Классификация свайных фундаментов: Виды свайных фундаментов (типы, классификация)

Виды свайных фундаментов: классификация, типы, устройство

Содержание

1. Предназначение
2. Способы погружения свай
3. Используемые материалы
4. Сваи из древесины
5. Сваи из железобетона
6. Свайное фундаментное основание, виды опор
7. Монолитные
8. Буронабивные
9. Металлические
10. Винтовая свая
11. Классификация ростверков
12. Заключение

Такие основания являются подземными конструкциями с удлиненными формами. Могут располагаться группой либо обособленными элементами, устанавливаться вертикально или наклонно. Определенные виды свайных опор забиваются в почву, некоторые – ввинчиваются, вдавливаются или опускаются. Есть и набивная категория. Любой из способов отличается правилами монтажных работ, материалами, используемыми для изготовления, применением в определенных условиях. Сегодня рассмотрим, какие бывают виды свайных фундаментов.

Предназначение

Прежде, чем начать изучать виды свайных фундаментов и классификацию свай, необходимо узнать их основное предназначение. Их устанавливают под фундаментную основу, чтобы нагрузочные воздействия передавались на почву, а несущая возможность основания увеличивалась.

Свайные фундаменты считаются долговечными, простыми в устройстве, расходы на их возведение достаточно приемлемы.

Способы погружения свай

Независимо от используемых материалов, свайные опоры бывают висячими или в форме стоек. Первый вариант используется на проблемных почвах, залегающих на большую глубину. По ним нагрузочные воздействия передаются за счет нижних концов и трения, возникающего между землей и боковыми стенками. А стойки своими нижними концами опираются на прочную почвенную основу, воспринимающую нагрузку.

Свайные конструкции по способам установки взаимосвязаны и делятся на определенные типы:

• забивные – устанавливаются при помощи ударных воздействий молотом, вибраторов или агрегатов вдавливания. Используют такой вариант установки, если в непосредственной близости отсутствуют другие сооружения, способные дать усадку от сотрясений почвы;
• пустотелые сваи-оболочки – установка в грунт выполняется вибрацией, с дальнейшим замещением извлеченного грунта раствором;

• буровые – выполняется бурение скважины, устраивается каркас из стальной арматуры, заливается бетон;
• набивные – скважина готовится обжатием почвы, заполняется бетоном;
• винтовые – установка выполняется завинчиванием в землю.

Используемые материалы

Рассматривая классификацию свай и свайных фундаментов, важно знать, из каких материалов изготавливаются опорные элементы.

Сваи из древесины

Устройство свайных фундаментов из этого материала применяется под легкие дома, масса которых на каждый квадратный метр не превышает нормативное значение.

Как правило, возводится такое основание под времянки и хозпостройки, кафе, автомойки. К данным сооружениям не предъявляются повышенные требования по согласованиям, как в случаях с капитальными объектами.

Деревянные сваи различаются по пиломатериалам и бывают:

• сосновыми;
• еловыми;
• дубовыми;
• из кедра или лиственницы.

Выбираются прямые бревна, зачищаются. Длина свай может составлять 4.5 – 16 м, в диаметре – 20 см. Если предстоит выполнить большое заглубление, то максимально разрешается наращивать не более четырех элементов. Нижняя часть затачивается конусообразно длиной в полтора – два ствольных диаметра.

Если грунт плотный или содержит камни, на нижний участок фиксируется стальной башмак. Верхний торцевой участок оснащается металлическим кольцом, чтобы исключить деформирования во время вбивания.

До начала установки деревянные сваи обрабатываются специальными составами, защищающими от гниения, обжигаются. В качестве дополнительной меры их покрывают креазотом либо осмолкой, обертывают бандажами антисептического действия.

Для столбов фундаментной основы готовят скважины, диаметр которых в полтора раза превышает аналогичный параметр свай. В качестве нижней опоры используют камни либо бетонный раствор. Завершив установку свай, их закапывают и плотно трамбуют. Если все технологические требования соблюдены, деревянная свая прослужит вам не менее двух десятков лет.

Сваи из железобетона

Этот вид свай для фундамента бывает в форме готовых балок либо заливается в опалубку, установленную в подготовленной скважине.

Свайные конструкции бывают круглыми или многоугольными, концы снизу заострены. Параметр длины – до 16 м, диаметр – от 200 до 400 мм.

