Виды свай и типы свайных фундаментов

Свайный фундамент состоит из свай, объединенных в верхней части балкой или плитой, именуемыми ростверком. Ростверк служит для распределения нагрузки, передаваемой сооружением на сваи. Головы свай обычно заделывают в ростверк. Однако свайный фундамент может состоять и только из одной сваи, которая будет являться продолжением колонны наземной конструкции. Нижняя поверхность ростверка называется его подошвой. Глубиной заложения свайного фундамента называется расстояние от поверхности грунта до плоскости, проведенной через острие свай.

Рис.Ф.14.3. Свайные фундаменты с низким и высоким ростверками: а,б - свайный фундамент с низким роствером; в - свайный фундамент с высоким ростверком

Забивные железобетонные сваи размером поперечного сечения до 0,8 м включительно и сваи-оболочки диаметром 1 м и более подразделяются:

а) по форме поперечного сечения  на сваи квадратные, прямоугольные, таврового и двутаврового сечений, квадратные с круглой полостью, полые круглого сечения (рис.Ф.14.7.А,а);

б) по форме продольного сечения  на призматические, цилиндрические и с наклонными боковыми гранями (пирамидальные, трапецеидальные, ромбовидные, с уширенной пятой (рис.Ф.14.7.А,б);

в) по способу армирования  на сваи и сваи оболочки с ненапрягаемой продольной арматурой с поперечным армированием и на предварительно напряженные со стержневой или проволочной продольной арматурой с поперечным армированием и без него (рис.Ф.14.7.Б,в);

г) по конструктивным особенностям на цельные и составные из отдельных секций (рис.Ф.14.7.Г);

Рис.Ф.14.7.А. Формы сечения железобетонных свай: а - поперечных: 1 - квадратная; 2 - квадратная с круглой полостью; 3 - круглая пустотелая; 4 - прямоугольная; 5 - швеллерная; 6 - двутавровая; б - продольных: 7 - призматическая; 8 - цилиндрическая; 9 - пирамидальная; 10 - трапецеидальная; 11 - ромбовидная; 12 - с уширенной пятой

 

Рис.Ф.14.7.Б. Конструкция железобетонных свай: а - призматическая с поперечным армированием ствола; б - то же, без поперечного армирования ствола; в - то же, с круглой полостью; г - полая круглая: 1 - строповочная петля; 2 - арматурные сетки головы; 3 - продольная арматура; 4 - спираль острия; 5 - поперечная спиральная арматура

 

Рис.Ф.14.7.В. Составная свая: а - верхнее звено; б - нижнее звено

д) по конструкции нижнего конца - на сваи с заостренным или плоским нижним концами, с плоским или объемным уширениями и на полые сваи с закрытым или открытым нижним концами или с камуфлетной пятой (рис.Ф.14.7.Д).

Составные сваи применяются в слабых грунтах мощностью более 12 м и состоят из двух звеньев с различными стыками: стаканным, коробчатым, сварным, болтовым, клеевым.

Применение свай квадратного сечения с круглой полостью позволяет снизить расход цемента на 15-25 % по сравнению со сваями сплошного квадратного сечения.

Забивные сваи применяются для всех типов зданий и сооружений в любых грунтах (за исключением грунтов с непробиваемыми включениями) для восприятия вдавливающих, выдергивающих и горизонтальных нагрузок.

Все известные сваи классифицируются по трем признакам:

1) По материалу: железобетонные, бетонные, металлические, деревянные;

2) По способу заглубления в грунт:

а) забивные железобетонные, деревянные и стальные, погружаемые в грунт без его выемки с помощью молотов, вибропогружателей, вибровдавливающих и вдавливающих устройств, а также железобетонные сваи-оболочки;

б) сваи-оболочки железобетонные, заглубляемые вибропогружателями с выемкой грунта и заполняемые частично или полностью бетонной смесью;

в) набивные бетонные и железобетонные, устраиваемые в грунте путем укладки бетонной смеси в скважины, образованные в результате принудительного вытеснения грунта;

г) буровые железобетонные, устраиваемые в грунте путем заполнения пробуренных скважин бетонной смесью или установки в них железобетонных элементов;

д) винтовые;

3) По условиям взаимодействия с грунтом:

а) сваи-стойки, передающие нагрузку на грунт нижним концом и опирающиеся на скальные или малосжимаемые прочные грунты. К малосжимаемым грунтам относятся крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем средней плотности и плотные, а также глины твердой консистенции в водонасыщенном состоянии с модулем деформации E ³ 50 МПа (рис.Ф.14.8,а);

б) висячие сваи, опирающиеся на сжимаемые грунты и передающие нагрузку на грунты основания боковой поверхностью и нижним концом (рис.Ф.14.8,б).

Рис.Ф.14.8. Схемы передачи нагрузки на основание

 

Свайный фундамент представляет собой группу свай, объединенную поверху ростверком. Наиболее часто на практике применяются ленточные свайные фундаменты и свайные фундаменты под колонны (рис.Ф.14.36,а).

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 (рис.Ф.14.36,б). 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 (см.рис.Ф.14.36,в).

Рис.Ф.14.36. Распределение напряжений вокруг свай: а - работа грунта в основании свайного фундамента; б - одиночной сваи; в - группы свай:1 - грунт в межсвайном пространстве; 2 - контур свайного фундамента