Свайные основания и свайные фундаменты: СП 24.13330.2011 СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты

Содержание

Свайные фундаменты эффективны на сложном рельефе и грунте

Дата публикации: 01.06.2021 09:09

Возведение фундамента и связанные с этим земляные работы могут составлять до 50% стоимости строительства дома, если на участке неровный или сложный грунт. Значительно сократить расходы на фундаментные работы и при этом гарантировать устойчивость всего сооружения можно, если сделать фундамент из свай. Они достигают глубоких и более устойчивых слоев грунта, благодаря этому нагрузка от конструктивных элементов здания распределяется равномерно. На свайных фундаментах успешно возводят как дачи и коттеджи, так и многоэтажные дома.

Типы и особенности свайных фундаментов

Для создания надежного основания дома используют сваи, объединенные в группы. Их количество и размещение рассчитывается с учетом сложности рельефа, особенностей грунта, предполагаемого веса строящегося здания.

Фундаменты из свай могут быть в виде:

  • Свайного поля (равномерное размещение под всем зданием)
  • Ленточного (забивается один или несколько рядов по периметру дома)
  • Свайных кустов (размещаются в точках наибольшей нагрузки)

Несущая способность отдельной сваи ограничена. При строительстве небольших домов этого достаточно и, если по расчетам нагрузки распределяются равномерно, на сваи закрепляются уширения и уже на них производят монтаж несущих панелей.

В многоэтажном здании чаще всего нагрузки распределяются неравномерно. Чтобы не делать часть свай слишком большими или из бетона особых марок (это затратно) и обеспечить равномерное распределение нагрузки, используют ростверк. Он объединяет сваи и бывает в виде балки или плиты. Ростверк может размещаться на некотором расстоянии над поверхностью грунта, лежать на нем или быть углублен в почву.

Технология выполнения разных типов фундаментов на сваях

Даже в условиях участка со сложным рельефом или опасно неустойчивым грунтом можно достаточно быстро и недорого возвести фундамент из свай, ведь технология их обустройства проста. С помощью буровой установки выполняется скважина расчетной глубины и диаметра. В нее опускается обсадная труба, устанавливается армирование и заливается бетон нужной марки.

На небольших участках, где невозможно разместить буровую установку, используют монобур. С его помощью тоже можно сделать хорошие скважины, но это займет немного больше времени. Некоторые строители предлагают и ручной бур. Его использование дешево, но скважины бурятся очень долго. На участках с горными породами рационально делать скважины при помощи шарошечного долота, которое дробит и скалывает твердую породу.

Если грунт на участке связный и малоподвижный, допустимо не устанавливать обсадную трубу. Если же испытания показали наличие даже небольшого количества сыпучих пород, установка опалубки перед заливкой бетона обязательна.

Арматурный каркас служит не только для распределения нагрузки по длине сваи и защиты ее от чрезмерного сжатия или разрыва. С помощью выступающей над оголовком сваи арматуры крепят ростверк.

Чаще всего строители предлагают сделать ленточно-свайные фундаменты. Они принимают и равномерно распределяют нагрузку от коттеджа и малоэтажного здания. Ленточный ростверк, особенно размещенный над землей, минимизирует затраты на земляные работы и улучшает теплоизоляцию основания дома. Для больших или высотных строений целесообразно выбирать фундамент в виде свайного поля.

Конструктивные требования к свайным фундаментам

В России разработан свод правил, который устанавливает конструктивные требования к фундаментам из различных видов свай. Обустройство свайных оснований требует четкого соблюдения данных правил. Эти требования касаются всех видов фундаментов, за исключением тех, что возводятся на вечномерзлых грунтах или континентальном шельфе. Исключением также являются основания, подверженные динамическим нагрузкам.

Классификация

В соответствии с положениями свода правил, свайные фундаменты могут быть выполнены из следующих видов свай:

  • винтовых;
  • металлических;
  • противопучинных.

Винтовые сваи представляют собой металлическую стальную одношовную трубу с множеством спиральных пластин, приваренных к ней. Такие опоры вкручиваются в бетонную поверхность или грунт посредством приводного механизма. Обычно они используются в гражданском, транспортном, сельскохозяйственном, промышленном или военном строительстве. С их помощью возможно возведение как постоянных, так и временных объектов:

  • крупногабаритных теплиц;
  • опор ЛЭП;
  • мостов;
  • аттракционов в парках и т.д.

Металлические опоры могут быть трубчатыми, забивными или анкерными. Первый вариант отличается универсальностью. Согласно СНиП, он предназначен для реконструкции или строительства оснований для мостовых опор, магистральных трубопроводов, открытых распределительных устройств, высоковольтных ЛЭП и т.д.

Забивные сваи оснащены острым наконечником, обеспечивающим преодоление сопротивления грунта. Для забивки таких конструкций используется специальная сваебойная машина. Анкерные модели необходимы для обустройства оснований под конструкции, подверженные воздействию выдергивающих нагрузок.

К таким конструкциям стоит отнести опоры трубопроводов, мачты, башни и т.д.

Противопучинные железобетонные сваи для фундамента предназначены для применения на вечномерзлых и пучинистых грунтах. Они предназначены для возведения антенн, мачт, мостов, ЛЭП и т.д. Изготовление свай такого типа предусматривает применение тяжелого бетона. В качестве заполнителя для бетона используется фракционный щебень. Армирование осуществляется при помощи арматурной стали.

Все виды свайных конструкций представлены на странице https://polymerpro.ru/catalog/svaynaya-produktsiya/.

Требование к конструированию свайных фундаментов

Установка свайных фундаментов предусматривает применение:

  • одиночных свай;
  • свайных лент;
  • свайных кустов;
  • сплошного свайного поля;
  • свайно-плитного фундамента.

В зависимости от конструктивных особенностей сооружения принято использовать ленточные, плитные или стаканные ростверки. Первый вариант используется для сооружений с несущими стенами.

Плитные ростверки необходимы для строительства тяжелых сооружений. А в зданиях со сборным железобетонным каркасом принято использовать стаканные ростверки.

