Виды свай и свайных фундаментов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Виды свай и свайных фундаментов

Сваи применяют для устройства фундаментов зданий и сооружений различного назначения. Различают готовые сваи, или забивные, изготовляемые на заводах, а также набивные, которые устраивают на месте их расположения в скважинах.

В зависимости от характера работы готовых свай в грунте различают сваи-стойки и висячие сваи-стойки, называемые иначе сваями трения. Свая-стойка должна опираться на практически несжимаемые грунты (скальные, плотные крупнообломочные, плотные песчаные, глинистые в твердом состоянии). При этом все давление на грунт основания передается такой сваей только через нижний конец сваи по площади ее поперечного сечения. Висячие сваи передают нагрузку на грунт как по площади поперечного сечения сваи, так и по их боковой поверхности.

Забивные сваи по форме поперечного сечения могут быть квадратные, прямоугольные, многогранные, сплошные и полые (трубчатые), а по виду продольного сечения - призматические, цилиндрические, пирамидальные и конические. свая экскаватор фундамента

По направлению погружения в грунт различают вертикальные и наклонные сваи. Последние применяют в тех случаях, когда фундамент должен воспринимать значительные горизонтальные силы.

Для устройства свайных фундаментов гражданских и промышленных зданий чаще всего применяют железобетонные призматические сплошные сваи квадратного сечения размером от 20x20 до 40x40 см и длиной 3-24 м, а также сваи других профилей и сечений. Применяют также полые железобетонные сваи (трубчатые) и сваи-оболочки. Последние представляют собой звенья длиной 2-6 м и диаметром 0,6-6 м с открытым или закрытым нижним концом. Сваи-оболочки применяют для устройства фундаментов под тяжелые сооружения.

Стальные сваи изготовляют в виде двутавровых балок, швеллеров и труб. Последние можно заполнять бетоном или железобетоном.

Винтовые сваи - железобетонные и металлические, имеющие на концах башмаки с лопастями, обладают большой несущей способностью. Применяют их в тех случаях, когда необходимо передавать нагрузки на большую площадь грунта.

Свайный фундамент здания или сооружения представляет собой конструкцию, состоящую из забивных свай, погруженных в грунт, или набивных и ростверков.

Свайные фундаменты по сравнению с обычными позволяют избежать больших и неравномерных осадок основания, что особенно важно при строительстве крупнопанельных зданий весьма чувствительных к осадкам; сокращаются или вовсе исключаются земляные работы по отрывке котлована, засыпке и уплотнению грунта.

Свайные фундаменты могут состоять из одиночных свай или из их кустов.

Одиночные сваи применяют в качестве отдельно стоящих опор; разновидностью таких свай являются сваи-колонны, которые служат опорами для конструкций зданий.

Схемы продольных профилей железобетонных свай сплошного сечения приведены на рис. 1.

Рис. 1. Конструкции забивных свай: а - с центральным армированием; б - с периферийным армированием; в - с внутренней полостью; г - булавовидные; д - пирамидальные; е - ромбовидные

В рядах сваи погружают на расстоянии между осями на уровне их низа не менее 3d. Под колонны и столбы на небольших участках площади сваи располагают кустами.

Глубина заложения подошвы ростверка зависит от вида зданий и конструкции подземной части

Применение машин для свайных работ

Для погружения готовых свай применяют копры с подвешенными на них сваепогружателями. В промышленном и гражданском строительстве применяют преимущественно агрегаты на базе полноповоротных базовых машин стреловых кранов, экскаваторов и тракторов.

К основным параметрам копров, копровых установок и самоходных агрегатов относят следующие: грузоподъемность, высоту мачты, вылет мачты и изменение его, продольный, поперечный и установочный наклоны мачты для приведения ее в вертикальное положение или придания необходимого рабочего наклона, ширину колеи ходового устройства и общую массу копра (установки).

Под грузоподъемностью копра понимают наибольшую суммарную массу одновременно подвешенных свай, наголовника и погружателя (Р), измеряемую в тоннах. За полную высоту мачты копра принимают расстояние от опорной плоскости копра (поверхности земли или подмостей) до оси верхнего грузового блока подъема (Н, м). Вылет мачты - это размер между продольной осью вертикально установленной на копре сваи и осью вращения платформы копра (l,м). Конструктивная масса копра - его масса с противовесом (G,т). Продольный установочный наклон мачты (±б) характеризуется углом между продольной осью мачты и вертикалью в продольной плоскости симметрии копра, а поперечный установочный наклон (± в) - углом между продольной осью мачты и плоскостью.

Для устройства фундаментов под стены сваи располагают в виде лент, состоящих из одного-двух рядов и более (рис. 2).

