Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Свайные работы

Конструкция железобетонных свай


Конструкция железобетонных свай

По форме поперечного сечения железобетонные сваи разделяются на квадратные, прямоугольные, квадратные с круглой полостью, полые круглые или трубчатые диаметром до 800 мм, сваи-оболочки диаметром свыше 800 мм.

По способу армирования сваи выпускают с ненапрягаемой продольной арматурой, с предварительно напряженной стержневой, проволочной или прядевой продольной арматурой. По длине сваи делятся на цельные и составные, состоящие из отдельных элементов (секций).

Конструкция нижнего конца полых свай может быть закрытой, открытой и с камуфлетной пятой.

Сваи квадратного сечения с ненапрягаемой продольной арматурой (рис. 1). Рабочую продольную арматуру сваи изготавливают из горячекатаной круглой стали гладкого или периодического профиля класса A-I или A-II диаметром не менее 12 мм. В сваях сечением от 20X20 до 30X30 см устанавливают по четыре стержня продольной арматуры, в сваях сечением от 35×35 до 40X40 см — по восемь стержней. В верхней части сваи, непосредственно воспринимающей удар молота, размещают 3—5 сеток из арматурной проволоки или катанки на расстоянии 5 см друг от друга. В средней части сваи располагают две строповочные петли для захвата свай при выемке из пропарочной камеры, при их транспортировании и складировании. Места установки петель определяют расчетом на изгиб от собственной массы сваи.

Рис. 1. Железобетонная свая квадратного сечения с нена-прягаемой арматурой

Рис. 2. Железобетонная свая квадратного сечения с предварительно напряженной стержневой арматурой

В нижней части концы продольной арматуры отгибают к центру для образования острия сваи. Шаг поперечной арматуры (спирали) у концов сваи 5 см, у середины — 10—20 см.

Поперечная арматура, строповочные петли, сетки в голове сваи обычно изготавливают из малоуглеродистой проволоки или катанки диаметром не меньше 5 мм. Марка бетона применяется не ниже М200. В настоящее время действует номенклатура железобетонных свай квадратного сечения серии 1-011-6.

Сваи квадратного сечения с предварительно напряженной арматурой (рис. 2).

Конструкции свай с предварительно напряженной стержневой (рис. 2) и ненапрягаемой арматурой в основном аналогичны, за исключением армирования острия свай. В свае с предварительно напряженней арматурой острие армируется отдельным каркасом.

В свае без поперечного армирования рабочая продольная арматура располагается в центральной зоне сечения в виде одного стержня или двух высокопрочных проволок.

Поперечную спираль или хомуты устанавливают лишь на коротких концевых участках свай (рис. 3). При этом достигается экономия арматуры при длине сваи от 3 до 4 м в 2—3 раза, при длине свай от 5 до 9 м — в 1,5—2 раза.

Для разработки индустриальной конструкции пирамидальной сваи использован принцип, заложенный в призматических сваях, т. е. в них не ставится поперечная арматура. Такие сваи применяются только как висячие одиночные сваи или в фундаментах с ленточным однорядным и двурядным их расположением. Пирамидальные сваи не рекомендуется использовать для зданий и сооружений, в которых сваи выступают над поверхностью грунта и когда на сваю могут быть переданы растягивающие усилия.

Кроме того, пирамидальные сваи не могут служить в качестве опор и стоек эстакад под технологические трубопроводы.

Наиболее распространенные размеры поперечного сечения свай: головы 40X40 см, подошвы — 20X20 см. Длина пирамидальных свай принимается от 3 до 8 м. Сваи армируют, как правило, стержневой арматурой класса A-IV, высокопрочной проволокой класса Вр-И и семипроволочными прядями класса II-7 (рис. 4). В настоящее время пирамидальные сваи нашли довольно широкое применение в строительстве и предполагается разработать их типовые конструкции.

Сваи квадратного сечения с круглой полостью. Разновидностью усовершенствованных конструкций свай квадратного сечения являются сваи с круглой полостью.