Монтаж фундамента также требует учета:

  • схемы проектируемого сооружения;
  • размеров и материала, который использовался для возведения несущих конструкций;
  • габаритов заглубленных зданий, расположенных в непосредственной близости;
  • нагрузок от строительных конструкций;
  • особенностей размещения технологического оборудования;
  • нагрузок на строительные конструкции и т.д.

Расчет количества и размера свай для должен быть осуществлен на основании прочности материала этих конструкций и грунтов основания. Также важно учитывать допустимые перегрузки крайних изделий, конкретные условия строительной площадки и результаты инженерно-геодезических, инженерно-гидрометеорологических и инженерно-геологических изысканий участка, на котором планируется обустройство свайного фундамента.

Приобрести сваи с доставкой можно у компании «Маяк». Подробнее на сайте https://polymerpro.ru/.

Свайные основания под фундамент

С устройства свайного основания начинается любое строительство дома. Каждое сооружение состоит из ряда элементов. Например, в состав дома входят стены, цоколь, фундамент и другие части; мост состоит из пролетных строений и опор.

Все опоры и фундамент устанавливаются на основании из грунта. Часть опоры, расположенная в грунте, называется фундаментом. Назначением фундамента является передача нагрузки от сооружения на грунт.
На рис. 1 приведен фундамент здания. Фундамент обычно устанавливается несколько шире стен и образует в верхней своей части выступы, называемые обрезами. Низ фундамента называется подошвой.

Слой грунта, на который опирается сооружение, называется основанием. Если фундамент опирается на естественный грунт, который не подвергался какому-либо укреплению, то такое основание называется естественным.

Грунт под устройство свайного основания в зависимости от характера залегания и вида может выдержать лишь определенную нагрузку, при превышении которой он теряет несущую способность; в результате может произойти опасная осадка. При большой и неравномерной осадке здание дает трещины и даже может разрушиться. Нагрузка на грунт обычно характеризуется напряжением под подошвой фундамента, которое определяется делением веса сооружения (при вертикальной нагрузке) на площадь основания и выражается в кг/см2.

Если стена при большой длине имеет одинаковую конструкцию и размеры, то определяют вес частей здания и всех нагрузок, приходящихся на один метр фундамента, и делят этот вес на площадь фундамента длиной тоже в 1 м; в результате получают напряжение в подошве.

Например, вся нагрузка на 1 м фундамента составляет 36 т, ширина фундамента 1,2 м, тогда напряжение в подошве будет (1 X 1,2)=30 т/м2, или 3 кг/см2.

Если грунт не очень прочный и не может выдержать такого напряжения, для снижения последнего уширяют фундамент (его нижнюю часть). И тем самым сокращают напряжение в грунте, Однако такой способ не всегда применим, а потому приходится принимать меры по укреплению естественного основания, т. е. устраивать искусственное основание.

Рис. Схема работы сваи в грунте
1 — нагрузка на сваю; 2 — силы трения; 3-давление грунта на сваю; 4 — сопротивление грунта у острия сваи

Известно большое количество видов искусственных оснований, из которых для каждого частого случая выбирают наиболее целесообразное. Чаще всего устраиваются, особенно в гидротехническом и промышленном строительстве, свайные основания.

Устройство свайных оснований применяются с глубокой древности. Они долговечны, многие из них сохранились в течение нескольких сот лет. Например, до сих пор некоторые оградительные сооружения Кронштадтского порта стоят на сваях, забитых во времена Петра 1. Исакиевский собор в Петрограде стоит на основании, в которое забито несколько тысяч деревянных свай.

Свайные фундаменты — Проектирование зданий

Фундаменты обеспечивают поддержку конструкций, передавая их нагрузку слоям грунта или горных пород, которые имеют достаточную несущую способность и подходящие характеристики осадки. Существует очень широкий спектр доступных типов фундаментов, подходящих для различных применений, в зависимости от соображений, таких как:

В очень широком смысле фундаменты можно разделить на мелкозаглубленные и глубокие. Неглубокие фундаменты обычно используются там, где нагрузки, создаваемые конструкцией, малы по сравнению с несущей способностью поверхностных грунтов.Глубокие фундаменты необходимы там, где несущая способность поверхностных грунтов недостаточна для выдерживания приложенных нагрузок, и поэтому они передаются более глубоким слоям с более высокой несущей способностью.

Свайные фундаменты — фундаменты глубокого заложения. Они состоят из длинных тонких столбчатых элементов, обычно изготавливаемых из стали или железобетона, а иногда и из дерева. Фундамент считается «свайным», если его глубина более чем в три раза превышает его ширину (см. Atkinson, 2007).

Свайные фундаменты в основном используются для передачи нагрузок от надстроек через слабые, сжимаемые пласты или воду на более прочный, более компактный, менее сжимаемый и более жесткий грунт или горную породу на глубине, увеличивая эффективный размер фундамента и выдерживая горизонтальные нагрузки . Обычно они используются для больших сооружений и в ситуациях, когда почва не подходит для предотвращения чрезмерной осадки.

Сваи могут быть классифицированы по их основной конструктивной функции (торцевая опора, трение или их комбинация) или по способу их конструкции (смещения (забивные) или замены (буронабивные)).

Сваи с торцевой опорой создают большую часть трения в носке сваи, опираясь на твердый слой. Свая передает нагрузку непосредственно на твердые слои, а также получает боковое закрепление от грунта.

Дополнительную информацию см. в разделе «Опорные сваи».

Висячие (или плавающие) сваи развивают большую часть несущей способности сваи за счет касательных напряжений по сторонам сваи и подходят для случаев, когда более твердые слои залегают слишком глубоко. Свая передает нагрузку на окружающий грунт за счет трения между поверхностью сваи и грунтом, что фактически снижает давление в баллоне.

Дополнительную информацию см. в разделе «Висячие сваи».

Забивные (или подвижные) сваи забивают, вдавливают, вибрируют или ввинчивают в землю, смещая материал вокруг ствола сваи наружу и вниз, а не удаляя его.

Забивные сваи используются в морских условиях, они устойчивы в мягких продавливаемых грунтах и ​​могут уплотнять рыхлый грунт.

Различают две группы забивных свай:

Дополнительную информацию см. в разделе «Забивные сваи».

