Свайный фундамент

  Как можно  подразделить буронабивные сваи?

  Буронабивные  сваи по способу устройства  подразделяются на:

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

  б) буронабивные  полые круглого сечения, устраиваемые  с применением многосекционного  вибросердечника; 

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

  г) буронабивные с камуфлетной пятой, устраиваемые путем бурения скважин с последующим образованием уширения взрывом и заполнения скважин бетонной смесью;

  д) буроинъекционные  диаметром 0,15-0,25 м, устраиваемые  путем нагнетания (инъекции) мелкозернистой  бетонной смеси или цементно-песчаного раствора в пробуренные скважины;

  е) сваи-столбы, устраиваемые путем бурения скважин  с уширением или без него, укладки  в них омоноличивающего цементно-песчаного  раствора и опускания в скважины  цилиндрических или призматических элементов сплошного сечения со сторонами или диаметром 0,8 м и более;

  ж) буроопускные  сваи с камуфлетной пятой, отличающиеся  от буронабивных свай с камуфлетной  пятой (см.подп."г") тем, что  после образования камуфлетного  уширения в скважину опускают  железобетонную сваю.

  Как изготавливаются  буронабивные сваи?

  В зависимости  от грунта основания буронабивные  сваи могут изготавливаться с  применением извлекаемых инвентарных  обсадных труб или без них.  В маловлажных структурно устойчивых  глинистых грунтах бурение скважин можно производить без устройства обсадных труб, так как вследствие структурной прочности грунта стенки скважины определенное время могут находиться в устойчивом состоянии. В водонасыщенных глинистых грунтах бурение скважин осуществляется под защитой глинистого раствора как с использованием обсадных труб, так и без них .

  Буронабивные  сваи без применения обсадных  труб изготавливаются в следующей  последовательности. В грунте проходят  скважину с использованием установки  ударного или вращательного способов бурения. Грунт в забое скважины при ударном способе бурения разрушается ударами долота, присоединенного к бурильным трубам и канатам. При бурении вращательным способом оно выполняется специальной насадкой со сплошным или кольцевым забоем. В процессе бурения применяется глинистый раствор, который оказывает гидростатическое давление на стенки скважины, предохраняя их тем самым от обвала. Кроме того, восходящим потоком глинистого раствора частицы разбуренного грунта выносятся на его поверхность.

  После изготовления  скважины в нее опускается  арматурный каркас, который в  зависимости от вида внешней  нагрузки может устанавливаться  по всей длине сваи, на части ее длины или только у верха для связи с ростверком. Затем скважина бетонируется методом вертикально перемещающейся трубы. При подъеме бетонолитной трубы в процессе бетонирования нижний конец ее должен быть всегда заглублен в бетонную смесь не менее чем на 1 м. Поданная бетонная смесь уплотняется с помощью вибратора, закрепленного на бетонолитной трубе.

  Как устраивается  уширенная пята буронабивной  сваи?

  Уширение  сваи в нижней части выполняется  с целью увеличения ее несущей  способности. Применяются следующие способы уширения сваи:

  - трамбованием  бетона в нижней части сваи;

  - с помощью  камуфлетного взрыва;

  - при помощи  механического уширителя. 

  При устройстве  уширения первым способом в  нижнюю часть обсадной трубы  подается порция бетонной смеси, которая затем частично выбивается в грунт, образуя уширенную грушевидную пяту в 1,5-2 диаметра трубы.

  Устройство  уширения вторым способом образуется  энергией взрыва: одним взрывом  сосредоточенного заряда, двумя  последовательными взрывами, взрывом кольцевого заряда и групповым взрывом нескольких зарядов, расположенных по периметру скважины.

  Двойное  камуфлетирование применяют при  необходимости получения большой  пяты в неглубокой скважине  или в скважине малого диаметра.

  Камуфлетирование кольцевыми и групповыми зарядами применяют в основаниях свай и свай-оболочек диаметром более 1 м.

  Сваи с  камуфлетным уширением изготавливают  со сборным стволом из железобетонных  свай, а также с набивным стволом. 

