Глава 6. Свайные работы

6.1. Общие положения

Свайные фундаменты применяют при строительстве зданий и сооружений для передачи нагрузки на грунт, особенно в тех случаях, когда в основании залегают слабые или неустойчивые (просадочные) грунты, а также для упрочнения и повышения устойчивости оснований, ограждений подземных и заглубленных объектов от доступа воды, предотвращения осыпания или оползания грунтов.

Свайные фундаменты по сравнению с другими их видами имеют ряд преимуществ. Их использование в ряде случаев позволяет снизить объем трудоемких земляных работ на 70-90 %, исключить сложные работы по водопонижению, снизить материалоемкость фундаментов на 15-35 % и трудоемкость их устройства в 1,2-1,8 раза.

Свайный фундамент состоит из свай, объединенных по верху горизонтальной железобетонной конструкцией – ростверком. Расположение свай в плане зависит от особенностей конструкции здания или сооружения, а также от нагрузок, передаваемых на основание, и может быть:

одиночным;
кустами;
в виде свайного поля.

Погружение свай в свайных полях проводят по трем схемам, приведенным на рис. 6.1.

Рис. 6.1. Схемы забивки свай:

а) – рядовая; б) – спиральная; в) – секционная:

1-13 – последовательность забивки свай

Сейчас известно более 500 видов свай. Однако в практике строительства применяют небольшое количество видов, так как остальные имеют узкую область применения.

6.2. Классификация свай

По материалу:

деревянные;
металлические;
бетонные и железобетонные;
комбинированные;
грунтовые.

Деревянные изготавливают из сосны, ели, лиственницы, кедра, пихты, дуба. Длина свай 4-12 м. При забивке свай в плотные грунты на острие сваи надевают металлический наконечник, а на верхний конец – железное кольцо-бугель, предохраняющий сваю от размочаливания при забивке. Для предотвращения свай от гниения их пропитывают антисептиками и погружают так, чтобы вся свая располагалась ниже самого низкого уровня грунтовых вод. Применяются также шпунты из деревянных брусьев толщиной от 5 до 26 см.

Металлические сваи применяют в портовом, мостовом, энергетическом и промышленном строительстве, при возведении высотных сооружений (радиомачт, телебашен и т.п.). В качестве свай используют стальные трубы диаметром 25-100 см, рельсы, двутавры, винтовые сваи, завинчиваемые в грунт. Используются также сваи-оболочки – металлические трубы диаметром 1,2-2 м и более, длиной до 14 м, при необходимости их наращивают сваркой. Внутренняя полость сваи с открытым торцом заполняется грунтом, а с закрытым нижним торцом – бетоном.

Бетонные и железобетонные сваи выпускают сечением от 20х20 до 60х60 см и длиной от 3 до 16 м. Анализ грунтов и их несущей способности показывает, что для большей части территории России плотные грунты залегают на сравнительно небольшой глубине, что позволяет использовать сваи длиной 3-7 м. Такие сваи бывают как погружаемыми, так и набивными.

Комбинированные сваи применяются, например, при значительных колебаниях верхнего уровня грунтовых вод – нижняя часть выполняется деревянной (постоянно находится в воде), а верхняя – бетонной или железобетонной.

Грунтовые (или песчаные) сваи применяются для уплотнения слабых грунтов. Относятся к набивным сваям. Стальная обсадная труба с раскрывающимся наконечником погружается в грунт с помощью вибропогружателя. По достижении проектной глубины труба заполняется песком, после чего с помощью вибропогружателя извлекается на поверхность; наконечник раскрывается от веса песка, который высыпается и уплотняется под действием вибрации. Дополнительное и эффективное уплотнение достигается проливом скважины водой. Применяют трубы диаметром 32-50 см, глубина скважин до 7 м.

Рис. 6.2. Схема устройства грунтовых свай:

а) – погружение обсадной трубы; б) – извлечение обсадной трубы;

в) –конструкция раскрывающегося наконечника обсадной трубы;

1 – вибропогружатель; 2 – обсадная труба; 3 – раскрывающийся наконечник;

4 – песок; 5 – створка наконечника; 6 – фиксирующее кольцо; 7 – шарнир

По способу возведения сваи можно разделить на две группы:

сборные – изготавливаются на заводе и погружаются в грунт различными способами (погружаемые, забивные и др.);
набивные – устраиваемые в грунте.

По характеру передачи нагрузки на грунт сваи делятся:

на сваи-стойки – передают нагрузки своей нижней частью на более прочные грунты, залегающие под толщей слабых грунтов;
висячие сваи – передают нагрузку на основание за счет сил трения грунта с поверхностью сваи.