Буронабивные (или сменные) сваи удаляют грунт, чтобы сформировать отверстие для сваи, которая заливается на месте.Применяются преимущественно в связных грунтах для формирования висячих свай и при устройстве свайных фундаментов вблизи существующих зданий.

Буронабивные сваи более популярны в городских районах, так как они обеспечивают минимальную вибрацию, их можно использовать там, где высота ограничена, нет риска пучения и где может потребоваться изменение их длины.

Дополнительную информацию см. в разделе «Буронабивные сваи».

Если бурение и заливка происходят одновременно, сваи называются шнековидными сваями (CFA).

Винтовые сваи имеют спираль возле носка сваи, поэтому их можно завинчивать в землю. Процесс и концепция аналогичны ввинчиванию в дерево.

Дополнительную информацию см. в разделе «Фундаменты на винтовых сваях».

Микросваи (или минисваи) используются там, где доступ ограничен, например, для подпирания конструкций, затронутых осадкой. Их можно вбить или привинтить на место.

Для получения дополнительной информации см. «микросваи».

Стены из свай

можно использовать для создания постоянных или временных подпорных стен.Они формируются путем размещения свай вплотную друг к другу. Это могут быть близко расположенные смежные свайные стенки или смыкающиеся секущиеся свайные стенки, которые в зависимости от состава вторичных промежуточных свай могут быть жесткими/мягкими, жесткими/твердыми или жесткими/жесткими секущимися стенками.

Для получения дополнительной информации см. «Свайная стенка», «Шпунтовые сваи и секущая свайная стенка».

Геотермальные сваи

сочетают в себе свайные фундаменты с замкнутыми системами геотермальных тепловых насосов. Они обеспечивают поддержку конструкции, а также действуют как источник тепла и поглотитель тепла.

По сути, тепловая масса земли позволяет зданию накапливать нежелательное тепло от систем охлаждения и позволяет тепловым насосам обогревать здание зимой. Как правило, геотермальные тепловые насосы извлекают тепло из земли с помощью подземных труб, проложенных горизонтально или вертикально в земле. В геотермальных сваях петли труб укладываются вертикально внутри самих свай.

Дополнительную информацию см. в разделе «Геотермальные свайные фундаменты».

Groynes в прибрежном строительстве (CIRIA C793), опубликованный CIRIA в 2020 году, определяет смежные сваи как; «…монолитные бетонные сваи, непосредственно примыкающие или соприкасающиеся друг с другом.Иногда используется для свай из досок.

Доступен широкий спектр оборудования для забивки свай, в том числе:

Дополнительную информацию см. в разделе «Сваебойное оборудование».

Сваи

можно использовать по отдельности для поддержки нагрузок или сгруппировать и соединить вместе железобетонным колпаком. Поскольку очень трудно бурить или забивать сваи строго вертикально, оголовок сваи должен выдерживать некоторое отклонение конечного положения оголовков свай. Наконечник сваи должен выступать за внешние сваи, как правило, на 100-150 мм со всех сторон, в зависимости от размера сваи.

Оголовки свай также можно соединить с железобетоном для создания перекрывающих балок. Для обеспечения устойчивости к боковым силам необходимо не менее трех свай с заглушками (за исключением кессонных свай). Опорные балки также подходят для распределения веса несущей стены или близко расположенных колонн на линию свай. Сваи могут располагаться в балке в шахматном порядке, чтобы учесть любые эксцентриситеты, которые могут возникнуть в условиях нагрузки.

Опорная балка не должна касаться земли, если сваи предназначены для преодоления проблемы вздутия и усадки грунта.Это можно сделать, закрепив защитную балку на полистироле или другом компрессионном материале, что позволит двигаться вверх по земле без повреждения балки.

Дополнительную информацию см. в разделе «Перекрывающая балка».

Рекомендуется испытать нагрузку по крайней мере на одну сваю на схему путем формирования пробной сваи, которая находится в непосредственной близости, но не является частью фактического фундамента. Свая должна быть перегружена не менее чем на 50% от ее рабочей нагрузки и выдержана в течение 24 часов. Это позволяет проверить предельную несущую способность сваи, а также качество изготовления сваи.

Дополнительную информацию см. в разделе «Испытания свайных фундаментов».

Целостность новых и существующих свай можно измерить, проведя испытание на целостность сваи.

Альтернативные глубокие фундаменты

Глубокие фундаменты, как правило, используются при работе с холодными фундаментами (фундаменты, допускающие замерзание), участками глубокой неплотно уложенной насыпи и/или торфа, участками с неглубокими грунтовыми водами с плохо уложенной насыпью и/или торфом, а также участками с разжижаемыми грунтами.В основном глубокий фундамент используется, когда более эффективно с точки зрения затрат или времени, в зависимости от масштаба проекта, использовать глубокий фундамент, а не выкапывать материал, который не подходит для несущей нагрузки и заменяется структурным наполнителем. Глубокие фундаменты передают нагрузки от конструкции через неглубокие грунты на более глубокие грунты, которые подходят в качестве несущих.

  • Забивная стальная свая. Наиболее распространенным типом глубокого фундамента являются забивные стальные трубы.Обычно это трубчатые сваи, забиваемые ударным или вибрационным молотом. В зависимости от типа грунта, на который устанавливаются сваи, несущая способность создается за счет поверхностного трения и/или торцевой опоры.
  • Спиральные сваи — Спиральные сваи становятся все более популярными и являются отличной альтернативой трубчатым сваям для некоторых проектов. Эти сваи уменьшают глубину фундамента и обычно требуют меньшего оборудования, чем трубчатая свая, поэтому они превосходны в ограниченной зоне строительства, труднодоступных и удаленных районах.Спиральные сваи обычно состоят из меньшего центрального вала (диаметром 2–4 дюйма) с большими винтовыми опорными плитами (диаметром 6–18 дюймов), приваренными к центральному валу. Винтовые сваи устанавливаются с помощью вращающейся забивной головки, которая вращает сваю с помощью винтовых пластин, чтобы втянуть сваю в землю подобно винту. Большинство винтовых свай не могут нести большую поперечную нагрузку, поэтому для обеспечения боковой нагрузки устанавливаются сваи в забивку. Мы работали над несколькими проектами, в которых использовались изготовленные на заказ большие центральные валы с большими спиральными опорными плитами.
  • Прочее (бетонные/деревянные опоры и т. д.) Некоторыми менее распространенными типами глубокого фундамента являются бетонные или деревянные опоры. Эти типы глубоких фундаментов используются в специальных проектах или требуют использования различных проектных ограничений. Мы разработали различные типы глубоких фундаментов по всему штату Аляска в соответствии с требованиями проекта.