Особой популярностью пользуются сваи с квадратными сечениями, так как считаются менее трудоемкими и самыми технологичными в производстве.

Свайное фундаментное основание, виды опор

Свайный фундамент – это разновидность оснований, создаваемая группой свай, соединенных в верхних точках балкой либо ростверком. Одна свая удерживает гораздо меньшую нагрузку по отношению к массе надземной части сооружения. В связи с этим опорные элементы формируются в группы.

Монолитные

Перед забивкой опоры в грунте готовится скважина полутораметровой глубины, в не и вставляется столб. На необходимую глубину опору вбивают молотом или копром, заполняя свободное пространство бетонной смесью.

Полые железобетонные сваи состоят из отдельных звеньев, соединение которых выполняется сварным способом либо с помощью болтов. В нижней части таких опор остается грунт, верхняя – заливается раствором, чтобы получить связку с фундаментной основой.

Буронабивные

Рассматривая типы свай и виды свайных фундаментов, следует упомянуть про конструкции, которые изготавливаются на строительной площадке.

Это буронабивные опоры, для подготовки которых выполняется следующий алгоритм действий:

• в почве готовится скважина, глубина которой соответствует аналогичному параметру сваи. Грунт с этой целью бурят или пробивают. В первом случае стенки скважины укрепляют обсадными трубами либо раствором глины. Как только будет достигнута нижняя отметка, пространство для основания расширяется специальным приспособлением, установленным на штанге для бурения;
• в подготовленную скважину опускается труба из рубероидного материала, устанавливается каркас из четырех арматурных прутьев, перевязанных горизонтально;
• все свободное пространство заливается бетонной смесью, которая уплотняется при помощи вибратора.

Металлические

В данном случае роль свай выполняют трубы, швеллер, двутавровые балки. Изредка проводится предварительная подготовка, во время которой швеллера свариваются таким образом, чтобы получилась труба с квадратным сечением.

Встречаются стальные сваи с незамкнутыми сечениями, изготовленные из уголка, двутавра или рельса.

Металлические опоры используются в том случае, когда нет возможности для установки опорных элементов из железобетона. Дело в том, что по мере погружения в почву сталь проще нарастить.

Такой вид опор отличается высоким показателем прочности, что придает процессу забивки их в грунт облегчение. Если опоры с небольшим поперечным сечением, то их можно без проблем вбивать в почву, содержащую камни.

Винтовая свая

Особый вид свай для фундамента – винтовые опоры, изготовленные из металла. Они более экономичны и технологичны, гарантируют высокий уровень прочности, представляют собой трубы, оснащенные снаружи лопастями.

Главными достоинствами винтовых опор являются:

• отсутствие в необходимости проведения земляных работ;
• возможность ведения строительства на участках со сложными рельефами и слабыми грунтовыми составами;
• легкость в пристраивании;
• отличный показатель несущей способности;
• нет процесса усадки;
• возможна установка возле коммуникационных линий и при любых погодных условиях;
• длительный эксплуатационный период.

Свайный фундамент такой классификации применяется на участках со слабыми почвами, отличающихся влажностью, подвижностью и промерзаниями. Подвальное помещение по такому фундаменту устроить не получится, но данный недостаток отмечается для любого вида свайного основания.

Выбирая винтовые сваи, рекомендуется обращать внимание на определенные факторы:

• в качестве основы используются новые стальные трубы, обработанные пескоструйными агрегатами и покрытые антикоррозийными составами. Толщина стенок – от 4 мм, лопастей – от 5 мм;
• наружная сторона сваи гладкая, стыковочные швы отсутствуют, лопасти отличаются правильностью форм;
• к сварным швам предъявляются особые требования, чтобы при заглублении в почву в местах соединений не происходили разрывы.

Различают несколько видов винтовых свайных опор:

• литые – отличаются высоким показателем прочности в местах соединения лопасти и трубы;
• сварные – лопатки навариваются на опору;
• комбинированные – монтаж выполнен из двух элементов – лопасти и конусной части.

Винтовая опора не устанавливается на скалистом участке, но оборудование для подобного монтажа существует.

Классификация ростверков

При обустройстве свайных фундаментов используют разные виды ростверков, чтобы оптимально снизить стоимость работ и не уменьшить функциональность основания.

