Архив рубрик: Без рубрики

Шпунтовые сваи

Шпунтовые сваи (рис. 1) не пользуются для ограждения котлованов и устройства подпорных стенок, поэтому после забивки они должны представлять сплошную стенку без зазоров между сваями. При глубине забивки не более 3 м применяются дощатые шпунтовые сваи, для изготовления которых употребляют обыкновенные чисто обрезные доски толщиной не менее 4 см. Для больших глубин применяют шпунтовые сваи из брусьев или бревен.

Чтобы превратить обыкновенное бревно в бревенчатую шпунтовую сваю, его прежде всего надо опилить «на два канта», так чтобы две противоположные стороны бревна были параллельны по всей длине. Если это не сделать, то забитые параллельно дрг другу сваи вследствие сбежистости бревен соприкоснувшись комлями, образуют межу собой расширяющийся к вершинам просвет и непроницаемость шпунтовой стенки не будет достигнута.

После выравнивания сваи приступают к «нарубке» гребня. Для этого на выровненной стороне бревна отбивают шнуром две параллельные линии. Расстояние между ними и есть толщина будущего гребня; обычна оно делается равным 14 — 13 диаметра свай (рис. 1, а).

После этого выбирают древесину по обе стороны гребня до тех пор, пока последний не будет иметь высоту, равную его ширине.
Поверхность гребня должна быть тщательно выровнена и сглажена, т. к. неровности заусеницы будут препятствовать скольжению гребня по пазу соседней сваи. Чтобы избежать поломки гребня при перевозке и забивке сваи, углы его обыкновенно притупляют, стесывая фаской на 1—2 см.

Для получения паза на противоположной гребню стороне отбивают две линии и выбирают между ними древесину. Глубину образуемой таким образом канавки доводят до величины немного боьшей, чем высота гребня. Ширина паза должна немного превышать ширину гребня, для того чтобы он мог свободно двигаться в пазу.

В настоящее время шпунтовые сваи, как правило, изготовляются на лесопильных заводах на фрезерных станках. Иногда при отсутствии готового шпунта и для неответственных сооружений применяются накладные гребни. Накладной гребень делается отдельно от сваи из бруска надлежащего сечения и затем набивается на выровненную поверхность сваи гвоздями. Этот способ прощает работу и дает довольно значительную экономию древесины.

Однако он имеет существенный недостаток — во время забивки шпунта накладные гребни часто отходят от тела сваи, образуя просветы и нарушая плотность шпунтовой стенки. Кроме того, накладные гребни легко ломаются при забивке. Брусчатые шпунтовые сваи (рис. 1, б) из­готовляются так же, как и круглые. Шпунт деревянных свай делается различной формы: трехгранный (острый или тупой), прямоугольный, трапециевидный. Трехгранный шпунт (рис. 7) прост в изготовлении, но при малейшем расхождении шпунтин треугольник гребня выдвигается из паза и образует канал, через который может просачиваться грунт.

Прямоугольная форма гребня шпунта допускает некоторую неплотность прилегания шпунтин друг к другу. При гребне и пазе, имеющих прямоугольное сечение, сваи могут несколько отойти друг от друга, причем плотность шпунтовой стенки от этого не нарушится. Кроме того, в воде лес разбухает, так что гребень плотно заполняет все сечение паза.

Шпунтовые сваи заостряют только на две грани (рис. 1, в). Для того чтобы во время погружения свая плотно прижималась к смежной, уже забитой свае, на ее острие делают специальный косой срез. При погружении сваи грунт, раздвигаемый ее острием, давит на плоскость среза и прижимает забиваемую сваю к ранее забитой. Кроме того, для предотвращения заполнения паза грунтом шпунтовые сваи забиваются по ходу забивки гребнем вперед.