Рис. 2. Схема расположения свай в фундаментах 12-этажного жилого здания

Рабочий наклон мачты характеризуют тангенсом угла б между продольной осью мачты и вертикалью в продольной плоскости симметрии копра. Значения этих величин приводятся в технических характеристиках копров.

Полезная высота копра представляет собой разницу между полной высотой копра и суммарной длиной сваепогружателя, включая длину подвески.

Навесные и подвесные мачты самоходных агрегатов на базе стреловых кранов и кранов-экскаваторов изготовляют решетчатые, трубчатые и коробчатого сечения из швеллеров. Подвесная мачта своим нижним концом опирается на грунт, навесные мачты связаны, как правило, телескопической распоркой с поворотной платформой крана (крана-экскаватора).

Сваепогружатели подразделяют на ударные, вдавливающие, вибрационные и вибровдавливающие.

Схема расположения свай под фундаменты колонн приведена на рис.3.

Рис. 3. Схема расположения свай под фундаменты колонн: а - разрез; б - план; 1 - колонна; 2 - ростверк; 3 - свая

К ударным сваепогружателям относят молоты подвесные механические, паровоздушные одиночного и двойного действия, а также дизельные молоты - штанговые и трубчатые, работающие как двухтактные двигатели внутреннего сгорания.

Механические молоты в форме тяжелой чугунной болванки или железобетонного блока, подвешиваемых к копру или стреловому крану, применяют для забивки тяжелых свай массой 8-10 т и более в нескальные грунты любой плотности при небольшом объеме работы, так как производительность их мала.

Паровоздушные и дизельные молоты представляют собою двигатели, совмещенные с исполнительным органом - ударной частью.

В паровоздушных молотах одиночного действия воздух (пар) используется только для подъема ударной части - чугунного цилиндра, а падает он под действием силы тяжести. Такими молотами можно забивать железобетонные сваи массой 12-15 т в нескальные грунты любой плотности.

В паровоздушном молоте двойного действия пар (воздух) используется не только для подъема ударной части, но и для ускорения ее, вследствие чего такие молоты более производительны по сравнению с молотами одиночного действия. Применяют их для забивки железобетонных свай массой до 6 т, а также шпунта в нескальные грунты любой плотности. Особенно эффективно они действуют при забивке свай под водой; ими можно погружать наклонные сваи, а также извлекать сваи из грунта.

Дизельные молоты целесообразно применять для погружения свай в полутвердые и тугопластичные глинистые грунты с консистенциейВ = 1,1-0,4.

Конструктивные решения свайных фундаментов показаны на рис. 4

Рис. 4. Конструктивные решения свайных фундаментов: а - со сборно-монолитным ростверком; 1 - сваи; 2 - монолитные участки; 3 - балка; 4-плита перекрытия; б - безростверковое решение; 1 - оголовок; 2 - свая; 3 - плита перекрытия; 4 - стеновые панели. 

Классификация способов погружения готовых свай приведена на рис. 5.

Рис. 5 Классификация способов погружения свай

Схемы положения мачты копра показаны на рис.6.

Рис. 6. Схемы положения мачты копра: а - при продольном установочном наклоне; б - то же, при поперечном; в - рабочий наклон мачты

Схема сваебойных агрегатов на базе кранов-экскаваторов приведена на рис.7.

Рис. 7. Схема сваебойных агрегатов на базе кранов-экскаваторов: а - с подвесной копровой стрелой; 1 - базовая машина; 2 - подвесная копровая стрела; 3 - дизель-молот; 4 - свая; 5 - пята; б - с навесной управляемой копровой мачтой конструкции СКВ Главмосстроя; 1 - мачта; 2 - дизель-молот; 3 - крановая стрела; 4 - телескопическая распорка; 5 - базовая машина; 6 - выдвижная пята.

Штанговые дизель-молоты с ударной массой в 1200-3500 кгс предназначены для забивки железобетонных свай сечением 30х30 и 35х35 см, длиной 8-10 м и массой 2-2,5 тс. Их можно использовать также для выдергивания свай.

В трубчатом дизель-молоте ударной частью служит тяжелый поршень, расположенный в цилиндре, который при падении наносит удар по пяте (шаботу) и через него по свае. Энергия удара его в 2-3 раза больше, чем у штанговых.

Выбор типа молота для забивки свай и свай-оболочек производят согласно указаниям, приведенным в СНиП ІІІ-9-74, исходя из предусмотренной проектом несущей способности сваи, сваи-оболочки и их масс. Минимальную потребную энергию удара молота Э, кгс·м, определяют по формуле

где а - коэффициент, принимаемый равным 25 кгс·м/т; Р - несущая способность сваи, указанная в проекте, тс.