Классификация ростверков свайных фундаментов:

• ленточный – балка, уложенная по периметру объекта и под стены;
• плитный – представлен плитой, используется в случае, если свайные опоры размещаются по всей площади объекта.

Кроме этого, различают следующие разновидности ростверков:

• сборный – деревянные, железобетонные балки, металлический профиль;
• сборно-монолитный – монтаж выполняется из железобетонных элементов, имеющих специальные замки. Заключительным этапом сборки считается замоноличивание;
• монолитный – изготовление выполняется на строительной площадке за счет заливки раствора в опалубку.

Заключение

Строительство объектов на свайных фундаментах позволяет воплощать в реальность сложные задания за счет простых и доступных методов. С помощью свай возможно освоить подземное пространство на любом почвенном участке.

Классификация свайных фундаментов и железобетонных свай заводского изготовления

Свайные фундаменты Свайные фундаменты обычно включают сваи и соединяющий их ростверк, но в ряде случаев ростверк может отсутствовать. Сваи в фундаментах под стены зданий обычно располагаются параллельными рядами (обычно в 1…4 ряда в зависимости от погонной нагрузки и несущей способности принятых свай). При восприятии сосредоточенных нагрузок от отдельных опор сваи располагаются «кустами» (чаще всего по 4…12 свай). Если несущая способность свай достаточно высока или сосредоточенная нагрузка мала, можно ограничиваться одной сваей под опору («односвайный фундамент»). В частности, при нагрузках на опору менее 300кН очень эффективными могут быть сваи-колонны, выполняющие одновременно функции фундамента и колонны.

Ростверки выполняются из монолитного, реже сборного железобетона. Если ростверк опирается непосредственно на грунт, он называется низким если между ним и грунтом остается зазор – высоким. В ряде случаев могут быть наиболее эффективными безростверковые свайные фундаменты: на сваях монтируются железобетонные наголовники (на строго заданных отметках), и надземные конструкции опираются непосредственно на них.

рис. 8.1. Свайные конструкции

а — с высоким ростверком; б — с низким ростверком; 1 — сваи; 2 – ростверк

Последние десятилетия разработано много новых конструкций свайных фундаментов, которые экономически более эффективны, чем традиционные типы, но чаще всего сложней их.

В настоящее время сваи изготовляются в основном из железобетона. В отдельных случаях могут использоваться другие материалы (дерево, сталь), но это бывает редко. В мировой практике известно около 500 видов свай, однако, широкое применение имеют лишь очень малая их часть.

Существуют различные классификации свай, среди которых в первую очередь следует назвать разделение свай по месту их изготовления:

• сваи, изготовляемые на заводе, доставляемые в готовом виде на строительную площадку, и погружаемые в грунт забивкой, вибрированием или вдавливанием (такие сваи обычно называют «забивными» независимо от способа погружения)

• сваи, изготовляемые непосредственно на строительной площадке (с использованием специальных машин и монолитного бетона).

В нашей стране наибольшее распространение получили предварительно изготовленные (забивные) сваи, что в значительной мере связано с суровыми климатическими условиями нашей страны, а также с общей ориентацией строительной отрасли быв. СССР на сборный железобетон.

За рубежом сваи, изготовляемые на строительной площадке, используются шире, чем готовые сваи, погружаемые забивкой или другими способами.

Монтаж свайных фундаментов сокращает примерно на 80% объём земляных работ по сравнению с ленточными фундаментами, а также снижает количество используемого бетона примерно на 40%.

Необходимость понижения уровня воды на участке и затраты для подготовки основания под свайные фундаменты в принципе отпадает.

Различаются сваи по таким параметрам:

по конфигурации сечения;

материалу изготовления;

по несущим нагрузкам;

по направленности;

по расположению;

по способу устройства и прочим параметрам

Располагаться в земле сваи могут в вертикальном или наклонном положении.

Сечение свай может иметь форму круга, квадрата, многоугольника или быть полыми.

– по форме поперечного сечения – рис 11.4 (а, б, в – типовые)

– по форме продольного сечения

– по способу армирования на сваи:

1) с ненапрягаемой арматурой и с предварительно напряженной продольной арматурой

2) с поперечным армированием и без него

По несущим нагрузкам сваи подразделяются на:

сваи-стойки, оказывают давление на грунт, передавая ему все нагрузки, действующие на сваю.

