9.4. Железобетонные сваи и сваи-оболочки

Наибольшее применение в различных областях строительства получили железобетонные сваи.

Сваи сплошного сечения. В жилищно-гражданском строительстве при малых нагрузках используют железобетонные сваи с ненапряженной арматурой длиной от 3 до 16 м, квадратного сечения от 200х200 до 400х400 мм. В промышленном строительстве применяют сваи с предварительно напряженной арматурой длиной от 3 до 20 м, квадратного сечения от 200х200 до 400х400 мм (рис. 9.5).

В некоторых случаях при погружении сплошных железобетонных свай с обычной прутковой арматурой в них появляются трещины значительно меньше и в процессе забивки сваи не разрушаются. Это качество особенно важно при забивке свай в грунты с химически агрессивной средой и при работе в суровых климатических условиях.

Применение свай с предварительно напряженной арматурой позволяет сократить расход бетона до 15-20% и металла до 50-60% по сравнению со сваями, армированными обычной арматурой. Замена в предварительно напряженных сваях прутковой арматуры высокопрочной проволокой позволяет получить еще большую экономию металла и снизить стоимость самих свай. Номенклатура железобетонных свай с обычной и предварительно напряженной арматурой приведена в табл. 9.1.

Рис. 9.5. Конструкции сплошных железобетонных свай квадратного сечения:

а – с обычной арматурой; б – с предварительно напряженной арматурой

Железобетонные сваи изготавливают на заводах и полигонах. Армирование свай необходимо, чтобы придать им достаточную прочность 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 квадратного сечения применяют сваи квадратного сечения с круглой полостью (рис. 9.6, а). Благодаря наличию сквозной полости масса сваи и соответственно расход бетона снижают до 40%. Для погружения таких свай можно применять копры меньшей грузоподъемности. Полые сваи изготавливают сечением 200х200 и 300х300 мм, при этом диаметр круглой полости соответственно равен 180 и 220 мм.

Таблица 9.1

Номенклатура железобетонных свай сплошного сечения с обычной

и напряженной арматурой

Тип арматуры	Длина сваи, м	Сечение сваи, см	Марка бетона	Масса сваи, кг
Ненапряженная	3,0 – 7,0	20 х 20	200	0,31 – 0,71
	3,0 – 8,0*	25 х 50	200	0,48 – 1,27
	3,0 – 7,0	30 х 30	200	0,72 – 1,62
	8,0 – 12,0	30 х 30	300	1,84 – 2,74
	8,0 – 16,0**	35 х 35	300	2,50 – 4,95
	13,0 – 16,0	40 х 40	300	5,28 – 6,45
Напряженная	3,0 – 7,0	20 х 20	300	0,31 – 0,71
	3,0 – 8,0	20 х 20	300	0,48 – 2,29
	3,0 – 10,0	20 х 20	300	0,72 – 1,62
	11,0 – 15,0	20 х 20	400	2,50 – 3,41
	8,0 – 20,0	20 х 20	300	2,50 – 6,13
	16,0 – 20,0	20 х 20	400	6,45 – 8,04

* - марка бетона для свай длиной 8,0 м – 300

** - марка бетона для свай длиной 13,0 м и более 400

Пустотелые железобетонные сваи квадратного сечения применяют в малоэтажном жилищно-гражданском и сельскохозяйственном строительстве (устройство опор под технологические трубопроводы) при расчетных нагрузках на сваю не более 20–25 т.

В сваях квадратного сечения прочность бетона и стали используется не полностью, поэтому применяют также трубчатые сваи (рис. 9.6, б). Их изготавливают в заводских условиях звеньями длиной 2–6 м. Звенья свай можно стыковать заранее попарно или наращивать в процессе погружения. Трубчатые сваи применяют в жилищно-гражданском и промышленном строительстве. Обычно диаметр таких свай составляет 400–700 мм.

Рис. 9.6. Конструкции полых железобетонных свай:

а – квадратного сечения с круглой полостью; б – трубчатые

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

Трубчатые сваи бывают с открытым и закрытым нижним концом.

В сваях с открытым нижним концом полое пространство по мере их погружения заполняется грунтом, который, уплотняясь, образует грунтовое

ядро и в отдельных случаях несколько увеличивает несущую способность свай.

В сваях-оболочках диаметром 1,5–2 м по мере их погружения грунт извлекают из внутренней полости сваи, и затем полость заполняют бетонной смесью, сто позволяет передавать на такие сваи значительные нагрузки от сооружений.

В сваях с закрытым нижним концом используют специальные наконечники (рис. 9.7) в виде металлических или железобетонных башмаков, которые после погружения сваи остаются в грунте и не извлекаются.

Рис. 9.7. Конструкция железобетонного наконечника для свай

с круглой полостью

Трубчатые сваи по сравнению с квадратными сваями сплошного сечения вследствие большого диаметра и большой несущей способности позволяют уменьшать число свай под зданием, а в отдельных случаях – заменять кусты свай одиночными.

В последние годы применяют составные железобетонные сваи (квадратного и трубчатого сечения). Составные сваи представляют собой соединенные между собой элементы свай (длиной от 3 до 10 м).

Элементы можно соединять посредством специальных вкладышей (рис. 9.8, а) или с помощью сварки (рис. 9.8, б). Использование составных свай-стоек (рис. 9.9), взамен коротких висячих свай, позволяет при большой толщине слабых грунтов значительно сэкономить бетон свай и ростверков,снизить расход арматуры и сократить трудовые затраты на возведение фундамента. Составные сваи погружают в грунт с помощью легких копров.

Рис. 9.8. Соединение составных трубчатых свай:

а – с помощью вкладыша; б – сваркой: 1 – верхнее звено; 2 – вкладыш;

3 – нижнее звено; 4 – закладной уголок; 5 – сварной шов

Железобетонные сваи в условиях агрессивных грунтовых вод подвержены коррозии, поэтому для зашиты свай применяют метод пропитки или метод покрытия их поверхности антикоррозионными материалами. Первый метод защиты более эффективен, так как пропиточный материал проникает на некоторую глубину в толщу бетона и нарушение изоляции в процессе забивки практически исключаются.

При втором методе защиты железобетонные сваи пропитывают нефтяными битумами, петролатумом и смесью битума с петролатумом.

Пропиточные материалы, содержащие большое количество смол и асфальтов (асфальт, гудрон), наряду с достаточной проникающей способностью обладают повышенной кислотостойкостью.

Рис. 9.9. Нижнее звено составной сваи квадратного сечения:

а – со сварным фланцем; б – с болтовым фланцем: 1 – наконечник;

2 – арматурный каркас, 3 – сварной фланец, 4 – закладной уголок,

5 – рабочая арматура, 6 – болтовой фланец, 7 – отверстие для болта

На торце каждой сваи при изготовлении наносят несмываемой краской марку сваи и дату изготовления. Каждая партия свай, поставляемая заводом-изготовителем, сопровождается паспортом, в котором указывают их

марку, количество свай в партии, отпускную прочность бетона свай, результаты испытания свай на трещиностойкость и т.п. Допускаемые отклонения от проектных размеров свай не должны превышать 30 мм (по длине) для свай длиной до 10 м и 50 мм для свай длиной более 10 м; по длине секций составных свай-оболочек 30 мм; по ширине поперечного сечения составных железобетонных свай 5 мм. Уменьшение поперечного сечения железобетонных свай не допускается.