Файл: Косолапов, В. Г. Свайные работы учебник.pdf

Г л а в a III

КОНСТРУКЦИИ СВАЙ И ШПУНТА

Сваи разделяются в зависимости от различных при­ знаков на следующие типы:

по м а т е р и а л у — деревянные,железобетонные, ме­ таллические, бетонные, комбинированные и грунтовые;

по ф о р м е п о п е р е ч н о г о с е ч е н и я — квадрат­ ные сплошного сечения, квадратные с круглой полостью

ляемые на заводах), набивные (изготовляемые на строи­ тельной площадке);

по с п о с о б у п е р е д а ч и н а г р у з к и — сваи-стой­ ки и висячие сваи.

§ 7. ДЕРЕВЯННЫЕ СВАИ

Деревянные сваи изготовляют из древесины: сосны, дуба, ели, лиственницы, кедра и пихты. Длина свай со­ ставляет 4—12 м, диаметр в тонком конце от 18 до 34 см. В нижнем конце свая заострена на три или четыре грани (рис. 24). Длину заострения в зависимости от плотности грунта принимают в 1,5—2 диаметра нижнего конца сваи. Острие сваи должно совпадать с осью. Неправиль­ ная форма острия может привести к отклонению сваи от проектного положения.

При забивке деревянных свай 1 в плотные грунты в целях предохранения острия от разрушения на него пред­ варительно надевают металлический башмак (наконеч­ ник) 3. Верхняя часть свай имеет небольшие стесы, на которые надевают железное кольцо (бугель 2), предо­ храняющее голову сваи от разрушения при ударах молота.

Голова сваи должна иметь строго перпендикулярный к ее оси верхний срез. Несоблюдение этого требования может привести к внецентровому удару молота по свае, в результате чего при забивке свая может отклониться от вертикального положения.

При отсутствии бревен требуемой длины применяют составные сваи. Такие сваи изготовляют путем стыкова­

39

ния бревен. В тех случаях, когда требуются очень длин­ ные сваи (более 12 м), их сплачивают из нескольких бре­ вен по длине и в поперечном сечении. Такие сваи назы­

40

Для ускорения работ отдельные деревянные шпунто­ вые сваи перед забивкой соединяют скобами в пакет (по две или три сваи). На голову шпунтового пакета при этом надевают общий бугель, а скос на острие делают на свае, обращенной в направлении забивки шпунтового

ряда.

Основные преимущества деревянных свай и шпунта — небольшая масса, удобство транспортирования, просто­ та оборудования для производства работ и т. п. Недо­ статки деревянных свай заключаются в малой несущей способности, ограниченном сроке службы из-за загнива­ ния дерева в условиях переменной влажности грунта.

§ 8. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СВАИ

Металлические сваи применяют в портовом, мосто­ вом, энергетическом и промышленном строительстве, а также при возведении высоких сооружений (радиомачт, телебашен и др.). В качестве металлических свай исполь­ зуют цельнотянутые стальные трубы диаметром от 25 до 100 см (иногда и большего размера), рельсы, двутав­ ровые балки, стальные шпунты и другие прокатные про­ фили, из элементов которых путем сварки изготовляют сваи коробчатого сечения. Металлические трубчатые сваи по мере их погружения можно наращивать отдельными звеньями путем сварки или с помощью специальных вкладышей и накладок.

С т а л ь н ы е ш п у н т о в ы е с в а и практически вы­ теснили деревянные шпунты, которые применяют в райо­ нах, богатых лесом, а также в тех случаях, когда требу­ ется выполнить сравнительно небольшой объем шпунто­ вых работ.

Выбор конструкции стального шпунта зависит от тре­ бований, предъявляемых к сооружению, и обосновывает­ ся статическими и технико-экономическими расчетами. Основными показателями для выбора конструкций шпун­ товых свай являются: форма профиля, длина и масса шпунта. На основании этих данных с учетом особенно­ стей грунта выбирают необходимое оборудование для погружения шпунта. Стальные шпунтовые сваи промыш­ ленность выпускает длиной до 30 м. По форме в плане различают шпунтовые сваи плоского, корытообразного и Z-образного профиля.