Рис. 3. Железобетонная свая квадратного сечения без поперечного армирования

Рис. 4. Пирамидальная свая без поперечного армирования

Рис. 5. Железобетонная свая квадратного сечения с круглой полостью

По расходу бетона и арматуры они значительно экономичнее свай сплошных квадратного сечения. Так, для свай длиной 3—8 м расход бетона меньше на 20%, арматуры на 40—60%, стоимость их изготовления ниже на 20%. Забивка их не встречает затруднений и выполняется теми же сваебойными молотами, что и сваи сплошного квадратного сечения. Для изготовления свай применяется бетон марок М 200, М 300. Толщина стенок свай из бетона М 200 должна быть не менее 60—65 мм, из бетона М 300 — не менее 40—45 мм.

Сваи квадратного сечения с круглой полостью в основном предназначены для устройства свайных фундаментов сельских, гражданских и промышленных зданий и сооружений, возводимых в районах с сейсмичностью не более 6 баллов.

Сваи сплошные прямоугольного сечения. При устройстве подпорных стенок для укрепления берегов городских водоемов и при строительстве набережных используют сваи сплошного прямоугольного сечения. Эти сваи воспринимают значительные горизонтальные нагрузки. В ряде случаев такие сваи ислользуются также в гражданском и промышленном строительстве. Особенно они целесообразны при сооружении сборных ростверков. Конструкция прямоугольных свай аналогична конструкции квадратных. Применяемые прямоугольные сваи имеют длину от 4 до 12 м, сечение —от 20×30 до 25X35 см и от 20X40 до 20×50 см. Изготавливаются они по индивидуальным заказам.

Рис. 6. Цельная полая круглая свая диаметром 50 см
а — без наконечника; б — с наконечником

Полые круглые сваи и сваи-оболочки. В зависимости от диаметра ствола полые круглые сваи подразделяются на два вида: диаметром до 800 мм — полые или трубчатые сваи, диаметром свыше 800 мм— сваи-оболочки.

Полые круглые сваи и сваи-оболочки изготавливают цельными, состоящими из одного элемента, и составными — из нескольких элементов. Между собой их соединяют болтами или сваркой. Полые круглые сваи применяют с открытыми и закрытыми концами (рис. 6, а и б). Сваи-оболочки используют только с открытыми концами (рис. 7). Из полых круглых свай и свай-оболочек устраивают свайные фундаменты зданий и сооружений в основном при наличии значительной толщи слабых грунтов (от 12 до 45 м), при передаче на сваи и сваи-оболочки горизонтальной нагрузки, превышающей 3 т, и в районах с сейсмичностью 7 баллов и выше.

Полые круглые сваи с закрытым нижним концом, как правило, применяют в тех случаях, когда необходимо прорезать сваями слабые грунты и опереть сваи на относительно плотные грунты.

Рис. 7. Цельная свая-оболочка диаметром 160 см

В настоящее время разработаны типовые конструкции полых круглых свай и свай-оболочек серии 1.011-5.

Длина составных полых круглых свай и свай-оболочек принята 12—48 м с интервалом через 2 м. Максимальная длина их в соответствии с ГОСТ 17382—72 для свай диаметром: 400 мм — 26 м; 500 мм —30 м; 600 мм— 40 м; 800 мм —48 м.

Максимальная длина составных свай-оболочек 48 м, независимо от их диаметра.

Основные размеры типовых конструкций элементов составных полых круглых свай и свай-оболочек по ГОСТ 17382—72 приведены ниже.

Диаметр сваи и толщина стенки указаны для свай, составные элементы которых имеют длину 6, 8, 10 и 12 м. По ГОСТ 17382—72 круглые полые цельные сваи обозначают следующим образом: GK6-40 — свая круглая длиной 6 м, диаметром 40 см; секции составных свай — СК6-40св или СК6-506, т. е. свая круглая длиной 6 м, диаметром 40 см с элементами сварного стыка или свая круглая длиной 6 м, диаметром 50 см с элементами болтового стыка.

Целесообразность применения цельных и составных свай в каждом отдельном случае должна определяться технико-экономическим расчетом.

