Саратовский государственный технический университет. Классификация свайных фундаментов

Саратовский государственный технический университет

Министерство общего и профессионального образования РФ

ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ

ОПОР МОСТОВ

СВАЙНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ

Методические указания к

выполнению курсового проекта

для студентов специальности 291000 и 291100

Одобрено

редакционно-издательским советом

Саратовского государственного

технического университета

Саратов - 2001

1. Типы свайных фундаментов

и область их применениЯ

Свайные фундаменты в современном мостостроении стали одним из основных типов фундаментов. Условия их применения практически не ограничены в силу возможности использования свай различной конструкции и различных технологических приемов для сооружения фундаментов на сваях.

Свайные фундаменты применяют при наличии в верхней зоне грунтов основания слабых грунтов, когда возникает необходимость передачи нагрузки от сооружения на более плотные слои грунта, залегающие на значительной глубине.

Сваяминазывают погружаемые в грунт или сформированные в грунте в вертикальном или наклонном положении длинные элементы, передающие нагрузку на нижележащие слои грунта основания.

Свайным фундаментомназывают группу свай, объединенных сверху конструкцией в виде плиты, называемойростверком.Ростверк свайного фундамента предназначен для передачи и равномерного распределения нагрузки на сваи. Ростверк является несущей конструкцией и служит для опирания опоры моста.

Различают свайные фундаменты с низким ростверком, промежуточным и высоким (рис. 1). Подошва высокого ростверка возвышается над поверхностью грунта, низкий ростверк заглублен в грунт, а подошва промежуточного ростверка расположена на поверхности грунта. Отличительной особенностью между этими видами конструкций является то, что при воздействии на них горизонтальной нагрузки в низких свайных ростверках по боковым граням возникает отпор грунта, а в промежуточных и высоких свайных ростверках этот отпор отсутствует.

Фундаменты с низким ростверком применяют на реках с тяжелым ледовым режимом, а также в поймах рек и в пределах мелких водоемов, когда необходимо заглубить обрез фундамента ниже поверхности грунта или самого низкого уровня воды. Кроме того, такие фундаменты применяют при необходимости заглубления свай ниже зоны истирающего воздействия песчаных и галечных наносов.

Плита, погруженная в грунт на достаточную глубину, способна воспринимать внешние горизонтальные силы и изгибающие моменты, передавая их окружающему грунту своими боковыми гранями. Этим она разгружает сваи на действие указанных силовых воздействий и позволяет использовать более тонкие и короткие сваи или уменьшать их число в фундаменте.

Свайные фундаменты с высоким ростверком имеют некоторые преимущества перед фундаментами с заглубленной в грунт плитой. К этим преимуществам относятся следующие: при одинаковых несущих способностях и жесткости на их сооружение затрачивается меньше материалов и трудозатрат; отпадает необходимость в устройстве котлованов; вместо монолитной плиты могут использоваться ростверки из сборного железобетона; с большей эффективностью используются оболочки и буровые столбы; уменьшаются местные размывы дна русла; применением наклонно расположенных элементов можно создать свайные фундаменты по жесткости и несущей способности равноценные фундаментам с низким ростверком.

Рис. 1. Схемы свайных ростверков: а - низкий; б - средний; в - высокий

studfiles.net

Классификация свай: деревянные, металлические, железобетонные

Свайный тип фундамента в последнее время обрел широкую популярность благодаря своей универсальности. Широкая классификация свай позволяет выбрать наиболее оптимальный вариант, с учетом типов грунтов, сооружения и финансовой стороны вопроса.

Виды винтовых свай для различного грунта.

Классификация свайных конструкций определяется на основе целого ряда признаков.

в зависимости от используемого материала они могут быть деревянными, металлическими, бетонными и железобетонными, комбинированными, грунтовыми;
тип конструкции разделяет их на трубчатые, квадратные, многоугольные, прямоугольные, цельные и составные, конические и призматические, пустотелые и сплошного сечения, винтовые и сваи-колонны;
на основе способа передачи нагрузки формируется 2 группы свай: сваи-стойки, передающие нагрузку от сооружения своими концами на практически несжимаемый или скальный грунт, и висячие сваи, нагрузка которых передается благодаря трению грунта по боковой поверхности свайного элемента;
в зависимости от способа устройства сваи бывают забивные и набивные.

Деревянные сваи

Конструктивные детали деревянных свай: а — заостренный конец сваи;б — стальной башмак;в — стыкование составных свай;г — голова сваи;д — сечение пакетных свай;е — сечение клееных свай.

Для изготовления деревянных свай в большинстве случаев используется древесина ели и сосны, реже лиственницы, дуба, пихты и кедра. Особенно важно, что бы лес, который в дальнейшем обретет форму свай, был здоровым, прямоствольным, поэтому предпочтение чаще всего отдают зимней рубке.

