Свайные фундаменты

Виды свай и их назначение. Сваи применяются для устройства свайных фундаментов под здания и сооружения, свайных опор деревянных и железобетонных мостов и эстакад; для устройства подпорных стенок, перемычек и т. д.

           По материалу, из которого делаются сваи, их можно разделить на деревянные, железобетонные, металлические, бетонные, песчаные и грунтовые. По способу погружения на забивные; набивные; винтовые; подмывные, погружаемые вибрированием. По форме поперечных сечений сваи бывают круглые, прямоугольные, квадратные, шпунтовые.

                 По частоте расположения сваи называют одиночными, если расстояние между соседними сваями больше половины их длины; свайными кустами, если сваи погружаются отдельными группами; свайным рядом, или свайной полосой, если они расположены в один или несколько рядов. Стенки из шпунтовых свай называются свайными или шпунтовыми.

       Свайные фундаменты. Как уже отмечалось, свайные фундаменты применяют при слабых грунтах или значительных нагрузках на подошву фундамента.

 В состав свайных работ входят заготовка и забивка свай.

           Бревна для свай должны быть прямыми и ровными. С бревен удаляют кору и снимают неровности. Обтески на правильный цилиндр не делают. Нижний конец сваи заостряют в виде четырехгранной пирамиды. Длина заостренной части — от 1,5 до 3 диаметров сваи. Острие сваи притупляют.

         Обычно сваи забиваются тонким концом вниз. Иногда при особых условиях рекомендуется забивать их комлем вниз. Забивать недлинные сваи комлем вниз можно в глинистых грунтах, но при этом необходимо иметь в виду, что грунт, находящийся в непосредственном соседстве со сваей, забитой комлем вниз, значительно ослабляется. После предела уплотнения дальнейшая забивка свай вызывает выпучивание грунта между сваями, при этом могут быть подняты и сваи, если они забиты вершиной вниз.

         Для защиты острия свай от размочаливания применяются сварные или кованые башмаки из полосового или листового железа толщиной 6—8 мм. Башмакам придается такая же форма, как и заостренному концу сваи. Башмак прибивается к свае коваными гвоздями.

        Голова сваи должна быть обрезана перпендикулярно ее оси. Для предохранения головы сваи от размочаливания на нее надевается железное кольцо-бугель, изготовленный из полосового железа с внутренним диаметром на 2—3 см меньше диаметра головы сваи, которая при этом подтесывается на конце.

      Железобетонные сваи очень чувствительны к ударам бабы. Поэтому при забивке на голову сваи надевают наголовник, смягчающий силу удара.

           с. 163 Бетонные набивные сваи, в отличие от деревянных и железобетонных, устраивают на месте расположения свай по проекту. Набивка бетона в грунт производится без предварительного уплотнения грунта и с уплотнением его.

               Набивка бетона без уплотнения грунта заключается в том, что в грунт до проектной отметки опускается обсадная труба, из которой удаляется грунт. По мере заполнения скважины бетоном обсадная труба извлекается.

             Бетонная свая в связи с трамбованием имеет неравномерную толщину — она более уширена в толще слабых грунтов.

             Набивка бетона с уплотнением грунта заключается в том, что в грунт опускают обсадную трубу, закрытую снизу наконечником (пробкой). Грунт при погружении такой трубы уплотняется. После полного погружения трубы пробка удаляется, скважина заполняется бетоном и обсадная труба извлекается так же, как в первом случае.

   Основные работы по забивке свай выполняются свайными молотами разного типа, подвешенными к копру или подвесным стрелам сменного оборудования универсальных экскаваторов-кранов.

               В настоящее время широко применяются деревянные и металлические стандартные копры. Общая высота их колеблется от 6 до 20 м. Стандартные копры передвигают по каткам из бревен или стальных труб, подкладываемых под раму копра. Копры устраиваются также на колесном ходу и перемещаются по рельсовому пути. Деревянные стандартные копры обычно изготовляются на месте.

