Сва́и — деревянные, металлические, бетонные или железобетонные стержни цельные или полые внутри, которые заглубляются в вертикальном или наклонном положении в грунт, либо выполняются в грунте у оснований зданий и сооружений с целью передачи выдёргивающей, придавливающей или срезающей нагрузки от надземной части на грунт.
Сваи применяются для прорезки залегающих с поверхности слабых слоёв грунта и передачи действующих нагрузок на лежащие ниже слои грунта, обладающие более высокими механическими показателями[~ 1].
Свайные фундаменты глубокого заложения[en] используются, если:
Сваи могут располагаться как по одной (односвайный фундамент), так и кучно на расстоянии друг от друга 3-8d (d — диаметр или сторона сваи), работая совместно в количестве 3—9 штук, образуя «свайный куст», при большем количестве — «свайное поле».
Сваи применяются совместно с отдельными столбчатыми фундаментами, ленточными фундаментами, с ростверками, в качестве которых могут служить небольшие плиты или перекрёстные ленты, и с большими плитами (10x10 м и более). Сваи совместно с плитами образуют так называемый комбинированный свайно-плитный фундамент (КСПФ), который сочетает сопротивление любых типов свай и плиты одновременно, применяется для уменьшения общей и неравномерной осадки зданий и сооружений[~ 2]. Сваи могут располагаться с переменным или с постоянным в плане шагом[~ 2].
Вблизи водных объектов сваи применяются для возведения свайных берегоукрепительных инженерных сооружений (заграждений).
В горной или холмистой местности сваи применяются для усиления грунта путём возведения свайных противооползневых инженерных сооружений (заграждений), в основном чтобы обеспечить устойчивость потенциально оползневого склона с выраженной и обусловленной геологическим строением поверхностью скольжения, на котором сооружается или уже находится дорожная конструкция (автодорога, железная дорога и т. д.) либо строится тяжёлое сооружение, способное привести грунт в движение и, как следствие, обрушение всего склона[~ 3][~ 4].
Свайные поддерживающие сооружения (СПС) применяются при технико-экономическом сопоставлении различных вариантов комплексов противооползневых мероприятий, которые включают устройство поддерживающих сооружений различных типов, как: подпорная стена, контрфорс, контрфорснодренажные прорези, земляные и каменные контрбанкеты и другие), также варианты расположения трасс дорог за пределами оползневого склона: перенос трасс на устойчивый грунт склона, устройство тоннеля или эстакады[~ 5].
СПС бывают[~ 6]:
Сваи передают усилия на грунты основания через боковую поверхность (трением) и через нижний конец. По характеру передачи усилия сваи различают:
При проектировании свайного фундамента проводятся следующие испытания свай (по актуальности)[2]:
Динамическим зондированием обычно проверяют сваи на площадке в ходе выполнения строительно-монтажных работ (СМР).
По способу заглубления в грунт для укрепления фундаментов зданий и сооружений, а также ограждения стенок котлованов используются следующие виды свай:
Баретт — разновидность буронабивных свай повышенной несущей способности, изготавливаемых технологическим оборудованием типа «плоский грейфер» или «фреза», выполняются в форме прямоугольников, I, H, T, X и других.
Устройство баретт аналогично выполнению ограждающих конструкций «стены в грунте»: траншея разрабатывается двухчелюстным гидравлическим грейфером под защитой глинистого (бентонитового) раствора, затем происходит погружение арматурного каркаса и бетонирование через бетонолитные трубы.
Основной принцип определения геометрических характеристик свай-баретт — возможность соосной передачи нагрузок от верхних конструкций на фундаменты. Также необходимо учитывать технические характеристики оборудования, применяемого для устройства баретт: размер захватки грейфера, особенности соединения/пересечения панелей.
Популярные методы устройства буронабивных свай (БНС):
Сущность технологии устройства свай методом бурения с использованием обсадных инвентарных труб заключается в применении секционных инвентарных труб, погружаемых в процессе бурения скважины и извлекаемых по мере изготовления сваи. Крепление секций труб осуществляется при помощи сварки или стыков специальной конструкции[4].
Бурение производится буровым станком — вращательным, вибрационным или ударным методом, а также существуют комбинированные методы устройства буронабивных свай. В процессе бурения инвентарные трубы погружаются — методами вибропогружения, вращения, завинчивания или забивки в грунт или с использованием специальных гидравлических, вращателей, домкратов. Бурение ведётся до проектной отметки, после чего забой зачищают, устанавливают каркас из арматуры, а затем осуществляют бетонирование и уплотнение смеси. После окончания бетонных работ инвентарная труба извлекается, а головка сваи — формуется с помощью специальной формы-кондуктора[4].
Материалы, применяемые для изготовления свай:
Сваи из дерева применяются в слабых грунтах при малых и средних нагрузках — во всех отраслях строительства[5].
Деревянные сваи выполняются[5]:
В качестве материалов для изготовления, в основном, применяют длинномерный лес хвойных пород (сосна). При отсутствии среди местных лесных насаждений, а также нецелесообразности доставки хвойных деревьев, допускается использование дуба[5].
Для погружения деревянных свай применяются механизмы[5]:
Деревянные сваи изготавливаются из брёвен хвойных пород (сосна, ель, лиственница, пихта) по требованиям ГОСТ 9463 с диаметром ствола 22-34 см и длиной 650 и 850 см, при этом естественная коничность (сбег) брёвен сохраняется[~ 8]. Если длина брёвен недостаточна или ограничена высота (например, под существующим мостом), используют наращивание свай.