Деревянные свайные конструкции, в свою очередь, могут быть цельными, что предполагает изготовление из одного бревна, и срощенными, в случае отсутствия леса необходимой длины. Длина цельной сваи варьируется в пределах от 4,5 до 16 м, пакетные сваи могут достигать длины в 20-25м. Диаметр деревянных свай должен быть не менее отметки 180мм в верхнем отрубе.

Бревна в составных элементах соединяются впритык с использованием накладок, в пакетных сваях технология предполагает организацию стыков вразбежку. Длину заострения принимают равной 1,5-2 диаметра. Если грунт имеет препятствия, заостренная часть укрепляется башмаком, а для защиты в процессе забивки используют бугель или наголовник.

Деревянные сваи хорошо себя зарекомендовали в водонасыщенных грунтах. Если благодаря дренажу или другим причинам ожидается снижение уровня грунтовых вод, которое влечет обнажение верхушек свайных фундаментов, использовать для их устройства древесину не рекомендуется. Деревянные фундаменты свайного типа применимы при строительстве портовых и морских гидротехнических сооружений в том случае, если в воде не обнаружены опасные вредители (лимнория, шашень), способные разрушить конструкцию в течение нескольких месяцев.

Вернуться к оглавлению

Классификация металлических свайных фундаментов

Схема винтовых свай с размерами.

Для металлических свайных систем применяют стальные цельнотянутые трубы с диаметром 25-100 см и более. Также используют стальные шпунты, двутавровые балки и иные прокатные профили, из таких элементов с помощью сварки изготовляют конструкции коробчатого сечения.

Трубы с диаметром до 40 см погружаются в грунт закрытыми коническим наконечником или с открытым нижним концом. В случае с открытыми трубами роль наконечника возлагается на земляной конус, который образуется под сваей в процессе ее погружения в грунт.

Трубы с диаметром более 400 мм погружаются открытыми снизу, чаще всего с использованием технологии размыва грунта. Погруженный в грунт свайный фундамент заполняется бетоном, а при небольших нагрузках может оставаться без бетонного заполнения.

Хорошо известна разновидность металлических конструкций — винтовые сваи. Они полностью изготавливаются из металла, однако с появлением железобетона утратили свои лидерские позиции. Разработка современных винтовых систем большой грузоподъемности и диаметром лопасти до 2,4 м вернула им былую популярность. Глубина погружения таких фундаментов превышает 20 м, а процесс завинчивания осуществляется при помощи мощных кабестанов.

Схемы строповок свай.

Винтовые металлические системы фундаментов требуют большого количества металла, что оказывает значительное влияние на их стоимость. В связи с этим были разработаны сваи, в которых стальная оболочка ствола была заменена железобетонной сборной. Погружение такой сваи осуществляется при помощи стального сердечника, помещенного внутрь оболочки и соединенного с винтовой лопастью. После завершения процедуры завинчивания он отсоединяется и используется для погружения следующей сваи. Также широко применяется инвентарная стальная оболочка, внутри которой располагают железобетонный ствол.

Существенный недостаток металлических фундаментов — подверженность коррозии. Для сведения к минимуму данного негативного явления используют битумные обмазки, каменноугольные смолы и другие антикоррозийные составы. Принято считать, что при надлежащем уходе такой фундамент способен прослужить до 100 лет.

Вернуться к оглавлению

Железобетонные сваи

Ж/б сваи различных размеров.

Железобетонные свайные фундаменты могут иметь монолитную и сборную конструкцию. Монолитные в свою очередь изготовляют прямоугольного и квадратного сечения. Размеры квадратных свай варьируются в пределах от 20×20 см до 40×40 см, прямоугольные конструкции обычно обладают размерами сторон 25×50 см или 20х40 см.

Длина сваи определяется без учета размеров заострения и назначается кратной 0,5 м, если речь идет о конструкциях длиной в 3-6 м и кратной 1 м для более длинных свайных систем. Широко используются квадратные сваи, имеющие цилиндрическую полость внутри и размер 25×25 см или 30×30 см при толщине стенки не менее 4 см.

Продольное армирование железобетонных свай выполняется с помощью стальной стержневой арматуры обычно периодического профиля с диаметром более 12 мм. Поперечное армирование выполняется низкоуглеродистой проволокой или катанкой толщиной более 5 мм. Шаг укладки поперечной арматуры на концах сваи равен 5 см, в середине увеличивают до 10 см. Концы продольной арматуры отгибаются к оси и объединяются в пучок, который в дальнейшем заключается в обойму.

