Виды свай и их классификация

Сваи используют как элементы для возведения фундаментов, для упрочнения и повышения устойчивости оснований и массивов грунта, при устройстве ограждающих конструкций различных сооружений в грунте.

Свайный фундамент состоит из свай, объединенных поверху ростверком. Расположение свай в фундаменте возможно одиночное, рядами, кустовое или в виде свайных полей.

В настоящее время известно более 500 видов свай. В практике строительства широко применяются сравнительно небольшое число видов свай, которые по способу их возведения можно разделить на следующие группы.

Готовые (сборные), поставляемые на строительную площадку в виде сборных элементов, изготовляемых на заводе, и погружаемые в грунт различными способами;

Набивные, устраиваемые непосредственно в грунте, в предварительно выполненных различными способами выработках;

Комбинированные, которые являются комбинацией первых двух групп, а также выполняемых из различных материалов и устраиваемых в грунте с использованием специальных способов.

К готовым сваям относятся забивные и винтовые сваи.

Забивные железобетонные, деревянные и стальные сваи погружаются в грунт без его выемки с помощью молотов, вибропогружателей, вибровдавливающих и вдавливающих устройств. Винтовые сваи, снабженные винтовым наконечником, погружаются в грунт ввинчиванием с помощью кабестанов, специальных машин на базе тракторов или автомобилей МАЗ-529, КрАЗ-214 и др.

Забивные железобетонные сваи подразделяют (рис. 8.1.1)

· По форме поперечного сечения – на сваи квадратные, прямоугольные, квадратные с круглой полостью, трубчатые, крестообразные, треугольные, тавровые и других сечений;

· По форме продольного сечения – на призматические, цилиндрические, с наклонными боковыми гранями (пирамидальные, ромбовидные, трапецеидальные), с несимметричным заострением (козловые, веерные);

· По конструктивным особенностям ствола – на цельные и составные;

· По наличию и конструкции уширения – на сваи с уширением на конце (булавовидные), на стволе и у головы сваи, с раскрывающимся уширением или уширением в виде забивного оголовка;

· По способу армирования – на сваи с ненапрягаемой продольной арматурой и поперечным армированием и на предварительно напряженные со стержневой или проволочной продольной арматурой (из высокопрочной проволоки и канатов) с поперечным армированием и без него;

· По конструкции нижнего конца – на сваи с заостренным или плоским нижним концом, на полые сваи с закрытым или открытым нижним концом.

По способу образования скважин в грунте набивные сваи разделяют на следующие виды: буронабивные, устраиваемые в грунте путем заполнения пробуренных скважин бетоном или железобетонном, и набивные, скважины для которых образуются методами продавливания (вытеснения) грунта.

Конструктивные решения набивных свай разнообразны (рис. 8.1.2) и они во многом зависят от применяемых способов их возведения и грунтовых условий строительной площадки.

При устройстве набивных свай приходится выполнять в грунте скважины для устройства стволов свай, а также полости для устройства различного рода уширения. Способы устройства свай зависят от способов устройства скважин и способов образования полостей под уширение (рис. 8.1.3).

Рисунок 8.1.1 – Виды готовых свай: 1 – призматическая; 2 – составная; 3 – со сквозной полостью; 4 – с уширением на конце; 5 – с уширением на конце; 6 – с уширением на верхнем конце; 7 – пирамидальная; 8 – ромбическая; 9 – пирамидально-призматическая; 10 – бипирамидальная; 11 – с пирамидальным уширением; 12 – забивной блок; 13 – плоскопрофилированная; 14 – с замкнутой полостью; 15 – с углублениями; 16 – с оголовком; 17 – лопастная; 18 – с многоярусными уширениями; 19 - трубчатая с открытым концом; 20 – с закрытым концом; 21 – с закрытым верхним концом; 22 – слабоконическая; 23 – с опорным уширением; 24 – козловая; 25 – веерная; 26 – с уширением в головке; 27 – винтовая.

Рисунок 8.1.2 – Конструктивные решения набивных свай: 1 – цилиндрические; 2 – с уширением; 3 – с уширениями по стволу; 4 - коническая; 5 – коническо-цилиндрическая; 6 – частотрамбованная; 7 – с камуфлетным уширением; 8 – с уширением вверху; 9 – со стаканом; 10 – корневидная; 11 – переменного сечения; 12 – оболочка с закрытым концом; 13 – то же, с открытым стволом; 14 – с винтовой поверхностью; 15 – перекрестные сваи; 16 – козловые сваи.

Рисунок 8.1.3 – Способы устройства скважин и образования полостей под уширение.

В качестве забивных свай распространение получили деревянные и железобетонные сваи.

Деревянные сваи делают из прямых бревен хвойных пород диаметром 18-34 см. Такие сваи могут быть цельными или срощенными по длине или в пакеты. При прохождении плотных грунтов на острие сваи надевают металлический башмак, а на голову металлическое кольцо (бугель).

Забивные железобетонные сваи изготовляют из обычного и предварительно напряженного железобетона.

Наибольшее распространение получили железобетонные призматические сваи сплошного квадратного сечения.

Составные сваи сплошного квадратного сечения применяют при большой толще слабых грунтов (более 20 м).

Железобетонные пустотелые сваи квадратного сечения делают размерами сечений 250Х250, 300Х300, и 400Х400мм при толщине стенок не менее 70мм. Полые сваи кольцевого сечения (трубчатые) делают с наружным диаметром 400, 500, 600 и 800мм. Трубчатые сваи диаметром до 600 мм имеют закрытые концы, свыше 600 – открытые.

Забивные сваи с уширениями ствола применяют в слабых грунтах.

Сваи с несимметричным заострением конца могут быть использованы в качестве наклонных и козловых свай, которые имеют повышенную несущую способность на различные сочетания нагрузок.

Существенное влияние на технико-экономические показатели, особенно на материалоемкость, оказывают размеры применяемых свай, что можно проследить по данным, приведенным в каталогах типовых серий свай. Так, на расход арматурной стали оказывают влияние длина и размеры поперечного сечения свай для всех видов армирования (рис 8.1.4). В сваях длиной 3-5 м повышенный расход стали вызывается одинаковым армированием длинных и коротких свай, а также тем, что стволы коротких свай армируются по конструктивным соображениям, а не по условиям, которые возникают в них при транспортировке и складировании. Для свай длиной 7-9 м наблюдается минимальных расход стали на 1 бетона. Для свай длиной 9 м расход стали повышается вследствие увеличения изгибающих моментов при подъеме и складировании свай.

Рисунок 8.1.4 - Зависимость расхода арматурной стали от длины забиваемых свай: а – сваи серии 1-011-1 с ненапряженной арматурой; б – то же, с напряженной арматурой; в – сваи с круглой полостью.