Лекция № 13 (15)

Сваи и свайный фундаменты. Основные положения. Классификация. Конструкция. Расчет свай и свайных фундаментов. Несущая способность свай. Расчет и проектирование свайных фундаментов.

Основные положения. В тех случаях, когда с поверхности залегают слои слабых грунтов, не обладающих до­статочной несущей способностью, чтобы служить основанием для фундаментов мелкого заложения проектируемого сооружения, воз­никает необходимость передачи нагрузки на более плотные грунты, расположенные на некоторой глубине. В этих условиях чаще всего прибегают к устройству фундаментов из свай.

Сваей называют погруженный в готовом виде или изготовлен­ный в грунте стержень, предназначенный для передачи нагрузки от сооружения на грунт основания. Группы или ряды свай, объединен­ные поверху распределительной плитой или балкой, образуют свайный фундамент. Распределительные плиты и балки, выполненные, как правило, из монолитного или сборного железобетона, называют ростверками. Ростверки воспринимают, распределяют и передают на сваи нагрузку от расположенного на фундаменте сооружения. Если ростверк заглублен в грунт и его подошва рас­положена непосредственно на поверхности грунта, то его называют низким свайным ростверком, если подошва ростверка распо­ложена выше поверхности грунта — высоким свайным ро­стверком (рис. 11.1).

Рисунок 11.1 - Типы свайных ростверков: а, б — низкий; в — высокий

Рисунок 11.2 - Схемы передачи нагрузки сваями на грунты основания

Классификация свай и свайных фундаментов

Сваи классифицируются по двум основным признакам: по характеру передачи нагрузки на грунт и по условиям изготовления свай.

По характеру передачи нагрузки на грунт сваи подразделяются на сваи-стойки и висячие сваи.

К сваям-стойкам относятся сваи, прорезающие толщу слабых грунтов и опирающиеся на практически несжимаемые скальные или малосжимаемые грунты. Свая-стойка практи­чески всю нагрузку на грунт передает через нижний конец, так как при малых вертикальных перемещениях сваи не возникают условия для проявления сил трения на ее боковой поверхности (рис. 11.2, а).

К висячим сваям относятся сваи, опирающиеся на сжимаемые грунты. Под действием продольного усилия N висячая свая получа­ет вертикальные перемещения, достаточные для возникновения сил трения между сваей и грунтом. В результате нагрузка на основание передается как боковой поверхностью сваи, так и ее нижним концом (рис. 11.2, б).

По условиям изготовления сваи делятся на две группы: сваи, изготовляемые заранее на заводе или полигоне (предварительно изготовленные) и затем погружаемые в грунт, и сваи, изготовля­емые на месте, в грунте.

В зависимости от расположения свай в плане различают следу­ющие виды свайных фундаментов: одиночные сваи, свайные кусты, ленточные свайные фундаменты и сплошные свайные поля (рис. 11.3).

Одиночные сваи применяют под отдельно стоящие опоры, когда несущей способности одной сваи достаточно для восприятия пере­даваемой на основание нагрузки.

Свайным кустом принято называть фундамент, состоящий из группы свай. Свайные кусты устраивают под колонны сооружений и опоры, передающие значительные вертикальные нагрузки.

Если сваи в фундаменте расположены в один или несколько рядов, то такой фундамент называют ленточным свайным фун­даментом. Ленточные свайные фундаменты устраивают под стены зданий и другие протяженные конструкции.

Рисунок 11.3 - Виды свайных фундаментов:

а — свайный куст; б — ленточный; в — сплошное свайное поле

Рисунок 11.4 - Сечения железобетонных свай: а — квадратной; б — квадратной с круглой полостью; в — круглой пус­тотелой; г — прямоугольной; д — тавровой; е — двутавровой

Рисунок 11.5 - Железобетонные сваи различного профиля: а — призматические; б — цилиндрические; в — пирамидальные; г — трапецеидальные; д — ромбовидные; е — с уширенной пятой

Если фундамент состоит из свай, расположенных в определен­ном порядке под всем сооружением, его называют сплошным свайным полем. Сплошные свайные поля устраивают под тяже­лые сооружения башенного типа, имеющие ограниченные размеры в плане.

Конструкции предварительно изготовленных свай. Сваи, погружа­емые в грунт в готовом виде, в зависимости от материала, из которого они изготовляются, подразделяются на железобетонные, деревянные, стальные и комбинированные.

Железобетонные сваи, получившие наибольшее распростра­нение в практике строительства, подразделяют:

по форме поперечного сечения — на квадратные, квадратные с круглой полостью, полые круглого сечения, прямоугольные, тав­ровые и двутавровые (рис. 11.4);

по форме продольного сечения — на призматические, цилинд­рические, с наклонными боковыми гранями (пирамидальные, трапе­цеидальные, ромбовидные), сваи с уширенной пятой (рис. 11.5);

по способу армирования — на сваи с ненапрягаемой и пред­варительно напряженной продольной арматурой, с поперечным армированием и без него;

по конструктивным особенностям — на сваи цельные и состав­ные.

Способы погружения предварительно изготовлен­ных свай в грунт. Применяют сле­дующие способы погруже­ния предварительно изгото­вленных свай в грунт: за­бивка, вибропогружение, вдавливание и ввинчивание.

Забивка свай в грунт осуществляется сваебойны­ми молотами.

Вибропогружение свай наиболее эффективно при насыщен­ных водой песках. В этом случае вертикальные колебания, создава­емые вибратором, передаются через сваю грунту, который раз­жижается, что приводит к резкому уменьшению сил трения на боковой поверхности сваи и она легко погружается в грунт.

Вдавливание свай осуществляется с помощью мощных гид­родомкратов и применяется тогда, когда нельзя использовать за­бивку или вибропогружение (устройство свайных фундаментов вблизи существующих сооружений или в грунтах, уплотняющихся под действием колебаний).

Ввинчивание свай, снабженных на конце винтовыми лопастя­ми (винтовые сваи), осуществляется особыми механизмами, назы­ваемыми кабестанами.

Дата добавления: 2014-01-20