8 типов свай для строительных работ

  1. Руководство по карьере
  2. Развитие карьеры
  3. 8 типов свай для строительных работ
Редакция Indeed

5 октября 2021 г.

Инженеры-строители используют сваи для защиты сайт, прежде чем они начнут строить инфраструктуру сверху.Это ключевой этап в процессе строительства, который подрядчики используют для повышения безопасности и надежности проекта. Укладка свай — это важный технический навык, который требует уверенности и совместной работы в команде. Если вы ищете работу в строительной отрасли, важно знать о различных типах и методах забивки свай.

В этой статье мы расскажем, что такое сваи, опишем, когда инженеры их используют, обрисуем в общих чертах, как работают различные методы свай, и перечислим распространенные типы свай.

Связанный: Как получить работу на стройке

Что такое свай?

Забивка свай — это процесс бурения фундамента в земле для придания большей структурной прочности слабому грунту под ним. Забивка свай подготавливает землю к переноске тяжелых грузов, таких как новый дом, офисный комплекс, дорога или другой объект инфраструктуры.

Сваи обычно представляют собой длинные столбы, сделанные из дерева, стали или бетона. Его форма, окружность и вес могут варьироваться в зависимости от условий почвы и требований проекта.Например, сваи могут нести подъемную нагрузку для поддержки более высоких конструкций, таких как небоскребы. В этом случае инженерам необходимо учитывать опрокидывающие силы от ветра или волн. По сути, свайные фундаменты работают, распределяя вес тяжелой конструкции по более широкой площади поверхности.

Связанный: Что такое управление строительными проектами?

Когда использовать свайный фундамент в строительстве

При использовании свайного фундамента в строительстве необходимо учитывать несколько факторов.Их основная цель — обеспечить безопасность и прочность грунта, прежде чем рабочие построят что-либо наверху. Вот несколько ситуаций, когда использование системы свайного фундамента может быть необходимо:

  • При высоком уровне грунтовых вод

  • Когда большая нагрузка надстройки требует дополнительной поддержки

  • Другие типы фундаментов дороже или невозможно

  • Когда грунт на небольшой глубине сжимаем

  • Когда есть возможность размыва из-за его расположения вблизи русла реки или берега моря сооружение

  • Когда выемка грунта на требуемую глубину невозможна из-за плохого состояния грунта

  • Когда становится невозможно поддерживать траншеи фундамента сухими с помощью откачки или любым другим способом

типы, используемые в строительстве?

Перед тем, как инженеры-строители смогут сделать выбор между типами свай, им необходимо оценить условия строительной площадки, такие как почва, климат и другие соответствующие факторы. Им также необходимо будет проконсультироваться с архитекторами, чтобы понять масштаб своего инфраструктурного проекта. Используя эту информацию, они могут подготовиться к строительным задачам и выбрать наиболее подходящий тип свай. На данном этапе их целью является использование свайного типа, который повышает долговечность и структурную целостность фундамента под их постройкой.

Ниже описаны три распространенных метода использования типов свай в строительстве:

Связанные: самые высокооплачиваемые строительные работы

1.Фундаменты с забивными сваями

Бетон, сталь и древесина являются наиболее распространенными материалами, используемыми для изготовления свай для метода фундамента с забивными сваями. Бетонные сваи изготавливаются заранее, до прибытия на строительную площадку. Точно так же подрядчики заказывают сборные стальные и деревянные сваи, которые они могут бурить прямо в почву с помощью сваебойного молота. В зернистых почвах эти сваи вытесняют равный объем почвы, помогая почве стать более твердой. Это уплотнение почвы увеличивает ее плотность; и, следовательно, его несущая способность.

Однако этот метод строительства не подходит для водонасыщенных илистых грунтов с плохой дренажной способностью. Влажное состояние препятствует уплотнению почвы при бурении забивных свай. На самом деле это оказывает противоположное влияние на почву, поскольку снижает ее способность выдерживать большие нагрузки.

2. Фундаменты монолитные свайные

Фундаменты монолитные используют бетонные сваи. Вместо того, чтобы привозить сборные сваи на строительную площадку, рабочие сверлят отверстия в земле, помещают внутрь стальную арматуру, а затем вместо этого заливают отверстие бетоном.Это позволяет им адаптировать глубину фундамента в соответствии с потребностями проекта и использовать сваи меньшего диаметра, чем те, которые используются для фундаментов с забивными сваями.

3. Фундаменты с комбинированными сваями

Фундаменты с комбинированными сваями сочетают в себе технологии забивных и монолитных свай. Таким образом, он сохраняет преимущества каждого метода.

Сначала рабочие вбивают в землю стальную оболочку того же диаметра, что и свая. Далее в оболочку заливают бетон для закрепления фундамента.Это распространенный метод, который инженеры используют для нагромождения воды.

Связанные материалы: Управление строительством: функции и этапы

Типы свай

При определении наилучшего типа свай для проекта инженеры-строители учитывают ряд факторов, в том числе: Угол, под которым должна быть установлена ​​свая

  • Экологические проблемы, которые затрагивают местных жителей

  • Вот восемь основных типов свай, которые могут рассмотреть строители:

    Опорные сваи

    несущие сваи опираются на слой прочного грунта или горной породы.Инженеры проектируют сваи такого типа для передачи большой нагрузки здания через сваю на прочный слой. По сути, это колонна, которая прорезает слабый слой земли, так что конструкция может оставаться вертикальной при поддержке самого прочного слоя под ней.

    Висячие сваи

    Висячие сваи цилиндрические. Они используют всю свою высоту для передачи сил, создаваемых зданием, в почву. В случае висячей сваи величина нагрузки, которую может выдержать свая, прямо пропорциональна ее длине.Это также означает, что на большей глубине свая может удерживать больший вес.