  В глинистых  грунтах уширение производится механическим способом с использованием ножей, которые раздвигаются при помощи гидравлического механизма. При вращении ножей грунт срезается и падает в стакан, после заполнения которого он извлекается из скважины и ножи очищаются от грунта. Наибольший диаметр уширения можно получить до 3,5 м.

  Как делаются  деревянные сваи?

  Деревянная  свая представляет собой бревно  со снятой корой длиной до 6,5 м и заостренным нижним концом. В верхней части делается металлическое  кольцо-бугель, предохраняющее от повреждения ее при забивке. В нижней части у острия делается маталлический башмак. Деревянные сваи следует пропитывать для предохранения их от загнивания в зоне переменного увлажнения. Если необходимо забить длинные сваи, то их наращивают и делают составными. Стык является сложным местом, так как в стыке должны быть обеспечены центрировка и прочность. Если сечение одного бревна недостаточно, то применяют пакетные сваи из двух-трех бревен, соединяемых параллельно. Такие пакетные сваи имеют одно острие.

  Как устраиваются металлические сваи?

  Стальные  сваи бывают трубчатыми и открытого  профиля. Диаметр трубчатых свай  от 0,2 до 0,8 м. Трубчатая свая может  быть после опускания заполнена  бетоном. Забивные стальные сваи  могут быть также выполнены  с конусом, приваренным снизу. Секции по длине могут свариваться или скрепляться навинчивающимся кольцом. Металлические завинчивающиеся сваи имеют на конце винтовую лопасть размером до трех диаметров трубы. Завинчивающиеся сваи применяются для восприятия вырывающих усилий. Металлические сваи требуют антикоррозийного покрытия.

  В каких  случаях применяются винтовые  сваи?

  К сваям  с уширенной пятой относятся  также сваи, имеющие на конце  винтовую лопасть . Ствол сваи  может быть металлическим или  железобетонным (сплошным или пустотелым). Башмак с винтовой лопастью (1,25 витка, диаметром 3-3,5 диаметра ствола) соединяют со стволом при помощи закладных деталей.

  Винтовые  лопасти изготавливают стальными  или чугунными. Основное преимущество  винтовых свай в том, что  они могут передавать на грунт выдергивающие нагрузки. Погружаются винтовые сваи завинчиванием при помощи специального механизма, называемого кабестаном.

  Винтовые  сваи применяют для опор мостов, фундаментов мачт, башен, опор  линий электропередачи. Винтовые  сваи могут быть заложены в любые грунты, допускающие завинчивание, за исключением глинистых грунтов текучей консистенции, а также илов и заторфованных грунтов.

  Как устраивают  комбинированные сваи и когда  их применяют? 

  Это сваи, составленные по длине из двух различных материалов. Примером является конструкция, когда деревянная часть располагается снизу, ниже уровня воды, а верхняя часть выполняется из бетона или железобетона. Комбинированная свая в нижней части забивная, а в верхней части может быть набивной.

  Каким образом  производится погружение в грунт  предварительно изготовленных свай?

  Эти сваи  погружаются с помощью забивки,  вибропогружения, вдавливания и  завинчивания.

  Как производится  забивка свай?

  Забивка  осуществляется сваебойными молотами. На сваю при забивке надевают металлический наголовник с прокладками, смягчающими силу удара. Направляющим устройством при забивке свай является копер.

  Какие бывают  молоты для погружения свай?

  Молоты бывают  механические, паровоздушные, дизельные  и вибромолоты. Наиболее простые - механические молоты. Забивка состоит из подъема молота (тяжелой падающей массы) с помощью прикрепленного троса и опускания его на сваю под действием силы тяжести. Это молот одиночного действия. Паровоздушные и дизельмолоты могут быть не только одиночного, но и двойного действия, когда к падающему молоту прикладывается посылающая его вниз сила, дополнительная к силе тяжести. Таким образом, ускорение падающего молота двойного действия существенно более ускорения силы тяжести.

  К вибромолотам относятся молоты ударно-вибрационного действия, когда одновременно действуют и вибрация, и силы ударов падающего молота. Для облегчения погружения свай в песчаные грунты и супеси может быть использован подмыв. Иногда для облегчения погружения свай устраиваются лидерные скважины размером несколько меньше, чем поперечное сечение сваи.

  Что такое  отказ сваи и чем отличаются  ложный и истинный отказы сваи?

  Перемещение  сваи от одного удара молотом  называется отказом сваи. Отказ  сваи определяется при достижении сваей проектной отметки. Используя величину отказа, можно определить несущую способность сваи теоретическим методом.

  В маловлажных  песчаных грунтах несущая способность  свай во времени снижается.  Это объясняется тем, что под  концом сваи при забивке образуется зона уплотнения , которая после прекращения процесса забивки сваи уменьшается за счет релаксации напряжений, что и приводит к уменьшению первоначальной несущей способности сваи. Это явление подтверждается контрольной добивкой сваи после отдыха - интервала времени. Отказ до отдыха называется ложным, а отказ после отдыха - истинным. Поэтому в песчаных грунтах величина отказа после отдыха будет больше, чем без отдыха. В глинистых грунтах отказ после отдыха будет меньше, чем до отдыха, так как при забивке сваи происходит разрушение структурных связей, рост гидродинамического давления воды и ее движение по стволу сваи вверх , что играет роль смазки, уменьшая в совокупности несущую способность сваи. После отдыха сваи происходит засасывание сваи в грунт за счет частичного восстановления структурных связей.

  Физические  явления, сопровождающие забивку  свай:

  а - образование  уплотненной зоны; б - смазка ствола  сваи выжимаемой водой 

  Когда рекомендуется  применять вибропогружение и  вдавливание свай?

  Вибропогружение  эффективно при погружении свай  в водонасыщенные песчаные и  малосвязные грунты. При этом  происходит разжижение песчаного  грунта и резко уменьшаются  силы трения по боковой поверхности.  После прекращения вибрации эти  силы трения восстанавливаются.

  Вдавливание  применяется для коротких свай, когда нельзя применить забивку  или вибропогружение, чтобы не  разрушить находящиеся рядом  конструкции. 

  Как устраиваются  набивные сваи?

  Отличие  набивных свай от забивных  состоит в том, что набивные сваи изготавливают непосредственно на строительной площадке с применением специальных машин и механизмов.

  Набивные  сваи по способу устройства  подразделяются на:

  а) набивные, устраиваемые путем погружения  инвентарных труб, нижний конец  которых закрыт оставляемым в грунте башмаком или бетонной пробкой, с последующим извлечением этих труб по мере заполнения скважин бетонной смесью;

  б) набивные  виброштампованные, устраиваемые  в пробитых скважинах путем  заполнения скважин жесткой бетонной  смесью, уплотняемой виброштампом в виде трубы с заостренным нижним концом и закрепленным на ней вибропогружателем;

  в) набивные  в выштампованном ложе, устраиваемые  путем выштамповки в грунте  скважин пирамидальной или конусной  формы с последующим заполнением  их бетонной смесью.

  Имеются  ли различия в характере деформации  грунта в основании сваи и  основании свайного фундамента?

  Свайный  фундамент представляет собой  группу свай, объединенную поверху  ростверком. Наиболее часто на  практике применяются ленточные свайные фундаменты и свайные фундаменты под колонны .

  При нагружении  свайного фундамента грунт в  межсвайном пространстве перемещается  вместе с ним как единое  целое и силы трения возникают  только по боковой поверхности  свай внешнего ряда . В результате доля несущей способности свайного фундамента, обусловленная трением, уменьшается. В то же время, сопротивление грунта под концами свай возрастает в результате увеличения площади опирания.

  Осадка свайного  фундамента при равной нагрузке  на сваю всегда больше осадки одиночной сваи. Это явление объясняется тем, что напряжения в грунте ниже концов свай возрастают вследствие суммирования напряжений, создаваемых отдельными сваями .