Для ускорения работ при слабых грунтах деревянный шпунт забивается пакетами из двух—трех штук, плотно сплоченных чрез 1—2 м скобами длиной,15—25 см и толщиной 8— 12 мм, вбитыми в тело шпунта под углом 45° в разных направлениях, чтобы препятствовать сдвигу одной шпунтины относительно другой. Для свободного прохода шпунта через направляющие схватки скобы должны бытьзабиты впотай. Шпунтовые сплотки заостряют так же, как и одиночные шпунты, косой срез делают только один — на крайней свае.
Более легкие Шпунтовые сваи изготовляются из досок толщиной 40 мм и более, в зависимости от длины сваи и нагрузки на нее.
Для ориентировки и выборе размеров шпунта служит табл. 1.

Выборка пазов и гребней в дощатых шпунтах производится обычно на специальном станке. Профили гребня дощатого шпунта, так же как и брусчатого, бывают различными. Наиболее употребительна треугольная форма.

Применяется еще трехслойный шпунт. Средняя доска, немного сдвинутая в сторону, представляет гребень, а образовавшаяся при этом с другой стороны выемка является пазом. Сложенные таким образом доски выверяются и скрепляются гвоздями. Заострение дощатой шпунтины делается как описано выше.

Если шпунтовые сваи забиваются в твердый грунт на значительную глубину, острие сваи защищается башмаком. Башмак делается из листовой стали, согнутой под углом, равным углу заострения сваи.

Устройство деревянных свай из сосны, лиственницы или дуба

Для устройства основания капитальных зданий и сооружений применяются деревянные сваи из сосны, лиственницы или дуба

Лес должен быть здоровым, несухостойким, мелкослойным, смолистым, несучковатым, зимней рубки. Бревна для свай должны быть прямыми; искривление ствола сваи более 1% ее длины (в одной плоскости) не допускается, сбег бревен не должен превышать 1% от длины сваи.
Сваи следует пропитывать антисептиком (например, креозотом).

Подготовка сваи к забивке

Рис. 1. Характер заострения концов свай
а — на три грани; б — на четыре грани; в — свая со стальным башмаком

Подготовляя сваи к забивке, необходимо с бревен снять кору, стесать наросты и сучки. Сваи заостряют на три или на четыре грани
(рис. 1) с притуплением острия для предохранения его от смятия. Вершина заострения должна находиться строго по оси, иначе свая при забивке будет уклоняться в сторону. На концы свай, забиваемых в грунты с включениями крупного гравия, прослоек слабой скалы и т. п., надевают стальные башмаки.

Башмак представляет собой стальное острие (имеющее квадратную плоскость, на которую опирается свая) с четырьмя лапами из полосовой стали (от 60×6 до 80X8 мм), которые укрепляются на свае гвоздями. На голову сваи, предварительно стесанную слегка на конус, плотно насаживается бугель, изготовленный из полосовой стали толщиной 10—15 мм, шириной 40—75 мм.

Бугель предохраняет голову сваи от сильного размочаливания и раскола. Верх головы сваи должен быть срезан строго перпендикулярно оси, в противном случае от ударов свайного молота свая будет отклоняться от проектного положения.

Длина сваи должна быть увеличена на 0,2 м против проектной для запаса на срезку верхнего конца сваи при размочаливании головы в процессе забивки.
Если есть необходимость, сваи наращивают.

При стыковании необходимо соблюдать следующие требования:

• по длине сваи не должно быть более одного стыка;
• толщина сваи в стыке должна быть не менее 20 см;
• повреждения антисептированной поверхности не допускаются;
• стык сваи после погружения должен находиться не менее чем на 2 м ниже поверхности грунта;
• стыки смежных свай должны располагаться на расстоянии не менее 0,75 м по высоте;
• стык должен быть выполнен так, чтобы обеспечивалось полное опирание торцов сращиваемых отрезков.