    Буронабивные сваи

    Буронабивные сваи должны быть вбиты в землю, чтобы сформировать отверстие, которое рабочие могут позже заполнить заливным бетоном. Преимущество этого типа свай заключается в том, что они устанавливаются на место, а это означает, что буронабивные сваи чрезвычайно надежны. В строительных проектах в городах используются буронабивные сваи, потому что процесс установки приводит к меньшей вибрации по сравнению с другими методами.

    Забивные сваи

    Для забивания забивных свай требуется большое усилие.Этот тип свай распространен для фундаментов, которые имеют несвязные грунты или грунты, содержащие много загрязняющих веществ.

    Винтовые сваи

    Винтовые сваи выглядят как большие стальные шурупы, которые необходимо вкручивать в землю с помощью аналогичных круговых движений обычных шурупов, чтобы прикрепить их к другим поверхностям, например к дереву.

    Деревянные сваи

    На протяжении тысячелетий инженеры использовали деревянные сваи в строительстве. Деревянные сваи изготавливаются за пределами площадки и устанавливаются методом забивки.Они представляют собой высокоэкономичное, безопасное и эффективное решение для фундамента временных и постоянных сооружений.

    Стальные сваи

    Строители устанавливают стальные сваи с помощью ударных или вибрационных молотов, которые могут пробить прочный грунт и скалу. В зависимости от поддержки, которая требуется вашему проекту, стальные трубчатые сваи также бывают разных размеров.

    Бетонные сваи

    Бетонные сваи обычно используются в морских строительных проектах, таких как мосты, нефтяные вышки и плавучие аэропорты. Это современный инструмент, который эффективно выдерживает вертикальные структурные нагрузки и нагрузки от боковых волн. Его часто используют для стабилизации сложного ландшафта из-за того, как свая реагирует и распределяет нагрузки по свае.

    Откройте для себя лучшие ресурсы Indeed для строителей, включая советы по карьере, образцы резюме, быстрые ссылки для поиска работы и многое другое.

    Свайные фундаменты на слабых грунтах


    Ветряные мельницы Oceanic в основном используют свайные фундаменты. Фото: Энергетическая компания Vattenfall; Стокгольм, Швеция .

    Доктор Доминик Ассимаки работает с численными методами в сейсморазведке и геофизике, включая прямое моделирование динамической нелинейной реакции грунта, взаимодействия грунт-конструкция и рассеяния в гетерогенных средах, а также обратные задачи. Она работает доцентом кафедры инженерии геосистем в Школе.

    Постановка задачи
    Свайные фундаменты в основном применяются для сооружений, опор и площадок, сооружаемых на рыхлых или слабых грунтах, склонных к разжижению и боковому растеканию при сильных землетрясениях. В наиболее широко используемом на практике подходе к проектированию свайных фундаментов в разжижаемых грунтах жесткость свай, оцениваемая для жестких, неразжижаемых участков, равномерно масштабируется через эмпирические коэффициенты, учитывающие снижение сопротивления грунта при землетрясениях из-за разжижения. В результате прогнозируемая реакция свай в рыхлых водонасыщенных грунтах является масштабированной копией реакции свай в жестких грунтах. Однако данные полевых и лабораторных экспериментов ясно показывают, что между ними существуют значительные различия и что в существующих моделях отсутствуют фундаментальные аспекты поведения свай в разжижаемых грунтах.

    Уникальный подход
    Чтобы преодолеть разрыв между широко используемыми эмпирическими моделями и вычислительно затратными численными моделями, исследовательская группа доктора Ассимаки разработала макроэлемент для динамического анализа свай в разжижаемых грунтах. Этот макроэлемент отражает фундаментальную физику реакции насыщенного гранулированного грунта на динамическую нагрузку, такую ​​как расширение и просачивание, сохраняя при этом эффективность упрощенных подходов к анализу проблем динамического основания. Компоненты макроэлементов были разработаны с использованием трехмерного полносвязанного анализа методом конечных элементов (КЭ) и подтверждены центрифужными и полевыми экспериментальными данными. Моделирование КЭ, используемое для параметрического исследования и калибровки макроэлемента, было сначала проверено с использованием полевых данных экспериментов по разжижению, вызванному взрывом. Кроме того, новый механический элемент был интегрирован в платформу конечных элементов с открытым исходным кодом OPENSEES, широко используемую международными сообществами специалистов по сейсмостойкости.Он также использовался в финансируемом NSF проекте по оценке сейсмической опасности и смягчению последствий разжижения в сооружениях на набережной порта.

    Огромный потенциал воздействия
    Макроэлемент сваи доктора Ассимаки совершенствует современное состояние техники, эффективно обеспечивая реалистичные прогнозы смещения сваи в разжижаемых грунтах. Это обеспечит надежные и экономичные проектные решения для критически важных инфраструктурных проектов, таких как фундаменты мостов, береговые сооружения и высотные здания. В настоящее время команда доктора Ассимаки использует макроэлемент в качестве строительного блока для новых механических моделей взаимодействия почвы и конструкции фундаментов стационарных морских ветряных турбин. Ожидается, что оффшорная ветровая электроэнергия станет основным источником энергоснабжения США. Однако коммерциализация чрезвычайно затратна из-за затрат на фундамент ветряных турбин. Одни только фундаменты могут составлять до 25% от общей стоимости ветряной электростанции. На сегодняшний день в США нет стандартов для проектирования фундаментов в оффшорной ветроэнергетике, но Др.Ассимаки работает над тем, чтобы изменить это. Она и ее команда исследователей предполагают, что макроэлементы для фундаментов морских ветряных турбин приведут к экономически эффективным проектным решениям на рынке возобновляемых источников энергии. Ожидаемые европейские партнерства предоставят данные о производительности и эксплуатационные данные для калибровки и проверки моделей, что даст ее исследованиям огромный потенциал для воплощения этого видения в жизнь.

        Дополнительная информация:
        http://www.geoquake.gatech.edu/.
     