В случаях ведения строительства свайных фундаментов на твердых грунтах заостренная часть усиливается стальным башмаком. Главная часть конструкции, на которую приходится ударная нагрузка при забивке, усиливается 3-мя сетками, размещаемыми на расстояниях 50 мм друг от друга, перпендикулярно оси.

Вернуться к оглавлению

Классификация бетонных свай

Данная группа устраивается методом бетонирования скважин, которые выполняются в грунте, забивкой инвентарной трубы, погруженной с закрытым нижним основанием, или бурением. На данный момент данный вид свай является наиболее распространенным и представлен огромным множеством видов. Широко используются сваи, устанавливаемые с помощью молота одиночного действия, известные как трамбованные. В данном случае забитые в грунт и заполненные бетоном инвентарные трубы подвергаются в процессе работы молота действию знакопеременных усилий. С каждым ударом молота трубы осаждаются вниз, а при подъеме немного приподнимаются вверх.

moifundament.ru

2. Виды свай и их классификациЯ

Основным конструктивным элементом свайного фундамента являются сваи. Классификация свай приведена в табл. 1.

Таблица 1

Способ	забивные (железобетонные, стальные, деревянные), погружаемые в грунт (без его выемки) с помощью молотов, вибропогружателей, и вдавливающих устройств (рис. 2, 3, 4)
погружения свай в грунт	сваи-оболочки (железобетонные), погружаемые вибропогружателями с выемкой грунта и заполняемые бетонной смесью (рис. 5)
	набивные, устраиваемые путем укладки бетонной смеси в скважины, образованные в результате обжатия грунта
	буровые, устраиваемые путем заполнения пробуренных скважин бетонной смесью или установки в них железобетонных элементов
	винтовые, погружаемые в грунт с помощью кабестана
Условия взаимо-действия свай с грунтом	сваи-стойки, к которым относятся сваи всех видов, опирающиеся на скальные грунты, а забивные сваи, кроме того, на малосжимаемые грунты (крупнообломочные грунты и твердые глины с модулем деформации E  50 МПа)
	висячие сваи, опирающиеся на сжимаемые грунты и передающие нагрузку на основание боковой поверхностью и нижним концом
Забивные железобе-тонные сваи	по способу армирования - с ненапрягаемой продольной арматурой с попе-речным армированием и предварительно напряженные со стержневой или проволочной продольной арматурой с поперечным армированием и без него
и сваи- оболочки	по форме поперечного сечения - квадратные, прямоугольные, тавровые и двутаврового сечений, квадратные с круглой полостью и полые круглые
	по форме продольного сечения - призматические, цилиндрические и с наклонными гранями (пирамидальные, трапецеидальные, ромбовидные)
	по конструктивным особенностям - целые и составные из отдельных секций
	по конструкции нижнего конца - с заостренным или плоским нижним концом, с уширением и полые с закрытым или открытым нижним концом
Набивные сваи по способу	устраиваемые путем погружения инвентарных труб, нижний конец которых закрыт башмаком, оставляемым в грунте, с последующим извлечением труб по мере заполнения скважин бетонной смесью
устройства подразделя-ются	виброштампованные, устраиваемые в пробитых скважинах путем их заполнения жесткой бетонной смесью, уплотняемой виброштампом в виде трубы с закрепленным на ней вибропогружателем
	виброштампованные, устраиваемые путем выштамповки в грунте скважин пирамидальной или конической формы с заполнением их бетонной смесью
Буровые сваи по способу	буронабивные сплошного сечения, бетонируемые в пробуренных скважинах без крепления или с закреплением стенок извлекаемыми обсадными трубами
устройства подразделя-	буронабивные полые круглого сечения, устраиваемые с применением многосекционного сердечника
ются	буронабивные, устраиваемые путем втрамбовывания в скважину щебня
	буронабивные с камуфлетной пятой, устраиваемые путем бурения скважин с образованием уширения взрывом и заполнения скважин бетонной смесью
	сваи-столбы, устраиваемые путем бурения скважин, укладки в них цементно-песчаного раствора и опускания в скважины свайных элементов
	буроопускные сваи с камуфлетной пятой

Рис. 2. Конструкции забивной непреднапряженной железобетонной сваи

Рис. 3. Конструкция преднапряженной железобетонной сваи

Рис. 4. Конструкция преднапряженной сваи с проволочной арматурой

Рис. 5. Железобетонная оболочка: 1 - секции оболочки; 2 - спиральная арматура; 3 - нож; 4 - продольная арматура; 5 - коротышы из арматуры; 6 - фланцевый стык; 7 - монтажная гайка; 8 - диафрагма; 9 - упорное кольцо; 10 - обечайка; 11 - торцевые кольца

studfiles.net