Принимаемый тип молота с расчетной энергией удара Эр должен удовлетворять условию

где К - коэффициент, величина которого приведена в СНиП ІІІ-9-74;

Qп - полная масса молота, кгс;

q - масса сваи, включая наголовник и подбабок, кгс.

Расчетные значения энергии удара дизель-молотов принимают: для рубчатых Эр = 0,9QH , для штанговых Эр = 0,4QH, где Q - масса ударной части молота, кгс; H - фактическая высота падения ударной части молота, м, принимаемая на стадии окончания забивки свай; для трубчатых молотов H = 2,8 м, а для штанговых при массе ударных частей 1250, 1800 и 1500 кг соответственно 1,7; 2 и 2,2 м.

При забивке свай молотами одиночного действия, подвесными или штанговыми дизель-молотами масса ударной части молота должна быть: при длине сваи до 12 м - не менее 1,5 ее массы при забивке в плотные грунты; при забивке в грунты средней плотности - не менее 1,25 массы; при длине сваи 12 м - не менее массы сваи.

Способ погружения свай вибрацией основан на передаче сваевибропогружателем через наголовник колебаний определенной частоты, амплитуды и направления. Наибольший эффект достигается при погружении свай вибрированием в водонасыщенный песок и грунт пластичной консистенции.

При вибропогружении свай в глинистые грунты нарушаются связи частиц грунта и он разупрочняется при вибрации, но упрочняется после ее действия. Свойство это называют тиксотропией.

В зависимости от частоты колебаний вибропогружатели разделяют на высокочастотные (700-1500 кол/мин) и низкочастотные (300-500). Для погружения свай применяют также вибровдавливающие установки, действие которых основано на использовании вибрации и усилия вдавливания.

Высокочастотные вибропогружатели можно применять для погружения свай, труб, шпунта небольшой массы, низкочастотные - для погружения тяжелых железобетонных свай и металлического шпунта, а также тонкостенных железобетонных оболочек большого диаметра.

Низкочастотные вибропогружатели, создающие больший статистический момент и большую амплитуду колебаний по сравнению с высокочастотными, отличаются простотой конструкции и удобством в эксплуатации. Этими машинами можно погружать тяжелые железобетонные сваи и сваи-оболочки, опирающиеся на песчаные грунты или супеси, на глубину 30-40 м с применением подмыва водой.

Вибромолоты представляют собой машины виброударного действия. Установленный на голове сваи вибромолот передает ей ударные импульсы ударником и колебания, создаваемые вибратором направленного действия.

Для предохранения голов свай от разрушения применяют наголовники, схемы которых приведены на рис. 8.

Рис. 8. Схемы наголовников: а - для трубчатого молота; б - для штангового молота; в - для паровоздушного молота одиночного действия; г - для забивки трубчатых железобетонных свай; 1 - молот; 2 - верхний амортизатор; 3 - нижний амортизатор; 4 - корпус наголовника; 5 - оболочка.

Схемы вибропогружателей показаны на рис. 9.

Рис. 9. Схемы вибропогружателей: а - с жестко закрепленным электродвигателем; б - с подрессорным пригрузом; в - вибромолот; 1 - электродвигатель; 2 - трансмиссия; 3 - пригруз; 4 - амортизатор; 5 - вибратор; 6 - бойки; 7 - наголовник.

У виброударных машин, в отличие от вибропогружателей повышается энергия удара в случае увеличения сопротивления среды, так как к свае присоединяется масса грунта.

Высокочастотные вибромолоты применяют для погружения свай и других элементов с малым лобовым сопротивлением (шпунт) в слабые грунты. Для забивки свай в плотные грунты применяют вибромолоты, развивающие значительную энергию удара.

Для присоединения вибропогружателей и вибромолотов к сваям используют наголовники различных конструкций.

Вибропогружающие машины работают при переменном токе напряжением 220 или 380 В путем включения в сеть, не имеющую других нагрузок; для питания их используются также передвижные электростанции.

Тип вибропогружателя выбирают в зависимости от грунтовых условий и глубины погружения по отношению , где Ко - момент эксцентриков, кгс·см; Qв - суммарная масса сваи или сваи-оболочки, наголовника и вибропогружателя, кг; величина этого отношения при применении вибропогружателей с частотой вращения эксцентриков 300-500 об/мин приведены в СНиП 111-9-74.

Для погружения оболочек большого диаметра спаренными вибропогружателями, синхронизированными на общем фундаменте переходнике, значения Кои Qвпринимают суммированием соответствующих показателей по обоим погружателям.

Размещено на Allbest.ru