       
    Слева направо, Др.Ассимаки определяет исследовательские эксперименты и результаты; повреждение причала, поддерживаемого сваями, из-за разжижения и бокового распространения во время землетрясения Мауле магнитудой 8,8 в 2010 г. в Чили.
    Фото: Geer Association.


    Детальная прогрессирующая деформация вокруг сваи в несвязном полностью насыщенном грунте. Нижняя правая деформация показывает осадку вблизи фундамента из-за разжижения, вызванного сваями.

    Функция и значение свайного фундамента | ООО «Граунд Инжиниринг»

    Свайный фундамент применяют, когда верхний слой грунта недостаточно прочен, чтобы выдержать вес вертикальных конструкций. Свайный фундамент гарантирует, что здание стоит на прочном фундаменте, а свая находится в самой прочной части грунта или грунта.

    Тип свайного фундамента, который будет использоваться, зависит от отчета об исследовании грунта. Уровень погружения сваи зависит от характера грунта под верхним слоем. Свая должна проходить более слабые слои и опираться на прочный скальный фундамент, чтобы обеспечить прочное основание возводимому на грунт зданию.

    Свайный фундамент состоит из двух основных компонентов: ростверка и одинарных или двойных свай. Свая принимает на себя нагрузку зданий и передает ее самому прочному слою грунта. Концевая опора сваи опирается на скальную породу или тяжелый несущий слой грунта. Сваи второго типа, висячие, вставляются и благодаря трению распределяют вес здания на прилегающий грунт или грунт под верхний слой грунта.

    Буронабивные сваи устанавливаются внутри отверстия в земле путем заливки бетоном конструкции из стальных труб и стержней.Армированный бетон придает прочность свае. Длина шурфа зависит от характера грунта

    Сваи представляют собой тонкие бетонные сваи, уходящие в грунт на глубину 15 м и более. Отчет об исследовании грунта определит характер строительства сваи. Свая может быть бетонной, деревянной или стальной в зависимости от требований. Затем сваи вставляются, бурятся или вбиваются в землю и закрываются колпаком.

    Свайный фундамент придает прочность вертикальной конструкции.Это придает безопасность, надежность и защищенность вертикальным конструкциям. Процесс свайного фундамента следует отчету об исследовании грунта, и все процедуры, связанные со свайным фундаментом, выполняются в соответствии с отчетом о грунте.

    В функции свайного фундамента входит передача нагрузки вертикальной конструкции на наиболее прочную часть грунта. Дополнительная конструкция должна повысить безопасность здания.

    Глава 5 — Свайные фундаменты

    Руководство по основам

    от Caltrans

    5-1 Введение

    Свайные фундаменты применяют, когда подстилающие грунты не способны противостоять нагрузкам от конструкции.Сваи укладываются в землю через некачественные материалы, чтобы опираться на грамотные грунты. Сваи либо вбиваются в землю, либо просверливаются отверстия и заливаются железобетоном. Сваи передают нагрузку за счет опирания на прочный материал или за счет трения между грунтом и сваей (трение по поверхности)

    Свайные фундаменты можно разделить на два основных типа: свайные сваи и сменные сваи. Сваи смещения представляют собой сваи, которые вбиваются в землю или вибрируют и смещают окружающий грунт во время установки.Замещающая свая — это свая, которая устанавливается или сооружается в ранее пробуренной скважине и заменяет вынутый грунт. Глава 7 «Забивные сваи» содержит информацию о смещаемых сваях. Главы 6, Забивные сваи с просверленными отверстиями; Глава 9, Навозоудаляющие сваи; и Глава 10, Колонны опор, содержат информацию о замене или монолитных сваях. В главе 13 «Микросваи» содержится информация об альтернативных сваях и микросваях, которые могут представлять собой комбинацию замещающих и замещающих свай.

    Забивные сваи представляют собой конструкционные колонны со связями, которые забиваются, толкаются или иным образом вдавливаются в грунт. На протяжении веков были разработаны два типа свайных фундаментов для поддержки конструкций на почве плохого качества: сваи и столбы. Сваи используются чаще и представляют собой сваи малого диаметра, которые работают группами. Фундаменты для пирсов имеют большой диаметр и, как правило, работают независимо. Они завоевали популярность за последние несколько лет, так как ведут себя очень хорошо сейсмически. Сваи/пирсы могут быть классифицированы как висячие сваи, концевые несущие сваи или их комбинация.Они также могут обеспечить боковую устойчивость фундамента. Висячие сваи могут передавать как растягивающие, так и сжимающие усилия на окружающий грунт.

    5-2 Технические характеристики

    Спецификации для свай содержатся в Стандартных спецификациях1. Специфические для проекта требования и изменения Стандартных спецификаций включены в Специальные положения. Контрактные планы и стандартные планы являются дополнительными контрактными документами, необходимыми для свайных работ, и описывают, какие сваи и куда идут для каждой конструкции. Как правило, в контрактных планах описывается предполагаемый тип сваи, указанная высота (отметки) острия и минимальное номинальное сопротивление. Спецификации контракта содержат конкретные требования к проекту в отношении того, как выполнять работу. Эти документы также включают конкретные требования к таким видам деятельности, как предварительное бурение насыпи, нагрузочные испытания и другие элементы, характерные для проекта. Например, если предполагается сложное вождение, проектировщик может предусмотреть возможность использования либо стальных Н-образных свай, либо сборных железобетонных свай.Когда этот вариант прописан в контракте, Подрядчику разрешается выбрать наиболее экономичный вариант. Если спецификации, допускающие варианты, не включены в контракт, то переход с одного типа сваи на другой не может быть произведен без заказа на изменение контракта и согласования с Проектировщиком.

    Подробная информация о различных классах типовых свай содержится в стандартных планах, а подробная информация о нетиповых или нестандартных сваях представлена ​​в контрактных планах. Стандартные планы также предоставляют варианты и альтернативные детали для различных классов свай.Обратите внимание, что разные классы свай не взаимозаменяемы. Например, когда указаны сваи класса 140, Подрядчик может выбрать любой из вариантов, показанных в стандартных планах для свай класса 140, но не может выбрать вариант из другого класса свай, например, класса 90 или 200. Иногда проектировщик может принять решение об исключении некоторых альтернатив для данного класса свай. В этой ситуации исключенные альтернативы будут отмечены в специальных положениях или планах контрактов.