41

Шпунтовые сваи плоских профилей применяют для устройства водонепроницаемых стенок котлованов, вы­ шек, набережных, пирсов, противофильтрационных завес и т. п. Шпунт корытообразного и Z-образного профиля

используют при устройстве подпорных стенок и огражде­

т о в ы е сваи, погружаемые в грунт путем завинчивания. Вначале использовали металлические винтовые наконеч-

Т а б л и ц а 2

Сортамент стального шпунта

ники для деревянных свай, завинчиваемых в грунт с по­ мощью ворота. Затем стали применять металлические трубы с винтовыми наконечниками. После появления же­ лезобетона начали применять железобетонные сваи с металлическим наконечником. В современных сваях та­ кого типа используют винтовые лопасти диаметром 2,5— 3,0 м, длина сваи достигает 20 м и более. Такие сваи по­ зволяют передавать нагрузки на большую площадь грунта, что значительно увеличивает их несущую спо­ собность.

Конструкцию лопасти выбирают в зависимости от ха­ рактера грунта. Для мягких грунтов (рис. 26, а) приме­ няют винтовые лопасти с малым шагом и большим диа­ метром. При плотных грунтах (рис. 26, б) наконечникам придают коническую форму с большим шагом и малым диаметром.

Преимуществами винтовых свай являются: высокая несущая способность; возможность плавного погружения

42

в грунт; возможность воспринимать отрицательные уси­ лия. Это выдвигает винтовые сваи в ряд технически про­ грессивных конструкций для устройства фундаментов.

Вследствие дефицитности металла в народном хозяй­ стве металлические сваи можно применять только в виде шпунта. Что касается остальных типов рассматриваемых

Рис. 26. Конструкции наконечников винтовых свай:

а ^ д л я мягких грунтов, б — для плотных грунтов

свай, то их применение разрешается в исключительных случаях при необходимости погружения свай в особо плотные грунты или когда применение металлических свай позволяет значительно сократить количество свай в свайном фундаменте и сэкономить металл.

§ 9. ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ СВАИ

Чаще всего в различных областях строительства при­ меняют железобетонные сваи.

Сваи сплошного сечения. В жилищном строительстве при малых нагрузках используют железобетонные сваи с ненапряженной арматурой (рис. 27, а) длиной от 3 до

16 м, квадратного сечения от 200X200 до 400x400 мм.

Впромышленном строительстве применяют сваи с предварительно напряженной арматурой (рис. 27, б)

длиной от 3 до 20 м, квадратного сечения от 200X200 до

400X400 мм.

Внекоторых случаях при погружении сплошных же­ лезобетонных свай с обычной прутковой арматурой в них появляются трещины. В сваях с предварительно напря­

43

женной арматурой трещины значительно меньше и в про­ цессе забивки сваи не разрушаются. Это качество осо­ бенно важно при забивке свай в грунты с химически агрес­

заводах и полигонах. Армирование свай необходимо для придания им доста­ точной прочности лишь в процессе их транспортирования и забивки в грунт. Для работы в фундаменте, т. е. для передачи нагрузок от здания на грунт, арматура не нужна.

Полые сваи. Наряду со сплошными сваями квадрат­

44

Т а б л и ц а 3

Номенклатура железобетонных свай сплошного квадратного сечения с обычной и напряженной арматурой

* Марка бетона для свай длиной 8,0 м — 300.

** Марка бетона для свай длиной 13 м и более — 400.

Благодаря наличию сквозной полости масса сваи и со­ ответственно расход бетона снижаются до 40%. Для по­ гружения таких свай можно применять более легкое ко­ провое оборудование.

Полые сваи изготовляют сечением 200x200 и 300X300 см, при этом диаметр круглой плоскости со­ ответственно равен 180 и 220 мм.

Пустотелые железобетонные сваи квадратного сече­ ния применяют в малоэтажном жилищно-гражданском и сельскохозяйственном строительстве, а также в промыш­ ленном строительстве (устройство опор под технологи­ ческие трубопроводы и т. д.) при расчетных нагрузках на сваю не более 20—25 тс.

В сваях квадратного сечения прочность бетона и ста­ ли используется не полностью, поэтому применяют так­ же т р у б ч а т ы е с в а и (рис. 28, б). Их изготовляют в заводских условиях звеньями длиной 2—6 м. Звенья свай можно стыковать заранее попарно или наращивать в процессе погружения. Трубчатые сваи применяют в жи­ лищно-гражданском и промышленном строительстве. Обычно диаметр таких свай составляет 400—700 мм.

Трубчатые сваи, диаметр которых превышает 1,2 м, называют сваями-оболочками. В мостостроении приме­ няют сваи-оболочки диаметром до 6 м.

45