Сборка составных полых круглых свай и свай-оболочек при помощи сварки стыков (рис. 8) может осуществляться в вертикальном положении по мере наращивания секций в процессе погружения и в горизонтальном положении при укрупнительной сборке, которая может быть выполнена на предприятии-изготовителе и на строительной площадке. Стыки в горизонтальном положении следует сваривать на поворотных роликах. Длина укрупненных элементов должна быть не более 20 м.

Составные полые круглые сваи и сваи-оболочки при помощи болтов (рис. 9) собирают на месте работ в процессе погружения при наращивании свай. Сборку выполняют при вертикальном положении свай.

Составные сваи сплошные квадратного сечения. Такие сваи применяют, как правило, когда:
— в месте устройства фундаментов залегает большая толща слабых грунтов (более 15—20 м);
— необходимо усилить свайный фундамент под существующим зданием или сооружением, а погружение длинных свай вблизи или внутри здания неудобно или невозможно;
— нельзя получить или изготовить на месте сваи большой длины. Элементы составных свай обычно изготовляют длиной 6—10 м. Отдельные элементы составных свай соединяют сваркой, с помощью болтов и специальных стыковых соединений или замков.

Существует несколько конструкций сварных стыков, но принципиально они мало отличаются друг от друга. Наибольшее применение на строительных объектах Ленинграда получил сварной стык, разработанный институтом Ленпроект. Стык состоит из двух закладных деталей (металлических обойм), забетонированных в верхний и нижний элемент составной сваи (рис. 10).

Металлическая обойма стыка выполнена из уголка 125Х80Х Х8 мм. При стыковании нижний элемент составной сваи не добивают на глубину 0,5—1 м. На голову погруженного элемента ставят верхний элемент и стык снаружи по периметру сваривают, после чего продолжают погружение сваи

На строительных объектах Латв. ССР широкое применение получил стык на болтах. Стык включает две металлические обоймы.

Рис. 8. Сварночнык для полых круглых свай и свай-оболочек
1 — арматурный каркас сваи; 2 — элемент сварного стыка

Рис. 9. Болтовой стык для ПОЛЫХ круглых свай и свай-оболочек

Рис. 10. Сварной стык для сплошных свай квадратного сечения
1, 2 — металлические обоймы, верхняя и нижняя

Кроме указанных существуют стыки с клиновидными штырями и стаканного типа.

Стык с клиновидными штырями состоит из двух металлических обойм, сваренных из уголков (рис. 12). В обоймах с торцовой стороны прорезаны четыре прямоугольных отверстия. В обойме верхнего элемента в эти отверстия вставлены и приварены металлические петли. В обойме нижнего элемента сделаны камеры из уголков того же или несколько меньшего профиля, закрываемых металлическими пластинками. С боковой стороны в стенках камер просверлены четыре круглых отверстия.

Рис. 11. Стык на болтах для сплошных свай квадратного сечения

Рис. 12. Стык с клиновидными штырями для сплошных свай квадратного сечения
1 — болт; 2— шайба пружинная; 3 — гайка t — штырь; 2 — клин; 3 — отверстие для установки штыря

Рис. 13. Стык стаканного типа для сплошных свай квадратного сечения

После забивки верхнего элемента нижний элемент ставят на него так, чтобы его выступающие петли попали в прямоугольные отверстия. Затем в боковые отверстия молотком загоняются четыре шпильки с клиньями. Клин, упираясь в полку уголка, расклинивает шпильку и не позволяет ей выйти обратно.

Стык стаканного типа обеспечивает автоматическое соединение звеньев свай в процессе их забивки в грунт. Стык состоит из металлического стакана, выполненного из отрезка стальной трубы диаметром 273 или 325 мм. Стакан на открытом конце имеет фаску и жестко закреплен на нижнем звене сваи при помощи арматурных выпусков, приваренных к внутренней поверхности трубчатого стакана (рис. 13). Наружная поверхность стакана должна быть покрыта слоем цинка толщиной 40 мкм. Нижний конец второго и третьего звеньев сваи имеет железобетонную цилиндрическую часть, выполненную у свободного края с фаской.