    Стандартные технические условия содержат общую информацию о свайных работах.Это включает в себя особенности подачи, тип материалов, обеспечение качества, строительные процедуры, измерения и оплату. Помните, что Специальные положения и планы контрактов имеют приоритет над Стандартными планами и Стандартными спецификациями. По этой причине крайне важно, чтобы все контрактные документы были тщательно проверены заблаговременно до начала работы, а несоответствия устранены до начала работы.

    5-3 Сваи монолитные

    Версия Стандартных спецификаций 2010 г. определяет 3 различных типа монолитных свай (CIP).Они следующие:

    1. Бетонные сваи с просверленным отверстием (CIDH).
    2. Скальные муфты для бетонных свай CIDH.
    3. Забивные стальные обечайки, заполненные бетоном и арматурой.

    Первый тип обычно известен как свая с просверленными отверстиями (CIDH). Второй тип представляет собой сваю CIDH, забуренную в скалу. Иногда для возведения одной сваи используют комбинации двух и более типов монолитных свай. Это может произойти, когда мягкие материалы, такие как глина, покрывают горные породы.Для первых двух типов могут использоваться постоянные или временные стальные кожухи. Третий тип предполагает установку стальной оболочки, удаление грунта внутри стальной оболочки и последующее заполнение железобетоном. Стальные оболочки увеличивают структурную мощность сваи, в то время как стальные оболочки обычно не имеют конструктивной ценности и используются только для облегчения строительства.

    Версия Стандартных спецификаций 2006 года определяет четыре (4) различных типа монолитных свай.Они следующие:

    1. Стальные оболочки, постоянно забиваемые до требуемой номинальной прочности и проникновения и заполненные бетоном.
    2. Стальные кожухи, стационарно установленные до необходимого прохода и заполненные бетоном.
    3. Просверленные отверстия, заполненные бетоном.
    4. Скальные гнезда, заполненные бетоном.

    Первые два типа предполагают установку постоянного стального кожуха или оболочки, удаление грунта внутри кожуха и последующее заполнение железобетоном.Стальные оболочки увеличивают конструкционную способность сваи, в то время как предполагается, что кожухи не имеют конструкционной ценности и используются только для облегчения строительства. Третий тип обычно известен как стопка CIDH. Последний тип представляет собой сваю CIDH, забуренную в скалу. Иногда для возведения одной сваи используют комбинации двух и более типов монолитных свай. Это может произойти, когда мягкие материалы, такие как глина, покрывают горные породы. Для этих двух типов могут использоваться постоянные или временные стальные кожухи.

    Забивные сваи

    изготавливаются из железобетона, залитого в отверстия, пробуренные в земле до заданной высоты острия. Диаметры обычно варьируются от 12 до 168 дюймов, а длина — от 10 футов до более чем 200 футов. Они удовлетворительно подходят для подходящего материала и, как правило, более экономичны, чем большинство других типов свай. Они особенно выгодны там, где вибрация при забивке свай может повредить прилегающую инфраструктуру, например, трубопроводы или здания.Геологические образования грунта, в которые бурятся скважины, должны сохранять свою форму во время бурения и бетонирования, а также не должны присутствовать грунтовые воды.

    Если есть опасения по поводу наличия грунтовых вод, может потребоваться использование спецификаций метода вытеснения навозной жижи. Забивные сваи более подробно обсуждаются в Главе 6 «Забивные сваи» и Главе 9 «Сваи вытесняющего типа». Стопки с особым вниманием, например, для изменяемых знаков сообщений (CMS), обсуждаются в главе 13 «Микростопки».

    5-4 забивные сваи

    Забивные сваи обычно бывают трех разных типов: (1) бетонные, (2) стальные и (3) деревянные. Общее описание каждого типа приведено ниже. Забивные сваи более подробно обсуждаются в Главе 7 «Забивные сваи».

    Таблица 5-1. Типы забивных свай

    ТИП СВАЙ ОПИСАНИЕ
    Забивные сваи – бетон Забивные бетонные сваи бывают разных размеров, форм и способов изготовления.В поперечном сечении они могут быть квадратными, восьмиугольными, круглыми, сплошными или пустотелыми. Эти сваи обычно имеют диаметр от 10 до 60 дюймов и состоят из сборного предварительно напряженного бетона.

    У Caltrans есть стандартные детали для стыковки сборных железобетонных свай, но это сложная, трудоемкая и дорогая процедура. Следовательно, это почти исключает использование сборных свай там, где требуются чрезмерно длинные сваи для обеспечения необходимой несущей способности.

    Стоимость единицы бетонных свай обычно ниже, чем стоимость стального эквивалента.Но эта стоимость часто компенсируется потребностью в более крупном кране и молоте для обработки более тяжелой сваи. Это особенно актуально, когда нужно забить небольшое количество свай.

    Забивные сваи – стальные Стальные сваи включают профильные сваи и трубчатые сваи. Сваи структурной формы обычно используются для свай меньшей грузоподъемности, показанных на стандартных планах. Трубчатые сваи обычно используются для свай большой емкости. Секция трубы является стандартной альтернативой для свай 90 и 140 классов конструктивной формы, но используется редко.

    Хотя стальные сваи относительно дороги в пересчете на фут, они имеют ряд преимуществ. Стальные сваи конструкционной формы имеют размеры от HP 8 x 36 до HP 14 x 117 катаной формы или могут состоять из листов конструкционной стали, сваренных вместе. Они изготавливаются из высокопрочной и коррозионностойкой стали. Они могут проникнуть в коренную породу, где другие сваи будут разрушены при забивке. Тем не менее, даже со сваями типа «Н» необходимо соблюдать осторожность, когда приходится сталкиваться с длительной жесткой забивкой, так как кончики свай могут быть повреждены или предполагаемый путь проникновения сваи может резко отклониться.Использование усиленного наконечника на свае иногда может предотвратить этот тип повреждения. Благодаря малому весу и относительной простоте сращивания они полезны там, где необходимо проникнуть в неустойчивый материал на большую глубину, прежде чем достичь желаемого несущего слоя, и в местах, где для уменьшения зазоров требуется использование коротких секций. Они полезны там, где сваи должны быть расположены близко друг к другу, чтобы нести большую нагрузку, потому что они перемещают минимальное количество материала при забивке.

