Сваи

Свайные фундаменты и основания находят все большее применение в строительстве, так как позволяют существенно сократить объем земляных работ, материальные и трудовые затраты по сравнению с традиционными конструкциями фундаментов, особенно в сложных гидрогеологических условиях. Используют сваи и в других инженерных сооружениях: крепление выемок, устройство анкерных опор, причальных стенок и т. д. Стоит отметить, что свайные работы сложно провести непрофессионалам, при строительстве коттеджа своими руками.

По технологии изготовления различают сваи, заранее изготовленные и погружаемые в грунт различными приемами в готовом виде,
и сваи, изготовляемые в проектном положении непосредственно в грунте (набивные).

По материалу сваи бывают деревянные, бетонные, железобетонные, металлические и комбинированные.

По форме поперечного сечения различают сваи квадратные, прямоугольные, многогранные, и круглые, сплошного сечения и полые, трубчатые,
сваи-оболочки, постоянного по длине сечения и переменного (пирамидальные).

Шпунтовые сваи погружаются сплошными рядами - свая к свае - с плотным сопряжением между ними. Используются они для защиты
выемок от грунтовых вод, крепления вертикальных стенок котлованов, устройства набережных, причалов и т. д.

Металлические шпунтовые сваи более распространены. Они соединяются между собой замковыми соединениями, обеспечивающими
прочное и водонепроницаемое сопряжение. Длина металлических шпунтовых свай может быть от 12 до 25 м. Сваи корыто- и z-образного профилей
обладают большей жесткостью и чаще применяются для ограждений и подпорных стенок, где воспринимают большие односторонние нагрузки.

Деревянные сваи в настоящее время имеют ограниченное применение и используются, как правило, при строительстве различных временных
сооружений.

Железобетонные сваи имеют наибольшее распространение в строительстве. Они могут иметь различную форму поперечного сечения
и длину. В зависимости от воспринимаемой нагрузки и вида грунта сваи сплошного квадратного сечения с обычным армированием изготовляют
длиной 3...16 м, сечением от 20 X 20 до 60 X 60 см, а с предварительно напряженной арматурой - длиной 9...20 м, сечением от 25 X 25 до
40 X 40 см. Стыковкой отдельных звеньев железобетонных свай их можно нарастить до 40 м.

Трубчатые железобетонные сваи бывают наружным диаметром от 50 до 80 см, толщиной стенки 8 см, звеньями длиной 4... 10
м, соединяя которые можно получить сваи длиной до 30 м.

В промышленном и транспортном строительстве для устройства фундаментов и оснований глубокого заложения применяют железобетонные сваи-оболочки
диаметром от 1,2 до 14 м, длиной секций 4...8 м, стыкуя которые при погружении получают сваи-оболочки необходимой длины.

Для уменьшения разрушающего действия молота верхнюю часть сваи армируют сеткой, а при забивке надевают на нее металлический наголовник с вкладышем из дерева.

Сваи, заранее изготовленные, погружают в грунт, применяя различные воздействия: динамическое, статическое и комбинированное. При
динамическом воздействии сваи погружаются ударом (забивкой), вибрационным или виброударным способом.

Набивные сваи изготовляют непосредственно в проектном положении путем устройства в грунте скважин и заполнения их бетонной
смесью или другими материалами. Они получают широкое распространение в настоящее время в связи с увеличением объемов работ по реконструкции
промышленных объектов и застройки территории со сложными геологическими условиями. К достоинству набивных свай относят: возможность устройства
свай различной несущей способности (до 1000 т) без значительного изменения технологии производства работ, а также то, что работа
по устройству свай, как правило, не сопряжена с динамическими воздействиями на окружающую грунтовую среду, что позволяет производить
работы вблизи или внутри зданий, сооружений и т. д.

По технологии устройства различают следующие виды свай:
набивные бетонные, пневмонабивные, частотрамбованные, вибронабивные, буронабивные, набивные с уширением (пятой), набивные песчаные.
Последние называют также скважинами уплотнения или грунтонабивными сваями.

