним концом, с плоским или объемным уширением (булавовидные), на полые сваи с закрытым или открытым нижним концом или с камуфлетной пятой;

· по конструктивным особенностям — на сваи цельные и составные (из отдельных секций по длине)

Буровые сваи по способу устройства подразделяют на следующие:

· буронабивные сплошного сечения с уширениями и без них, бетонируемые в скважинах, пробуренных в пылевато-глинистых грунтах выше уровня подземных вод без крепления стенок скважин, а в любых грунтах ниже уровня подземных вод - с закреплением стенок скважин глинистым раствором или инвентарными извлекаемыми обсадными трубами;

· буронабивные полые круглого сечения, устраиваемые с применением многосекционного вибросердечника;

· буронабивные с камуфлетной пятой, устраиваемые путем бурения скважин с последующим образованием уширения взрывом и заполнением скважин бетонной смесью;

Сплошные фундаменты

Рис. 2.7.: 1,2- плитные плоские с подколонниками; 2,3- плитные ребристые; 4-коробчатые; 5-оболочковый; 6-плитный с пирамидальной (конической) оболочкой

Сплошные (плитные) фундаменты применяются в следующих случаях:

· при слабых грунтах и значительных нагрузках, которые не могут воспринять ленточные и столбчатые фундаменты, для создания допустимого давления на грунт;

· при недопустимой или регламентированной неравномерной осадке здания, фундаментные плиты значительно перераспределяют усилия на основание и обеспечивают осадки и давление на него равномерными;

· при технологической необходимости (например, при установке технологического оборудования);

· при необходимости надежной защиты подземных помещений от проникновения в них воды (плита и стены используются в качестве изоляции).

Сплошные фундаменты проектируют только монолитными железобетонными под всем зданием каркасном, стеновой‚ ствольной, ободочковой или комбинированной конструктивных систем.

Конструкции сплошных фундаментов по форме могут быть: плитными плоскими, плитными ребристыми, коробчатыми и оболочковыми.

Плоскую плиту применяют при сравнительно незначительных нагрузках и небольших расстояниях между колоннами или другими опорными вертикальными конструкциями. Монолитные колонны опирают на фундаментную плиту через уширения по типу капителей, применяемых в безбалочных перекрытиях. Сборные колонны защемляют в стаканной части фундаментной плиты.

При сравнительно больших расстояниях между колоннами и больших нагрузках требуемая жесткость сплошного фундамента достигается устройством ребристых и коробчатых конструкций. Места пересечения ребер служат для установки колонн, при стеновой конструктивной системе ребра используются как стены подвала. Наибольшей несущей способностью обладают коробчатые фундаменты, в том числе с расположением внутри них подвальных помещений, гаражей и т.п.

Использование плит в виде цилиндрических оболочек значительно повышает несущую способность фундамента. Для сплошных фундаментов оболочкового типа используется бетон высоких классов с интенсивным армированием.

Под действием реактивного давления грунта сплошной фундамент работает подобно перевернутому железо-бетонному перекрытию, в котором колонны выполняют роль опор, а элементы плиты фундамента испытывают изгиб под действием давления грунта снизу.

Плоские фундаментные плиты армируют сварными сетками. Сетки принимают с рабочей арматурой в одном направлении; их укладывают друг на друга не более чем в четыре слоя, соединяя внахлестку без сварки в рабочем направлении и без нахлестки — в нерабочем направлении.

Ребра сплошных ребристых и коробчатых фундаментов армируют сварными или вязаными каркасами и сетками по принципу армирования ленточных фундаментов.