Нижний конец сваи заостряется — в виде пирамиды (трёхгранной или четырёхгранной). В целях предохранения заострённых концов свай при погружении в плотный или каменистый грунт, на них надевают металлические башмаки[5] — из листового металла или литые из чугуна. Верхний конец сваи с этой же целью защищается бугелем.
Деревянные сваи применяются для фундаментов капитальных зданий и сооружений в случае расположения их голов ниже уровня подземных вод (УГВ); допустимо применение конструкций с железобетонными элементами выше УГВ и деревянными элементами ниже УГВ[~ 7].
Железобетонные сваи — изделия, при создании которых применяется тяжёлый бетон. Забивные сваи за счёт опорного давления передают на грунт нагрузку от свайного фундамента (сваи стойки). Также нагрузка передаётся за счёт бокового трения поверхности свай об уплотнённый грунт (висячие сваи). Существует несколько типоразмеров свай. Железобетонные сваи сечением 30x30 см имеют длину до 12 м; сечением 35x35 см и 40x40 см — до 16 м. Сваи забивные могут быть составными, что увеличивает их длину.
Сваи забивные погружаются в грунт путём вдавливания под прессом (с вибрацией) или забивки. Копровая установка с дизельным или гидравлическим молотом погружает сваи быстро и эффективно, без их деформации и потери эксплуатационных характеристик. Несущая способность забивных свай в основном зависит от конкретного отказа, который не должен превышать 0,01 м. Несущую способность определяют по формулам СНиП и статического зондирования, учитывающего коэффициент запаса. Величину, меньшую из перечисленных выше, относят к реальной несущей способности. При невозможности определения несущей способности грунта (водонасыщенные пески) их проверяют статическим испытанием (нагружением нагрузкой). В основном для определения точной длины свай необходимы данные о динамических испытаниях и технический отчёт об инженерно-геологических условиях участка.
Разновидностью железобетонных свай являются преднапряжённые сваи (см. Предварительно напряжённый железобетон).
При возведении гидротехнических сооружений, опор мостов и набережных[6], а также при разработке траншей и котлованов для обустройства временных или постоянных ограждений применяются шпунтовые сваи — из железобетона, дерева или стали[7].
Погружённые в грунт (при помощи копра или вибропогружателя) и установленные вплотную друг к другу, они образуют устойчивое водонепроницаемое ограждение, называемое шпунтовой стенкой[8].
Сущность метода формирования забивных трубобетонных свай заключается в операции заполнения полости забитой в грунт стальной трубы с конусным наконечником бетонной смесью. Забивка труб производится с помощью пневмоударной машины.
Технология позволяет выполнять как вертикальные, так и наклонные сваи в стесненных условиях, где применение тяжёлой строительной техники невозможно или связано с дополнительными затратами. В зависимости от характера нагрузки, сваи могут быть армированными.
Габариты комплекта оборудования пневмоударной машины позволяют выполнить забивку свай в непосредственной близости от существующих сооружений в неустойчивых песчаных насыпных, обводнённых грунтах и в дно водоёма.
Термическое укрепление грунтов основано на воздействии положительного температурного поля, вызывающего необратимые коренные изменения вещественного состава и физико-механических свойств. Плазменный нагрев позволяет воздействовать на материалы и вещества энергией высоких концентраций, высокими и сверхвысокими температурами, непосредственно электрическим и магнитным полями. Физико-химические процессы в условиях низкотемпературной плазмы протекают за доли секунды, то есть исходные вещества превращаются в необходимые продукты с предельной скоростью, характерной для данного процесса.
В процессе плазменной термообработки грунты проходят шесть стадий термических преобразований: осушение (дегидратация); нагрев минеральной части (дегидроксиляция); обжиг (спекание); плавление (аморфизация); нагрев расплава (дегазация и гомогенизация); охлаждение и твердение расплава. Коагуляционый тип структурных связей, преобладающий в исходных грунтах, превращается в криптокристаллизационный, придавая термогрунтам ряд необратимых позитивных строительных свойств. В процессе нагрева до (2.5—2,8)*103 К одновременно происходит интенсивное газовыделение с гомогенизацией силикатного расплава. Плавленый грунт приобретает однородность состава, физических и механических свойств[9].
Этот раздел статьи ещё не написан.
|
Методы полевых испытаний грунтов сваями натурными, эталонными, сваями-зондами.
Расчёт свай производится по предельным состояниям[~ 11]:
Несущая способность свай в полевых условиях определяется методами[~ 12]:
Количество испытаний свай определяется проектом и зависит от следующих факторов[~ 12]:
Для каждого объекта строительства сооружений класса КС-3 и КС-2 проводятся следующие виды испытаний[~ 12]:
Статические испытания свай и свай-штампов производятся до 1 % от общего числа свай на объекте, но не менее трёх для сооружений класса КС-2 и четырёх — для сооружений класса КС-3[~ 12].
Динамические испытания свай производятся до 2 % от общего числа свай на объекте, но не менее шести для сооружений класса КС-2 и девяти — для сооружений класса КС-3[~ 12].
Испытания грунтов статическим зондированием — не менее шести точек для сооружений класса КС-2 и девяти — для сооружений класса КС-3[~ 12].
Применяемая строительная техника для погружения свай в грунт:
Сваи в Викисловаре | |
Сваи на Викискладе |
Для улучшения этой статьи желательно:
|