висячие, оказывают давление на грунт своими боковыми гранями за счет силы трения между сваей и грунтом.

По расположению в плане фундамента сваи могут быть одиночными для отдельных колонн, кустовыми, ленточными для возведения стен и в виде целого свайного поля.

В строительстве крупных объектов сваи  и свайные фундаменты погружаются в грунт  разными способами:

забивкой;

бурозабивкой;

буроопусканием;

завинчиванием;

вибропогружением;

вдавливанием;

с подмывом в нижней части сваи грунта, комбинированным – электростатическим, виброударным и другими.

Ударным способом, в основном, забиваются сваи при помощи сваебойных установок. Для такого метода подходят все грунты, кроме скальных пород. Вдавить сваю в грунт можно, только если он по своей структуре мягкий.

Вибрацией погружают сваи, если на участке грунты влажные, пластичные или сыпучие.

Винтовые сваи можно использовать на грунтах любой структуры. Здесь, кроме силы вдавливания, используется сила вращения. Конструкция сваи своим внешним видом напоминает огромный шуруп, так как на металлической полой трубе приварено винтовое ребро, заостренное книзу.

В жилищном  малоэтажном строительстве свайный фундамент забивной практически не применяется. Его с успехом заменяет фундамент из буронабивных свай, которые устраиваются непосредственно на месте строительства. Для этого в размеченных местах бурят скважины, в которые устанавливают арматурные каркасы и заливают бетон необходимой марки.

Если в месте устройства свай грунт сыпучий, то в скважину вставляется рубероидная или толевая рубашка. Иногда устанавливают обсадную трубу, которую после застывания бетона вынимают из скважины, или оставляют в земле, тем самым повышая прочность залитой сваи.

Свайный фундамент | Классификация свайных фундаментов | Методы установки свай

17 марта 2017 г. 4 октября 2016 г. Namita

Свайный фундамент. Свайные фундаменты — это фундаменты глубокого заложения, которые используются, когда на площадке имеются слабые неглубокие несущие слои, что требует передачи нагрузки на более глубокие слои либо за счет трения, либо за счет торцевой опоры. Фундаменты обеспечивают поддержку конструкций, передавая нагрузку на скалу или слои грунта, которые имеют достаточную несущую способность и подходящие характеристики осадки. Существует очень широкий спектр доступных типов фундаментов, которые подходят для различных применений. Фундаменты классифицируются в основном как неглубокие фундаменты и глубокие фундаменты.

свайный фундамент

Фундаменты мелкого заложения используются там, где нагрузка, создаваемая конструкцией, невелика по сравнению с несущей способностью поверхностных грунтов. Глубокие фундаменты необходимы там, где несущая способность поверхностных грунтов недостаточна для восприятия возложенных на них нагрузок и поэтому они передаются более глубоким слоям с высокой несущей способностью.

Свайные фундаменты представляют собой глубокие фундаменты, образованные длинными тонкими столбчатыми элементами. Они состоят из двух компонентов: ростверка и одиночной или групповой сваи. Свайные фундаменты в основном используются для передачи нагрузок от надстройки через слабые сжимаемые слои или воду на более прочный, более компактный, менее сжимаемый и более жесткий грунт или горную породу. Этот тип фундамента используется для больших сооружений, а также в ситуациях, когда грунт не подходит для предотвращения чрезмерной осадки.

Свайные фундаменты классифицируют по несущей способности свай, материалу конструкции свай и типу грунта.

Классификация на основе

нагрузки передачи:

Концевые опорные сваи (остроконечные)

Они передают большую часть своих нагрузок на несущий слой (который может быть плотным песком или камнем). Большая часть несущей способности сваи выводится из конечной опорной точки.

Опорная свая

Висячие сваи:

Они передают свою нагрузку через слои, через которые проходят сваи, в основном через поверхностное трение (трение кожи) с окружающими грунтами. При этом сваи забиваются на такую ​​глубину, что сопротивление трения, развиваемое сбоку свай, равняется нагрузке, приходящейся на сваи.

Висячая свая

Классификация на основе

Материал Конструкция свай:

Деревянные сваи:

Древесина может быть использована для изготовления временных свай, а также для постоянных в регионах, где древесина легко и экономически доступна. Он наиболее подходит для укладки длинных связных свай и укладки под насыпями.