Первое звено сваи забивают на полную его длину, используя при этом цилиндрический подбабок.

Для соединения звеньев между собой цилиндрическую часть второго звена с фаской вводят внутрь трубчатого стакана первого звена. В процессе совместной забивки звеньев сваи бетонные кольцевые выступы скалываются фаской трубчатой обоймы по ее фактическому внутреннему контуру, что обеспечивает плотное соединение верхнего звена с трубчатой обоймой.

При равных исходных данных на сваи с болтовой и клиновидной конструкциями соединения стыка допускается нагрузка, на 25% меньшая, чем на сваи со сварным и стаканным стыками. Это объясняется меньшей жесткостью болтового и клиновидного соединения стыка, несмотря на значительно больший расход металла на него (80—110%), чем на другие конструкции стыков.

Сваи с уширенной пятой. При строительстве промышленных зданий и сооружений на слабых водонасыщенных грунтах во многих случаях успешно применяют забивные железобетонные сваи с уширенной пятой.

В промышленном и транспортном строительстве эти сваи рационально использовать в слабых грунтах, залегающих у поверхности (глинистых текучепластичной и текучей консистенции, илах, торфе и т. п.) и подстилаемых на некоторой глубине слоем песчаных грунтов средней плотности или слоем глинистых грунтов тугопластичной консистенции.

Свая с уширенной пятой имеет ствол квадратного поперечного сечения размером от 30×30 до 40X40 см и в нижнем своем конце— уширение квадратного или прямоугольного сечения, размеры которого соответственно от 40X40 до 70X70 и от 30X70 до 40X100 см (рис 14). Сваю армируют типовым пространственным каркасом, уширение сваи не армируют. Проектная документация разработана трестом Оргтехстрой Минстроя Латв. ССР и ЦНИИС Минтрансстроя СССР. Расход материалов на 1 т несущей способности у свай с уширением значительно меньше, чем у свай без уширения.

Для изготовления свай с уширением используют обычную опалубку, к торцу которой прикрепляют секцию с уширением.

Технология изготовления свай с уширением такая же, как и без уширения. Сваи формуют в бесшарнирных металлических формах со съемными оголовками для создания уширения сваи, расположенными в противоположных концах формы. Такая конструкция формы позволяет изготавливать в них сваи как обычные, так и с уширением, без дополнительной переналадки форм.

Рис. 14. Железобетонные сваи квадратного сечения с уширением

Ромбовидные сваи. Конструкция ромбовидных свай (рис. 15) дает возможность повысить их несущую способность в пучинистых грунтах.

Ромбовидная свая дополнительно уплотняет грунт нижними наклонными гранями и передает ими на грунт не только касательные, но и нормальные усилия. Благодаря этому на ромбовидную сваю можно передать более высокие нагрузки, чем на призматические сваи, имеющие одинаковые с ромбовидными длину или объем. Таким образом, при равной несущей способности длина призматических свай больше длины ромбовидных, т. е. при этих условиях трудозатраты на забивку ромбовидных свай ниже трудозатрат на забивку призматических свай.

Ромбовидные сваи бетонируют в горизонтальном положении. Арматурный каркас ромбовидных свай имеет прямоугольную форму. Это позволяет использовать для изготовления ромбовидных свай технологические линии, оборудованные полуавтоматами для сварки прямоугольных каркасов, и значительно сократить затраты ручного труда на этой операции.

Ромбовидные сваи забивают теми же механизмами, что и призматические. Для забивки этих свай в мерзлый грунт,предварительно пробуривают лидерную скважину на всю толщину мерзлого слоя. Диаметр скважины принимают равным уширенной части ромбовидной сваи. Ромбовидную сваю забивают так, чтобы уширенная часть ее находилась на границе промерзания грунта, поэтому длину участка сваи выше уширения делают равной расчетной глубине промерзания грунта. После забивки ромбовидной сваи пространство между стенками скважины и телом сваи заполняют грунтом, вынутым из скважины.





Похожие статьи:
Набивные сваи

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Свайные работы

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум