Меню
Главная
Случайная статья
Настройки
|
Свая — деревянный, металлический, бетонный (в т. ч. железобетонный, фибробетонный) стержень, цельный или полый внутри, который заглубляется в вертикальном или наклонном положении в грунт, либо выполняется в грунте у оснований зданий и сооружений с целью передачи выдёргивающей, придавливающей или срезающей нагрузки от расположенных выше инженерных конструкций (зданий и сооружений) или лежащего выше грунта на лежащий ниже более прочный грунт.
Содержание
История
В период развития цивилизации в повседневной деятельности человечество стало применять изделие, называемое на Руси «сваей» — огромный кол, палисада[1], заострённое и иногда окованное с острия в башмак бревно, забиваемое в землю, как пал, каба или кава для причалки судов и прочее или для ограды, частоколом или под основанье здания, кладки, стройки и прочее[2].
Первоначально свая[3] изготавливалась из дерева, позднее с развитием металлургии стали изготавливать сваи металлические (чугунные или железные)[4]. Металлические сваи бывают пустотелые цилиндрические, отлитые из чугуна, или сплошные железные[3]. С развитием инженерного дела были придуманы винтовые сваи[5].
Применение и расположение свай
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[англ.] используются, если:
- грунты основания с достаточной несущей способностью расположены значительно ниже отметки поверхности;
- строение очень тяжёлое (небоскрёб, мост) и увеличение размеров фундаментов нецелесообразно по экономическим, практическим и другим причинам.
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 2—16 штук, образуя «свайный куст», при большем количестве — «свайное поле». На расстоянии более 7—8d взаимного влияния друг на друга свай почти не оказывается и они работают самостоятельно как одиночные сваи. Минимальное расстояние от центра сваи до края фундамента (ростверка) — 0,15 + d/2 метров.
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 (1010 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].
Свайные противооползневые и берегоукрепительные сооружения
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 (автомобильная дорога, 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
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].
Свайные преграждающие сооружения
Свайные преграждающие сооружения в виде подводных эстакад применялись в качестве заграждения рек и морских проходов, которое устраивалось для преграждения пути неприятельским судам во время войны. Стена из вбитых в дно свай сильно стесняют сечение фарватера, потому такие эстакады применялись при слабых течениях и глубине не более 8—10 метров.
Свайные настилы
Свайные настилы[нем.] относятся к фундаментам глубокого заложения и состоят из сгруппированных непрерывных рядов свай, верхний конец которых образует подобие настила в болотистой местности.
Взаимодействие свай с грунтом
Сваи передают усилия на грунты основания через боковую поверхность (трением) и через нижний конец. По характеру передачи усилия сваи различают:
- Опорные сваи (сваи-стойки)[~ 6] — передают усилие на прочный грунт в глубине преимущественно через нижний конец.
- Сваи трения (фрикционные сваи, висячие сваи)[~ 6] — передают усилие на грунт преимущественно трением боковой поверхности. Величина передаваемого усилия зависит от длины сваи. Сваи трения могут вообще не достигать прочных грунтов. При погружении в грунт на боковой поверхности сваи образуется грунтовая «рубашка», которая как бы прилипает к ней, образуя единое целое со сваей. Трение возникает не между телом сваи и грунтом, а между грунтовой «рубашкой» и окружающим грунтом. Поэтому силы трения мало зависят от вида материала сваи[6]. Благодаря устройству котлована можно уменьшить длину свай.
- Анкерные сваи — разновидность опорных свай, после погружения которых в грунт происходит раскрытие опорной лопасти, после чего свая способна воспринимать как вдавливающие, так и выдёргивающие нагрузки.
Конструктивные элементы свай
Конструктивные элементы свай: пята, оголовок, оболочка, ствол, башмак, наконечник сваи и другие[7].
Ведущий наконечник свай может иметь разную форму и конструкцию[8][9].
Классификация свай
По способу заглубления в грунт для укрепления фундаментов зданий и сооружений, а также ограждения стенок котлованов используются следующие виды свай[~ 6]:
- буровые (железобетонные);
- баретты особый тип свай, имеющий прямоугольную форму и её различные конфигурации (I-, X-, T-, H-образные). Баретты обладают повышенной несущей способностью — это важное свойство для высотного строительства на специфических грунтах. Круглые сваи значительно проигрывают бареттам на плохих грунтах. При одинаковой площади сечения площадь боковой поверхности баррет больше в 2,5 раза, как следствие этого повышенная несущая способность. Несмотря на большую эффективность баррет в некоторых случаях их стоимость может быть ниже, чем у традиционных буронабивных свай;
- буронабивные (БНС, англ. bored and cast-in-place pile, bored cast in situ pile);
- буронабивные с камуфлетной пятой;
- буронабивные с применением технологии непрерывного полого шнека (CFA[10]/CCFA[11]) по технологии Double Rotary;
- буроинъекционные (БИС) диаметром 0,15—0,35 м[~ 6];
- устраиваемые в пробурённых скважинах путём нагнетания (инъекции) в них мелкозернистой бетонной смеси, а также устраиваемые полым шнеком или с использованием не извлекаемых буровых штанг;
- выполняемые с уплотнением окружающего грунта путём обработки скважины по разрядно-импульсной технологии (серией разрядов импульсов тока высокого напряжения — РИТ);
- буроопускные[~ 6] (при работе с пластично-мёрзлой и твердомёрзлой почвой, содержащей крупные обломки породы) погружаются в скважину, диаметр которой превышает идентичные параметры самой конструкции, а оставшийся зазор заполняется цементно-песчаным раствором[12];
- сваи-столбы (сваи-стойки)[~ 6];
- винтовые сваи;
- грунтоплавленные[13];
- забивные и вдавливаемые сваи (железобетонные, деревянные, стальные предварительно изготовленные)[~ 6]
- по способу армирования: сваи и сваи-оболочки[~ 6];
- по форме поперечного сечения: квадратные, прямоугольные, таврового и двутаврового сечений, квадратные с круглой полостью, полые круглого сечения[~ 6];
- по форме продольного сечения: призматические, цилиндрические, с наклонными боковыми гранями (пирамидальные, трапецеидальные)[~ 6];
- по конструктивным решениям: цельные и составные сваи (стыкованные из отдельных секций, многосекционные)[~ 6];
- по конструкции нижнего конца[~ 6]:
- с заострённым или плоским нижним концом, или объёмным уширением (булавовидные);
- полые сваи с закрытым или открытым нижним концом или с камуфлетной пятой;
- набивные[~ 6];
- по способу устройства[~ 6]:
- вытеснительные;
- виброштампованные;
- устраиваемые в выштампованном ложе;
- по способу пробивки скважин[~ 7]:
- без обсадки скважин;
- с обсадкой скважин инвентарными трубами;
- в предварительно пробурённых лидерных скважинах в случаях выполнения свай в грунтовом массиве;
- по виду материала заполнения скважины[~ 7]:
- бетонные и железобетонные с применением пластичной и жёсткой смеси;
- грунтовые — при выполнении упрочнённого основания путём глубинного уплотнения и заполнения пробитых скважин грунтом;
- армирующие — выполняются из жёсткого грунтового материала при устройстве армированного основания;
- по способу повышения несущей способности[~ 7]:
- с уплотнённой зоной и практически постоянным поперечным сечением по всей длине сваи;
- с уширенным основанием, устраиваемым путём втрамбовывания в дно скважины пробивным снарядом жёсткого грунтового материала или сухой бетонной смеси;
- с оголовком, выполняемым в вытрамбованном котловане-приямке с помощью специальной трамбовки, входящей в состав навесного оборудования для пробивки скважин;
- с уширенным основанием и оголовком, устраиваемыми;
- с уширенным основанием, выполняемым путём втрамбовывания в дно пробурённой скважины жёсткого грунтового материала или сухой бетонной смеси;
|
|