Металлические сваи для фундамента, за исключением металлического шпунта, широкого применения не получили из-за большого расхода металла. Их изготовляют из прокатной тали разных профилей, из бывших в употреблении рельсов, двутавровых балок, швеллеров и из профильной стали.
Металлические сваи для фундамента погружаются без острия.
Одиночные сваи из рельсов и двутавровых балок, которые находят применение при устройстве крепления котлованов, сбиваются через 1 —1,5 м друг от друга, а промежутки между ними заполняются деревянными брусьями или досками, которые заводятся между сваями по мере разработки котлована.
При сооружении фундаментов мостовых опор, крупных зданий и промышленных корпусов ‘в качестве несущих свай иногда применяются стальные двутавровые балки, особенно в тех местах, где могут встретиться прослойки прочных грунтов.
Недостатком металлических свай для фундамента является их подверженность ржавлению, Для предупреждения ржавления сваи покрывают различными составами (асфальтовым лаком).
Трубчатые сваи обладают следующими достоинствами: сравнительно небольшим весом (в три раза легче железобетонных); большой прочностью и жесткостью, которые исключают их разрушение или повреждение в процессе транспортирования и забивки; практически неограниченной глубиной забивки, так как отдельные звенья по ходу работы соединяются на муфтах или электросваркой.
Рис. 1. Металлические шпунтовые сваи
а — плоские; б — корытные; в — зетовые; г — фасонная шпунтовая свая для поворота стенки под прямым углом
Обычно применяются стальные трубы диаметром от 30 до 60 см со стенками толщиной 10—14 мм. Сваи диаметром меньше 30 см применять нецелесообразно, так как их несущая способность невелика и мало отличается от несущей способности деревянных свай.
Металлические стальные сваи иногда погружаются с закрытым нижним концом, имеющим коническое острие, которое изготовляется из листовой стали такой же толщины, что и стенки сваи, и крепится электросваркой. Во многих случаях сваи (особенно сваи большого диаметра) погружаются без острия.
Для повышения прочности и увеличения срока службы после забивки сваи заполняются пластичным бетоном, который, затвердев, составляет одно целое с трубой. Такие сваи получили название трубобетонных.
Стальные шпунтовые сваи с водонепроницаемым замковым соединением применяются для устройства, ограждений глубоких котлованов и перемычек при строительстве гидротехнических сооружений
Различают следующие основные типы замковых соединений стального шпунта (рис. 2):
кулачково-обоймовые — на одной грани шпунтовой сваи имеется кулачок, а на другой — обойма, в которую входит кулачок соседней сваи; двойные кулачково-обоймовые — на каждой грани сваи имеется обойма, одна из лапок которой является и кулачком, входящим в такую же обойму соседней сваи;
Рис. 2. Типы замковых соединений стального шпунта
лапчатые (рис. 2,в) на каждой грани шпунтовой сваи лапка является одновременно и обоймой, и кулачком.
Двойные кулачково-обоймовые замки образуют менее плотный замок, но допускают значительно больший угол поворота одной сваи относительно другой, достигающий 24°, что очень важно при образовании криволинейного очертания шпунтового ряда.
Кулачково-обоймовые и лапчатые замковые соединения образуют более плотный замок, но допускают угол поворота, не превышающий 10—15°.
Шпунтовые сваи плоского профиля применяются главным образом для сооружения ограждений ячеистой конструкции: корытного — для устройства противофильтрационных завес; зетового для сооружения подпорных стен и причальных сооружений.
Стальной шпунт изготовляется длиной 12—25 м. По особому заказу может изготовляться шпунт большей длины.
Шпунтовые сваи, называемые просто стальным шпунтом, широко применяются при устройстве ограждений глубоких котлованов и перемычек, при строительстве набережных, причалов, плотин, волноломов и других гидротехнических сооружений.
Стальной шпунт применяется в виде отдельных рядов или замкнутых контуров, называемых ячейками.
Металлическая шпунтовая свая представляет собой широкую (до 400 мм) пластину pис. 1, иногда плоскую, а иногда фигурную-корытообразную или ветообразную).
Боковые кромки пластины снабжены пазами и гребнями, которые называются замками. Последние устроены таким образом, что две смежные свая могут быть соединены между собой только путем надвигания одной на другую с торца; при сближении боковых сторон соединения замков не происходит.
Замки делаются с таким расчетом, чтобы смежные сваи могли слегка поворачиваться одна относительно другой без нарушения прочности и водонепроницаемости соединения; это особенно важно при забивке шпунтовой стенки по кривой или ломаной линии.
Водонепроницаемость шпунтовой стенки сваи обусловливается тем, что при просачивании воды сквозь замковые соединения в их извилинах оседают мельчайшие частицы грунта, которые в короткий срок уплотняют эти соединения. Чем длиннее путь просачивания воды сквозь замковые соединения, тем выше водонепроницаемость стенки.
Стальной шпунт обычно изготовляется длиной от 12 до 25 м. У металлических шпунтовых свай обычно не делают косого среза внизу, как у деревянных.
При забивке в грунт необходимо предотвратить возможность очень плотного примыкания шпунтин друг к другу, чтобы не получить наклона шпунтовой стенки.
Рис. 2. Комбинированная свая Гидроспец-фундаментстроя (предложение Э. Г. Годес)
1 — деревянная свая; 2 — железобетонная труба, 3 — металлический заершенный штырь 18 мм; 4 — бетонная пробка (бетонируется на месте или заготавливается вместе с трубой.
Это достигается срезом в обратном направлении, благодаря чему при забивке шпунтины будут стремиться немного раздаться в стороны. Достоинством металлического шпунта, помимо сказанного, является возможность многократного применения одного и того же шпунта.
Комбинированные сваи, как правило, со стоят из 2 частей: нижней — деревянной и верхней — бетонной или железобетонной. Примером такой сваи является комбинированная свая (рис. 2). Встречаются иногда комбинированные сваи, состоящие из деревянной нижней части и металлической — верхней.
Погружение таких комбинированных свай осуществляется обычными способами. Слабым местом комбинированных свай является стык между деревянной сваей и верхней бетонной или железобетонной. Обычно стык является непрочным. При наличии грунтовых вод нижняя деревянная свая всегда забивается ниже наинизшего уровня грунтовых вод.