Набивные бетонные сваи выполняют следующим образом: бурением с обсадной трубой образуют скважину, затем ее заполняют пластичной
бетонной смесью с послойным трамбованием и постепенным извлечением обсадной трубы. Бетонная смесь распирает грунт и образует утолщенный
ствол сваи.

Буронабивные сваи устраивают, как правило, в скважинах, пробуренных без обсадных труб. Скважины бурят станками разведочного
бурения, специальными буровыми установками или буровыми механизмами, смонтированными на кранах-экскаваторах.

Наиболее эффективны буронабивные сваи с уширенным основанием (пятой), обладающие большой несущей способностью. Полость уширения создается
специальным механизмом-уширителем, отдельно погружаемым в пробуренную скважину или входящим в состав бурового инструмента. Буронабивные
сваи имеют диаметр 0,6...2 и длину 14...50 м.

В строительстве применяют следующую технологию изготовления буронабивных свай в водонасыщенных грунтах (рис. 6.4). Бурение
скважины и устройство уширения производят с промывкой глинистым раствором, который предохраняет стенки скважины от обрушения и
удаляет разбуренную породу. После проходки скважины до проектной отметки в нее отпускают арматурный каркас и производят бетонирование
методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ). Бетонная смесь имеет осадку конуса 16... 18 см. По мере заполнения трубы бетонная смесь
выжимает глинистый раствор через зазор между трубой и скважиной.

В процессе бетонирования труба должна быть постоянно заполнена бетонной смесью на всю высоту, а нижний конец трубы должен быть
заглублен в бетон не менее чем на 2 м. Бетонирование ведут непрерывно с таким расчетом, чтобы предотвратить возникновение прослоек глиняного
раствора в бетоне.

В практике строительства применяют буронабивные сваи диаметром 0,4...1,8 м и длиной до 60 м. Особенность технологии - проходка
скважины грейферным механизмом с вдавливанием обсадной трубы, применение менее пластичной бетонной смеси и уплотнение поступательно-вращательным
движением обсадной трубы при ее извлечении. Несущая способность одной сваи может достигать 500 т.

На строительстве ряда промышленных объектов в РФ была разработана и внедрена в больших объемах новая технология устройства буронабивных
свай в водонасыщенных суглинистых грунтах, обеспечивающая высокую производительность, качеств работ и снижение материалоемкости
конструкций фундаментов. Установки для бурения позволяют проходить скважины со значительными скоростями и выполнять уширения диаметром
до 2,5 м. Способ бетонирования с двумя телескопическими трубами позволяет получить качественный бетон в свае. Диаметр свай от
0,6 до 1,6 м, длина до 12 м, несущая способность до 450 т.

Для изготовления буронабивных свай создан и выпускается отечественной промышленностью ряд новых механизмов и приспособлений,
отвечающих уровню лучших мировых образцов, что позволяет внедрять более эффективную технологию устройства свай.

Свайные работы в зимних условиях производятся с соблюдением ряда дополнительных требований. Складирование свай должно исключать
соприкосновение с мерзлым грунтом, а штабель свай необходимо защищать от обледенения. Для погружения свай в зимних условиях следует
использовать молоты с массой ударной части не менее 1,8 т. Сваи можно забивать без оттаивания грунта, если глубина промерзания
грунта не более 0,3 м, При большей глубине промерзания грунт предварительно оттаивают или пробивают в нем лидирующие скважины. Оттаивание
производят электродами, забитыми вокруг центра сваи, или трубчатыми электронагревателями (ТЭНами), опущенными в ранее пробуренные
скважины небольшого диаметра (до 8 см).

Лидирующие скважины устраивают глубиной 0,6...0,8 м. Забивку свай непосредственно в мерзлый грунт или лидирующие скважины меньшего,
чем свая, диаметра производят в пластично-мерзлые грунты. При устройстве буронабивных свай в зимнее время скважины бурят с предварительным
оттаиванием мерзлого слоя или агрегатами, обеспечивающими бурение без прогрева. Бетонную смесь подогревают до температуры, гарантирующей
в момент укладки бетона его температуру не ниже 5°С.