Стальные сваи: 

Сталь можно использовать как для временных, так и для постоянных работ. Они подходят для перемещения и забивки свай большой длины. Их относительно небольшая площадь поперечного сечения в сочетании с высокой прочностью облегчает проникновение в твердый грунт. Если он въезжает в почву с низким значением pH, может возникнуть риск коррозии, которую можно устранить смоляным покрытием или катодной защитой.

Установка стальных свай

Бетонные сваи:

Бетон применяют для изготовления сборных железобетонных свай, монолитных и предварительно напряженных железобетонных свай. Предварительно напряженные бетонные сваи становятся все более популярными, чем обычные сборные, поскольку требуется меньше армирования.

бетонные сваи

Композитные сваи: 

Когда свая состоит из комбинации различных материалов в одной свае, она называется композитной сваей. Например, часть сваи, установленной над грунтовыми водами, может быть подвержена нападению насекомых и гниению. Поэтому, чтобы избежать этого, бетонные или стальные сваи используются выше уровня грунтовых вод, а древесина устанавливается ниже уровня грунтовых вод.

Составная свая из бетона и дерева

 

Классификация на основе

влияния грунта :

Забивные сваи:

земля. Может существовать составляющая движения грунта в вертикальном направлении. Поэтому забивные сваи считаются сваями смещения.

Различные поперечные сечения, используемые для стальных свай

Буронабивные сваи:

В этом процессе пустота образуется путем бурения или выемки грунта перед забивкой сваи в землю. Сваи могут быть изготовлены путем заливки бетона в пустоту. Бурильные сваи относятся к сваям без смещения.

В свайных фундаментах процесс установки и методы установки так же важны, как и процесс проектирования. При проектировании свай следует тщательно выбирать метод установки и оборудование, чтобы избежать повреждения сваи.

Способы забивания свай (смещаемые сваи)

Падающий вес:  Молот, вес которого примерно равен весу сваи, поднимают на подходящую высоту и отпускают для удара по оголовку сваи.

Забивка свай с помощью молота

Вибрация:  Амплитуда вибрации, используемая здесь, должна быть достаточной, чтобы нарушить поверхностное трение о стороны сваи. Это лучше всего подходит для песчаных или гравийных почв.

Забивка (только для микросвай):  Для установки забивных свай используются гидравлические домкраты, которые вдавливают сваи в грунт

Гидроструйная обработка:  Чтобы облегчить проникновение свай в песок или гравий, можно использовать водоструйную очистку.

Методы бурения (неподвижные сваи)

Шнековый бур (CFA):  Если при забивке свай одновременно происходит бурение и заливка, то они называются сваями CFA. Здесь оборудование состоит из мобильного базового носителя, оснащенного полым шнеком основного шнека, который вращается и забивается в землю для получения необходимой глубины забивки. Этот метод особенно эффективен на мягком грунте.

Непрерывный шнековый процесс

Расширение:  Это особый тип буронабивных свай, который используется для использования несущей способности соответствующих пластов за счет увеличения основания. Почва должна быть в состоянии стоять открытой без поддержки, чтобы использовать эту технику.

Инструмент для бурения в открытом положении

Отрицательное поверхностное трение

Когда засыпка или нагрузка помещается на сжимаемый грунт, происходит уплотнение. Когда сваи забиваются в грунт до завершения консолидации, грунт смещается вниз относительно сваи. Движение грунта вниз вызывает поверхностное трение между сваей и окружающим грунтом, что называется отрицательным поверхностным трением. Он также может развиваться из-за снижения уровня воды в сжимаемых грунтах, таких как глина, ил и мягкая почва, а также из-за увеличения стресса.

Отрицательное поверхностное трение

 

Типы свайных фундаментов, классификация, когда используется свайный фундамент

Содержание

Свайный фундамент

Свайный фундамент вертикальных элементов, известных как сваи.

Свая представляет собой тонкий конструктивный элемент, изготовленный из стали, бетона или дерева. Свая либо забивается в почву, либо формируется на месте путем выкапывания ямы и заполнения ее бетоном. Эти сваи могут быть деревянными, бетонными или стальными.

