Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Свайные фундаменты

Для устройства столбчатых фундаментов, особенно в слабых грунтах с больший глубиной промерзания, приходится отрывать очень глубокие ямы. В этих случаях устройство ям под столбчатые фундаменты становится затруднительным и трудоемким, тогда более целесообразно использование свайных фундаментов.

Сваями называют круглые или многогранные стержни (деревянные, бетонные, железобетонные или металлические), погруженные в грунт. Они могут быть постоянного сечения (цилиндрические и призматические) или переменного (конические и пирамидальные). Группа свай, образующих свайный фундамент, поверху связывается жесткой балкой или плитой, препятствующей горизонтальному перемещению верхней части сваи и обеспечивающей передачу давления от сооружения на все сваи. Такую балку (плиту), связывающую головы свай, называют ростверком. Его выполняют (в зависимости от материала свай и высоты грунтовых вод) из дерева, бетона или железобетона.

Ростверки бывают высокие и низкие. У высокого ростверка нижняя плоскость лежит выше поверхности грунта. Их устраивают при поверхности грунта, покрытой водой, например при строительстве набережных, мостовых опор и т. д. Однако возможно возведение высоких ростверков и при строительстве гражданских зданий, например при устройстве технического подполья под зданием. Низкие ростверки имеют заглубленную в грунт нижнюю плоскость. Их чаще применяют в промышленном и гражданском строительстве.

Свайные фундаменты, как правило, располагаются на сваях, опирающихся на твердые грунты — сваи-стойки (рис. 9.6, а).

Нижние концы свай не всегда можно опереть на твердые грунты, и часто они повисают в мягких сжимаемых грунтах. В этих случаях нагрузка от сваи воспринимается грунтом как по площади поперечного сечения сваи, так и по ее боковой поверхности. Такие фундаменты (рис. 9.6, б) называют фундаментами на висячих сваях или на сваях трения по их боковой поверхности.

Классификация свай. Сваи в зависимости от применяемого материала подразделяют на деревянные, металлические, бетонные и железобетонные, а также грунтобетонные или грунтоцементные. По способу внедрения в грунт различают следующие виды свай: готовые, погружаемые в грунт забивкой, задавливанием, завинчиванием и т д. и набивные, изготовляемые непосредственно в скважине, предварительно проделанной в грунте. Готовые сваи, забиваемые в грунт с помощью молотов и вибропогружателей, называют забивными сваями.

По форме поперечного сечения различают сваи сплошные и полые. Среди полых различают пустотелые сваи и сваи-оболочки. При диаметре поперечного сечения сваи до 800 мм и наличии внутренней полости сваи называют пустотелыми, а при диаметре более 800 мм сваи называют оболочками; оба вида свай могут быть с открытым или закрытым нижним концом, что сказывается на способе производства работ и на несущей способности сваи. Для повышения несущей способности сваи у ее нижнего конца устраивают уширенную пяту разбуриванием или камуфлетным взрывом. Уширенную пяту иногда делают и для забитых свай. Скважины для набивных свай выполняют непосредственно в грунте бурением или пробивкой, под защитой обсадной трубы или без нее, или же с обсадной трубой, удаляемой после бетонирования сваи или остающейся в качестве внешней оболочки сваи. Возможны и комбинированные методы устройства ствола и уширенной пяты набивных свай.

Наиболее распространенными являются забивные железобетонные сваи и сваи-оболочки. Чаще всего применяют железобетонные призматические сваи размером 200 X 200, 400 X 400 мм сплошного квадратного сечения длиной 3...24 м. Железобетонные сваи без предварительного напряжения изготовляют длиной 3...16 м, а предварительно напряженные — длиной более 16 м. Сваи армируют по расчету продольными стержнями из горячекатаной арматуры класса А-1 диаметром 5...6 мм. Бетон для свай с обычной арматурой принимается класса В15, а для свай с предварительно напряженной арматурой — класса В20...В25, в качестве крупного заполнителя для бетона применяют щебень крупностью не более 40 мм, в качестве мелкого заполнителя — обычный песок.

Полые железобетонные сваи изготовляют звеньями длиной 2...6 м. Стыки звеньев могут быть болтовыми, сварными и на вкладышах, а при сваях без предварительного напряжения стыки могут осуществляться сваркой выпусков продольной арматуры с последующим омоноличиванием бетоном. Нижние концы полых свай могут иметь различное конструктивное оформление. Закрытый нижний конец имеет такое же острие, как и свая сплошного сечения. Иногда в наконечнике устраивают специальное отверстие для осуществления подмыва. Бывают также отдельные железобетонные наконечники, позволяющие использовать типовые звенья полых свай без изготовления специальных нижних звеньев.

Понятие о расчете свайных фундаментов. В отличие от висячих свай, несущая способность свайных фундаментов для свай-стоек при любой расстановке свай в плане равна сумме несущих способностей отдельных свай. В то же время несущая способность свайного фундамента из висячих свай зависит от числа свай, их расстановки в плане, формы и размеров поперечного сечения и длины («кустовой эффект»). Чтобы упростить расчет, получив в то же время правильные результаты, производят расчет свайного фундамента в целом по предельным состояниям второй группы, т. е. по перемещениям. Свайный фундамент для расчета обычно заменяют условным сплошным фундаментом.

Контрольные вопросы. 1. Как классифицируют фундаменты? 2. В чем преимущества сборных фундаментов? 3. Из каких основных условий производят расчет фундамента? 4. Как предупреждают неравномерную осадку фундаментов? 5. Что такое условное расчетное давление на грунт? 6. Чем определяется глубина заложения подошвы фундамента? 7. Как назначаются основные размеры отдельных фундаментов стаканного типа? 8. Как конструируют монолитные отдельные фундаменты? 9. Из каких основных этапов состоит расчет отдельного центрально нагруженного фундамента? 10. В чем особенности расчета внецентренно нагруженных фундаментов? II. Как устраивают фундаменты в особых условиях? 12. Какие новые типы фундаментов вы знаете? 13. Какова область применения свайных фундаментов? 14. Какие виды свай вы знаете?

Зайцев Ю. В., Строительные конструкции заводского изготовления: Учеб. для вузов по спец. «Пр-во строит. изделий и конструкций». — М., 1987

Литература

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции

Зайцев Ю.В., Строительные конструкции заводского изготовления

Е.Ф. Лысенко, Армоцементные конструкции

С.В. Поляков, Каменная кладка из пильных известняков

В. Ермолов, Пневматические строительные конструкции

Журавлев А.А., Вержбовский Г.Б., Еременко Н.Н., Пространственные деревянные конструкции

А.В. Калугин, Деревянные конструкции

Е.К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси

А.А. Пащенко, Теория цемента

Волков В.А., Сантехника: как все устроено и как все починить

А. Грассник, Бездефектное строительство многоэтажных зданий

Д.С. Щавелев, Гидроэнергетические установки

Д.С. Щавелев, Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства

Гидротехнические сооружения. Ч. I. Глухие плотины

Гидротехнические сооружения. Ч. II. Водосливные плотины

Производство гидротехнических работ

Н.П. Розанов, Гидротехнические сооружения

А. П. Юфин, Гидромеханизация

Термоэлектрические преобразователи энергии

Использование возобновляемой энергии

Бетон и железобетон, избранные статьи

Современное состояние и перспективы развития энергетики