    Сваи из стальных труб имеют размеры от 10 до 120 дюймов в диаметре, от толстостенных труб, которые забиваются непосредственно молотком, до тонкостенных или ступенчато-конических труб, которые забиваются с помощью оправки. Стальная оболочка может иметь плоское дно или быть заостренной, а может быть ступенчато-конической или равномерного сечения. Сваи из стальных труб могут быть заполнены или не заполнены железобетоном.

    Детали сращивания показаны на стандартных планах и планах контрактов для контрактов, разрешающих использование стальных свай. Работы по сварке свай требуют подачи и утверждения Плана контроля качества сварки. Требования к Плану контроля качества сварки указаны в спецификациях контракта2.

    Иногда Н-образные сваи должны быть забиты ниже указанной отметки вершины, прежде чем будет достигнуто номинальное сопротивление забивке. Это может представлять собой административную проблему (затраты), если длина, пройденная ниже указанной высоты конца, значительна. Для решения этой проблемы обычно используются стальные проушины, приваренные к сваям. Этот вопрос подробно рассматривается в Памятке по строительству мостов 130-5.0, Стальные проушины двутавровых свай.

    Забивные сваи – деревянные Необработанные деревянные сваи могут использоваться для временных конструкций, ограждений, отбойников и подобных работ; и в капитальном строительстве, где это разрешено спецификациями контракта. Их также иногда используют для строительства эстакад, хотя предпочтительны обработанные сваи. Деревянные сваи трудно удлинить, их трудно закрепить в фундаменте, чтобы противостоять подъему, и они могут быть повреждены, если их забивать неаккуратно. Деревянные сваи также имеют максимально допустимую несущую способность 90 тысяч фунтов, в то время как большинство структурных свай рассчитаны как минимум на 140 тысяч фунтов.

    5-5 Микросваи и альтернативные сваи

    Микросваи в настоящее время используются, когда спецификации контракта разрешают их использование.Можно использовать микросваи стандартной конструкции или патентованные системы микросвай. На момент публикации спецификации альтернативных свай переписывались, и в настоящее время нет утвержденных альтернативных систем свай. Дополнительную информацию см. в Главе 13, Микросваи, и в Приложении D, Колонна сваи и ствол сваи типа I.

    Винтовые сваи – зеленая альтернатива бетонным фундаментам

    Если последнее десятилетие чему-то нас и научило, так это тому, что многое из того, что делали наши предки, было гораздо лучше для окружающей среды и нас в целом, чем современные технологии.

    Кажется, это верно даже в случае инженерно-геологических работ и строительства фундаментов.

    Винтовые сваи или свайный фундамент впервые получили известность в конце 19 го века и стали одной из самых известных форм фундамента, используемых во всем мире. Это было просто, быстро, эффективно и не требовало альтернатив, таких как бетон.

    Если вы не знакомы с винтовой сваей, то это довольно простой, но очень эффективный механизм.По сути, это винт, который вкручивается в землю с помощью какого-то землеройного оборудования с гидравлическим приспособлением. На одном конце сваи находится винт или спираль, а другой крепится к зданию. Эта форма системы крепления к грунту работает с различными грунтовыми условиями и зданиями всех форм и размеров.

    Однако одним из основных преимуществ является то, что свайная система или винтовая свая является гораздо более экологичной альтернативой обычному типу фундамента, для которого обычно требуется бетон.

    Реальность бетонных фундаментов

    Производство, транспортировка и использование бетона оказывает сильное воздействие на окружающую среду. Цементная промышленность является одним из крупнейших источников парниковых газов на планете, кроме того, производство и использование бетона вызывает ряд других проблем, включая эрозию почвы, загрязнение воды и наводнения.

    Производство бетона также требует использования различных неприятных ингредиентов, а транспортировка бетона также создает проблемы для окружающей среды.

    В качестве альтернативы винтовая свая является гораздо более экологичной альтернативой, поскольку она требует лишь части производства, части транспортных расходов и не создает проблем эрозии почвы, которые создает альтернатива.

    Установка фундамента

    Установка бетонного фундамента является тяжелой задачей, требующей большого количества очень тяжелой техники.

    В то время как традиционные фундаменты требуют значительного перемещения грунта и удаления излишков грунта с площадки, сваи этого не требуют.Это значительно экономит на транспортных расходах и снижает.

    Кроме того, необходимо привезти материалы для заливки фундамента. Это означает, что грузовики снова используются для перевозки сотен или тысяч тонн готовой бетонной смеси на площадку. Кроме того, для заливки и выравнивания пространства используется больше машин, чтобы бетон мог правильно схватиться — это довольно интенсивная работа с огромным углеродным следом.

    Свайный фундамент является гораздо более экологичной альтернативой и не требует использования большей части тяжелой техники, как бетонный фундамент.

    Кроме того, если необходимо удалить фундамент дальше по линии, винтовые сваи можно легко извлечь из земли.

    Проект

    Винтовые сваи также требуют гораздо меньше времени для установки, что сокращает сроки реализации проекта. В свою очередь, для их установки также требуется гораздо меньше людей, чем для традиционного фундамента. Меньшее количество людей означает меньшее потребление энергии и меньший углеродный след. На видео можно посмотреть, как устанавливаются винтовые сваи.

    Этот процесс также безопаснее, чем тот, который используется для установки бетонного фундамента, что означает меньший риск для рабочей силы. Конечно, следует упомянуть и о снижении затрат на все вышеперечисленное.

    Бетонные фундаменты имеют свое место, однако винтовые сваи могут использоваться для большого объема фундаментных работ в современном строительстве. Они предлагают гораздо более экологичную альтернативу традиционным методам, а также дешевле и, таким образом, становятся все более популярными в последнее десятилетие или около того.

    Как и многие другие вещи, кажется, что некоторые из старых методов, которые мы использовали, являются самыми экологичными и часто менее эффективными.

    .

    LEAVE A REPLY

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *