Свая

Сваи из труб

Сва́и — деревянные, металлические, или железобетонные стержни, которые заглубляют в грунт в основании зданий и сооружений для придания прочности фундамента.

Типы свай

Сваи для моста в Калифорнии, США

Для укрепления фундаментов зданий, ограждения котлованов используются следующие виды свай:

• бурозаливные;
• буронабивные (БНС);
  • баретт;
• буросекущие (БСС);
• бурокасательные (БКС);
• буроинъекционные (БИС);
• трубобетонные (ТБС);
• винтовые;
• полые;
• забивные;
• сваи-оболочки;
• грунтовые;
• грунтоплавленные;
• шпунтовые;
• составные (стыкованные, многосекционные).

Описание

Буронабивные сваи

Арматурный каркас будущей сваи.

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):

• Устройство свай методом бурения в обсадной инвентарной трубе;
• Устройство свай методом непрерывного полого шнека (НПШ, CFA);
• Устройство свай методом раскатки грунта (DDS, FDP);
• Устройство свай методом двойного вращателя (Double Rotary);
• Устройство свай методом завинчивания обсадной трубы;
• Устройство свай методом вибропогружения обсадной трубы;
• Устройство свай под защитой глинистого раствора;
• Метод ударно-канатного бурения.

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.

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.

Деревянные сваи

Сваи из дерева применяются в слабых грунтах при малых и средних нагрузках — во всех отраслях строительства.

Деревянные сваи выполняются:

• одиночные;
• составные;
• пакетные.

В качестве материалов для изготовления, в основном, применяют длинномерный лес хвойных пород (сосна). В случае отсутствия среди местных лесных насаждений, а также нецелесообразности доставки хвойных деревьев, допускается использование дуба.

Для погружения деревянных свай применяются следующие механизмы:

• Паровоздушные молоты: одиночного и двойного действия;
• Механические молоты;
• дизель-молоты;
• Вибромолоты;
• вибропогружатели.

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 — из листового металла или литые из чугуна. Верхний конец сваи с этой же целью защищается бугелем.

В случае, когда длина брёвен недостаточна или когда ограничена высота (например, под существующим мостом), используют наращивание свай.

Железобетонные сваи

Железобетонные сваи — изделия, при создании которых применяется тяжёлый бетон. Забивные сваи за счёт опорного давления передают на грунт нагрузку от свайного фундамента. Также нагрузка передаётся за счёт бокового трения поверхности свай об уплотнённый грунт. Существует несколько типов свай. Железобетонные сваи с сечением 30x30 см имеют длину до 12 м; если сечение составляет 35x35 см либо 40x40 см — до 16 м. Сваи забивные могут быть и составными, что увеличивает их длину.

Практически все возводимые сегодня фундаменты используют сваи, поскольку это значительно упрочняет и повышает качество сооружения. Сваи забивные погружаются в грунт путём 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 коэффициенты запаса. Величину, меньшую из выше перечисленных, 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 отчет об инженерно-геологических условиях участка.

Разновидностью железобетонных свай являются преднапряжённые сваи.

Шпунтовые сваи

Шпунтовая стенка стройплощадки.

При возведении гидротехнических сооружений, опор мостов и набережных, а также при разработке траншей и котлованов для обустройства временных или постоянных ограждений применяются шпунтовые сваи — из железобетона, дерева или стали.

Погружённые в грунт (при помощи копра или вибропогружателя) и установленные вплотную друг к другу, они образуют устойчивое водонепроницаемое ограждение, называемое шпунтовой стенкой.

Трубобетонные сваи

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 тяжелой 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, обводненных грунтах и в дно водоёма.

Грунтоплавленые сваи

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, т.е. 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.

См. также

• Копёр — устройство для установки свай в проектное положение.
• Дизель-молот — устройство для забивания свай в землю.
• Вибропогружатель — машина для погружения свай в песчаные и глинистые грунты.
• Гидравлический молот

Литература

Техническая литература

• Менделевич И. Р. Плотницкие и столярные работы / Под ред. Сырцова Е. Д.. — М.: «Стройиздат», 1950. — 320 с.

Нормативная литература

• ГОСТ 19804.2-79 «Сваи забивные железобетонные цельные сплошного квадратного сечения с поперечным армированием ствола с напрягаемой арматурой. Конструкция и размеры».
• ГОСТ 19804.5-83 «Сваи полые круглого сечения и сваи-оболочки железобетонные цельные с ненапрягаемой арматурой. Конструкция и размеры».
• ГОСТ 19804-91 «Сваи железобетонные. Технические условия».

Ссылки

• Сваи // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
• Свайные фундаменты