Сваи забивные

Материал из СТ-Бетон
Перейти к: навигация, поиск

Забивные сваи — это тип железобетонных конструкций, погружаемых в грунт без его выемки с помощью ударного, вибрационного или вдавливающего воздействия. Данный вид фундаментов является одним из наиболее распространённых в промышленном и гражданском строительстве благодаря высокой несущей способности, долговечности и возможности применения в широком спектре грунтовых условий. В отличие от буронабивных свай, забивные элементы передают нагрузку за счёт сопротивления грунта под нижним концом (остриём) и по боковой поверхности, что особенно эффективно при наличии плотных подстилающих слоёв[1].

Исторически метод забивных свай восходит к древним свайным поселениям, но современный этап развития технологии начался с изобретением железобетона во второй половине XIX века. Массовое внедрение предварительно напряжённых свай произошло в середине XX века, что позволило кратно увеличить их прочность, трещиностойкость и область применения, включая гидротехническое и мостостроение[2].

Конструктивные особенности и классификация

Забивная железобетонная свая представляет собой стержень, как правило, квадратного, прямоугольного или круглого (полого) сечения. Армирование таких свай осуществляется пространственными сварными или вязаными каркасами из стержневой арматуры. Для повышения сопротивления ударным нагрузкам при забивке и эксплуатационных нагрузок на излом широко используется предварительно напряжённое армирование.

По типу армирования и условиям работы различают:

  • Стойки, опирающиеся нижним концом на малосжимаемый грунт (скалу, крупнообломочные отложения). Работают преимущественно на сжатие.
  • Висячие сваи, несущая способность которых полностью определяется силами трения по боковой поверхности и сопротивлением грунта под остриём. Их длина и сечение назначаются на основе инженерно-геологических изысканий.

По форме поперечного сечения выделяют цельные сплошные сваи (наиболее распространены в гражданском строительстве) и полые круглые сваи-оболочки, применяемые в гидротехническом и мостовом строительстве для снижения материалоёмкости[1].

Технология изготовления

Производство забивных свай осуществляется на заводах сборного железобетона с применением технологии тепло-влажностной обработки (ТВО), что обеспечивает быстрое набора распалубочной и передаточной прочности. Бетонная смесь для свай обычно имеет класс по прочности на сжатие от B15 до B60 и высокую водонепроницаемость (W6–W12) и морозостойкость (F150–F300) в зависимости от условий эксплуатации[3].

Формование осуществляется в металлических формах, а уплотнение смеси производится на виброплощадках или с помощью глубинных вибраторов. При изготовлении преднапряжённых свай применяется электротермический или механический способ натяжения арматуры на упоры формы. Уход за бетоном в период твердения включает обязательное поддержание влажного режима для предотвращения усадочных трещин.

Погружение в грунт и оборудование

Погружение забивных свай является ответственным этапом строительства и выполняется с использованием специального оборудования. Основные методы:

1. Ударный (забивка молотами) — наиболее распространённый метод. Используются дизель-молоты, гидравлические молоты и трубчатые дизель-молоты. Погружение осуществляется до проектной отметки или до заданного отказа (величины погружения от одного удара).

2. Вибрационный (вибропогружение) — применяется для свай с малым сечением и в водонасыщенных песчаных грунтах, где ударные нагрузки могут вызвать разрушение материала.

3. Вдавливание статическое — используется в стеснённых условиях городской застройки, где ударный метод создаёт недопустимые динамические воздействия на соседние здания[4].

В процессе забивки обязателен контроль проектного отказа, а также регистрация энергии удара и глубины погружения. Для снижения динамических напряжений в оголовке сваи используются наголовники и листовые прокладки.

Области применения

Забивные сваи являются основой для фундаментов многих типов зданий и сооружений:

  • Промышленные цеха с тяжёлым оборудованием (фундаменты под молоты, прессы, краны).
  • Многоэтажное жилое и общественное строительство на слабых грунтах.
  • Мостовые опоры и эстакады, где требуется надёжное заанкеривание в коренных породах.
  • Гидротехнические сооружения (причалы, набережные, волноломы), где сваи работают в условиях знакопеременных горизонтальных нагрузок.
  • Основания линий электропередач и опор специальных сооружений[5].

Достоинства и недостатки

Преимущества забивных свай:

  • Высокая несущая способность и надёжность, подтверждённая многолетней практикой.
  • Полная заводская готовность, что исключает влияние погодных условий на качество материала.
  • Постоянный контроль качества на производстве, в отличие от монолитного бетонирования в скважинах.
  • Возможность погружения в любые сезонные периоды, включая зиму (при условии оттайки мёрзлых грунтов на глубину до 0.5 м).

Недостатки связаны с необходимостью мощной копровой установки, высоким уровнем шума и вибрации (что ограничивает применение вблизи исторических зданий и лечебных учреждений), а также с риском повреждения оголовка и тела сваи при забивке в плотные грунты или при наличии валунов[6], [7].