           В связи с большим разнообразием свай, а также условий забивки существуют различные свайные молоты, отличающиеся один от другого по конструкции и мощности.

               Свайные молоты разделяются на механические, приводимые в действие при помощи лебедки (ручной или приводной) и тросом, свободным концом соединенным с ударной частью молота (бабой); паровоздушные, приводимые в действие силой пара или сжатого воздуха, непосредственно воздействующих на ударную часть молота; молоты внутреннего сгорания, работающие по принципу карбюраторных или дизельных двигателей; вибромолоты, действующие по принципу вибрации и называемые вибропогружателями.

             Погружение свай в грунт можно осуществлять и способом подмыва струей воды под острие сваи; при этом сваи осаживаются легкими ударами молота.

            Рабочий цикл молота, за исключением вибропогружателя, состоит из двух периодов — холостого хода, в течение которого ударная часть поднимается на определенную высоту, и рабочего хода, в течение которого ударная часть ускоренно движется в обратном направлении до момента удара по свае.

                  с. 164 В ряде конструкций свайных молотов рабочий ход осуществляется только под действием силы тяжести ударной части. К таким молотам простого (одностороннего) действия относятся механические молоты, молоты внутреннего сгорания, а также паровоздушные молоты, в которых сила пара или сжатого воздуха используется только при холостом ходе, т. е. для подъема ударной части.

                В некоторых паровоздушных молотах пар или сжатый воздух используется не только для подъема ударной части, но и для увеличения скорости движения ударной части при рабочем ходе. Такие молоты называются молотами двойного (двустороннего) действия.

                   По типу устройства, управляющего действием молота, т. е. чередованием холостых и рабочих ходов ударной части, различают свайные молоты с ручным, полуавтоматическим и автоматическим управлением.

             Тип молота и вес ударной части подбирают в зависимости от веса и размеров сваи. По выбранному типу молота необходимо определить расчетный отказ. Отказом называется величина погружения сваи в грунт от одного удара молота, соответствующая заданному расчетному сопротивлению сваи. Практически величину отказа определяют как среднее арифметическое, полученное от деления величины погружения сваи после целого залога, деленного на количество ударов молота в залоге.

 Правильность выбора молота проверяется по энергии удара по формуле, где:

 W — энергия одного удара в кем (произведение веса ударной части молота на высоту его падения);

 P0 — допускаемая нагрузка на сваю в кг; для деревянных свай диаметром от 22 до 30 см P0 находится в пределах от 13,5 до 24 т; для железобетонных свай от 25 до 40 т.

 Соответствие молота весу забиваемой сваи определяется по формуле,где:

 k — условный коэффициент применимости молота; для молотов двойного действия коэффициент должен быть не более 5, для одиночного действия не более 3,5, для подвесных не более 2;

 Q — вес бабы (подвижной части молота) в кг;

 q — вес сваи в кг.

 с. 165 Отказ сваи определяется по формуле Н. М. Герсеванова, которая имеет следующий вид:


 где:

 S — отказ сваи в см;

 n — коэффициент, зависящий от материала сваи, в кг/см2 (для деревянных свай при забивке без подбабка кг/см2, а при забивке с подбабком кг/см2);

 F — площадь сечения головы сваи в см2;

 Q — вес бабы в кг;

 H — высота падения бабы в см;

 m — коэффициент запаса (для постоянных сооружений и для временных сооружений, 5);

 P0 — расчетное сопротивление сваи в кг, равное расчетной нагрузке сваи;

 k — коэффициент восстановления удара, зависящий от материала соударяющихся тел; для стали и чугуна с деревом, 2;

 q — вес сваи в кг;

 q1 — вес подбабка в кг.

 При применении молотов двойного действия величина отказа определяется по формуле


 где:

 P0 — принимается в тоннах;

 S — получается в сантиметрах.

     Во время забивки свай ведется журнал, в котором для каждой сваи отмечаются все основные данные по забивке. К журналу прилагается план расположения забитых свай с указанием их номеров и расстояний между ними.