Этот тип фундамента обычно используется, когда твердые слои доступны на большой глубине и залегание неровное, или верхний слой почвы имеет плохую несущую способность, или имеются большие колебания уровня подпочвенных вод, или верхний слой почвы имеет экспансивную природу. Свайный фундамент передает нагрузку как через трение, так и через подшипник.

когда предпочтительнее использовать свайный фундамент

• Нагрузка от пользовательской конструкции большая и распределяется неравномерно.
• Сооружение расположено на берегу моря или русла реки, когда на фундамент может воздействовать размывающее действие воды. Следовательно, они полезны в морских сооружениях.
• Фундамент свайный для использования под сооружения в местах, где вблизи фундамента предполагается строительство каналов, глубинных дренажных линий и т.п.
• Верхний слой почвы имеет низкую несущую способность.
• Строительство ростверка или ростверка, скорее всего, очень затратно или практически невозможно.
• Уровень грунтовых вод высок, поэтому откачка воды из открытых траншей для мелкозаглубленного фундамента затруднена и неэкономична.

Classification of pile foundation

Piles foundation are two types

• According to material
  • Concrete piles
  • Timber piles
  • Steel piles
  • Composite piles
• According to function
  • Bearing piles
  • Friction сваи
  • Шпунтовые сваи

Бетонные сваи

Бетонные сваи состоят из бетона. Это сборные и монолитные сваи. Сборные железобетонные сваи изготавливаются на заводе, а затем вбиваются в землю в нужном месте.

Сборные железобетонные сваи, обычно армированные стальной проволокой. Обычно они имеют поперечное сечение от 30 до 50 см и длину до 20 м. В нижней части сваи предусмотрен литой стальной башмак.

Сваи деревянные

Деревянные сваи готовят из просушенной древесины. Обычно они имеют круглую форму, а диаметр варьируется от 20 до 50 см.

Длина в основном 20 брус диммируемая. Дно заточено. Внизу железный башмак, а вверху колпачок.

Эти сваи находятся ниже постоянного уровня грунтовых вод, иначе они разлагаются из-за грибков и насекомых. Эти сваи в настоящее время неэкономичны.

Сваи стальные

Сваи стальные могут быть из 1 или полой трубы. Им очень легко управлять из-за небольшой площади сечения.

Сваи забивные с открытым концом. Почва внутри трубы вытесняется сжатым воздухом. Затем эти сваи залиты бетоном.

Стальные сваи в основном используются в качестве несущих свай. Стальную трубу нельзя использовать в качестве фрикционной сваи, так как она имеет меньшую доступную площадь поверхности и гладкость поверхности.

Композитные сваи

Композитные сваи представляют собой композиты из дерева и бетона. Деревянные сваи более долговечны под водой.

Свая, состоящая из деревянной секции для нижней части и бетонной секции для верхней части.

Соединение деревянно-бетонного профиля, предназначенное для восприятия сил, действующих на него при забивке соседних свай.

По назначению Свайный фундамент

Несущие сваи

Эти сваи забиваются в твердый слой. Они передают нагрузку конструкции на нижний твердый слой. Эти сваи практически действуют как колонны. Эти сваи раньше воспринимали вертикальные нагрузки на своих концах.

Висячие сваи

При очень рыхлых или мягких грунтах на значительную глубину, когда применяют висячие сваи. Трение развивается по поверхности сваи от окружающего грунта. Нагрузка на конструкцию уравновешивается возникающим трением.

Не нужно забивать такие сваи до жестких грядок. Поверхность ворса делают шероховатой для увеличения трения кожи.

Шпунтовые сваи

Шпунтовые сваи обычно представляют собой тонкие сваи. Они производят плиты из бетона, дерева и стали. Эти сваи вбиваются в землю либо для разделения элементов, либо для остановки просачивания воды, они не предназначены для восприятия вертикальной нагрузки.

Классификация шпунтовых свай Фундамент

• Бетонные шпунтовые сваи
• Стальные шпунтовые сваи
• Деревянные шпунтовые сваи

Бетонные шпунтовые сваи

Эти шпунтовые сваи всегда изготавливаются предварительно отлитыми, а арматура используется в качестве предварительного проектирования. Квадратные или прямоугольные сваи забиваются рядом друг с другом, образуя непрерывную стену. Ширина каждой единицы варьируется от 50 см до 60 см, а толщина варьируется от 2 см до 6 см.