Проблема стойкости оголовков свай

При использовании свайных фундаментов на основе забивных железобетонных свай не всегда удается обеспечить бездефектное погружение свай и избежать их потерь при забивке. Характерным дефектом, возникающим при забивке свай, особенно в тяжелых грунтовых условиях, является разрушение головы сваи, что вызывает необходимость производить срубку голов недобитых свай или забивать сваю-дублер. Эффективным способом повышения динамической стойкости свай и снижения их потерь при забивке является применение ударостойких бетонов. Существуют несколько технологических путей решения данной проблемы[7]:

1. Повышение статической прочности бетона свай до класса В40-В80 за счет использования высокомарочных цементов, фракционированных заполнителей, эффективных суперпластификаторов.

2. Модифицирование структуры бетона введением в бетонную смесь маложестких пористых дисперсных компонентов - демпфирующих добавок, таких как керамзит, резиновая или полипропиленовая крошка, взамен части мелкого заполнителя. Этому пути посвящены работы П.Г. Комохова, В.Н. Мохова, С.М. Капитонова, В.А. Якушина, И.Н. Некипелова, М.Б. Давлетшина. Использование демпфирующих добавок обеспечивает повышение ударной выносливости до 2-4 раз, что не всегда является достаточным.

3. Использование дисперсноармированного бетона, обладающего высокой ударостойкостью. (работы Б.А Крылова, И.А.Лобанова, Г.С. Родова, Г.Ф. Новожилова, В.С. Стерина). Помимо ударной стойкости дисперсное армирование позволяет повысить статическую прочность и трещиностойкость.

4. Использование полимерцементных бетонов

Нормативная документация

  • СП 24.13330.2011 (актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85) «Свайные фундаменты».
  • ГОСТ 19804-2021 «Сваи железобетонные заводского изготовления. Общие технические условия».
  • ГОСТ 13015-2012 «Изделия железобетонные и бетонные для строительства. Общие технические условия».
  • СП 50-102-2003 «Проектирование и устройство свайных фундаментов».
  • EN 12699 (Execution of special geotechnical works — Displacement piles)
  • ASTM A1044/A1044M (Standard Specification for Steel Reinforcing Bars).

См. также

Примечания

  1. ↑ 1,0 1,1 Бердичевский Г.И. Справочник проектировщика. Типовые железобетонные конструкции зданий и сооружений для промышленного строительства / Дехтярь А.И., Приходько И.С., Спиридонов В.М. — Стройиздат, 1974. — 398 с.
  2. ↑ Улицкий И.И., Ривкин С.А., Самолетов М.В., Дыховичный А.А. Железобетонные конструкции (расчет и конструирование). Ч.1. — Будiвельник, 1972. — 992 с.
  3. ↑ Стефанов Б.В. Справочник по технологии сборного железобетона. — Вища школа, 1978. — 256 с.
  4. ↑ Березовский Б.И., Евдокимов Н.И., Жадановский Б.В., Розенбойм Л.С. Возведение монолитных конструкций зданий и сооружений. — Стройиздат, 1981. — 335 с.
  5. ↑ Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Харченко А.В. Проектирование железобетонных конструкций. — Будiвельник, 1990. — 544 с.
  6. ↑ Шейкин А.Е., Чеховский Ю.В., Бруссер М.И. Структура и свойства цементных бетонов. — Стройиздат, 1979. — 344 с.
  7. ↑ 7,0 7,1 Парфенов, А. В. Ударная выносливость бетонов на основе стальной и синтетической фибры : специальность 05.23.05 "Строительные материалы и изделия" : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Парфенов Александр Владимирович. – Уфа, 2004. – 22 с. – EDN NHTDRP.

Литература

//

  • Баженов Ю.М. Технология бетона. — М.: Изд-во АСВ, 2002. — 500 с. ISBN 5-93093-138-0
  • Бердичевский Г.И. Справочник проектировщика. Типовые железобетонные конструкции зданий и сооружений для промышленного строительства / Дехтярь А.И., Приходько И.С., Спиридонов В.М. — М.: Стройиздат, 1974. — 398 с.
  • Березовский Б.И., Евдокимов Н.И., Жадановский Б.В., Розенбойм Л.С. Возведение монолитных конструкций зданий и сооружений. — М.: Стройиздат, 1981. — 335 с.
  • Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Харченко А.В. Проектирование железобетонных конструкций. — Киев: Будiвельник, 1990. — 544 с. ISBN 5-7705-0015-8
  • Лещинский М.Ю. Испытание бетона. Справочное пособие. — М.: Стройиздат, 1980. — 360 с.
  • Стефанов Б.В. Справочник по технологии сборного железобетона. — Киев: Вища школа, 1978. — 256 с.
  • Улицкий И.И., Ривкин С.А., Самолетов М.В., Дыховичный А.А. Железобетонные конструкции (расчет и конструирование). Ч.1. — Киев: Будiвельник, 1972. — 992 с.
  • Шейкин А.Е., Чеховский Ю.В., Бруссер М.И. Структура и свойства цементных бетонов. — М.: Стройиздат, 1979. — 344 с.

//

Источник — «https://stroytechnolog.ru/wiki/index.php?title=Сваи_забивные&oldid=4111»