Погружение наращенной сваи вибропогружателями не допускается.
Стык сваи может быть:

Рис. 2. Способы стыкования концов свай, а — вполдерева; б — впритык

1. в пол-дерева (рис. 2,а); его укрепляют хомутами из полосовой стали (шириной 60—80 мм и толщиной 6—8 мм);
2. впритык (рис. 1,6); его устраивают, устанавливая в центре сваи штырь (длиной 10—12 см, диаметром 16 мм) и скрепляя стальными накладками из полосовой стали (шириной 80—100 мм и толщиной 8—10 мм) при помощи болтов (диаметром 25 мм).

Сваи для слабых грунтов

Рис. 3. Конструкция сваи для слабых грунтов

Сваи для слабых грунтов (рис. 3) характеризуются тем, что для скорейшего достижения отказа и уменьшения глубины забивки к свае прибалчивают дополнительные бобышки.

Пакетные сваи изготовляют чаще всего из трех соединенных между собой на болтах бревен. Расположение стыков соединяемых бревен делают вразбежку. Паркетные сваи применяют при больших толщах слабых грунтов, для фундаментов с небольшими размерами в плане и при больших сосредоточенных нагрузках. Погружение пакетных свай вибраторами не допускается.

Деревянные шпунтовые сваи для защиты фундаментов

Деревянные шпунтовые сваи применяют для защиты фундаментов сооружений от подмыва и для устройства сплошных ограждающих стенок при копке котлованов в водонасыщенных грунтах.

При глубине котлованов не более 3 м применяют шпунт из досок толщиной 5 см, при глубине более 3 м — шпунт из брусьев толщиной 12—18 см. Шпунтовые сваи (рис. 4) соединяют треугольным или прямоугольным гребнем. Высота и толщина прямоугольного гребня должны быть равными 1/3 толщины бруса.

Рис. 4. Деревянные шпунтовые сваи
а — соединение треугольным гребнем; б — соединение прямоугольным гребнем; в — заострение конца шпунтовой сваи

Сваи ЖБИ изготавливаются из бетона. Бетоном называется искусственный строительный материал, получаемый в результате смешивания цемента с водой, песком и гравием (или щебнем). Образовавшаяся смесь обладает способностью через определенное время затвердевать и превращаться в твердый материал.

Прочность бетона повышается вместе с его возрастом и зависит от соотношения между количеством его составных частей, сорта цемента и ряда других условий.

Под прочностью бетона обычно подразумевают прочность на сжатие, которую он приобретает через 28 дней. Эта прочность определяет марку бетона.

Так, если стандартный кубик размером 20X20X20 см), изготовленный из бетона, может выдержать через 28 дней : нагрузку, равную 200 кг/см2, то такой бетон имеет марку 200. Для изготовления свай жби обычно применяют бетон марок 200—500.

Изделия из бетона изготовляются в особой форме — опалубке, которая заполняется свежеприготовленной бетонной смесью.

Через определенный срок, когда бетон достигнет достаточной прочности (около 70% марки бетона), опалубку разбирают и отформованная в ней бетонная конструкция может быть отправлена на склад готовых изделий. В дело она может быть пущена только при достижении 100-процентной проектной прочности.

Бетон хорошо сопротивляется сжимающей нагрузке и значительно хуже — растягивающей или изгибающей. Чтобы повысить сопротивление бетонного изделия растягивающим и изгибающим усилиям, в него закладывается арматура, т. е. каркас из стальных стержней. Такого рода армированные бетонные изделия называются железобетонными или сваями жби.

В производстве конструкция железобетонных свай показана на рис. 1. Арматурный каркас образуется из продольных стальных стержней диаметром 16—35 мм, расположенных по углам сваи (иногда и посредине сторон) и скрепленных по длине отдельными железными прутьями (хомутами) диаметром от 6 до 8 мм или сплошной спиральной обмоткой.

Хомуты и обмотка скрепляются с продольными стержнями электросваркой или вязальной проволокой. Для удобства подъема свай имеются специальные петли. Чтобы усилить прочность головы и нижнего конца сваи, хомуты в этих частях располагаются ближе друг к другу, а при спиральной обмотке уменьшается шаг спирали. Нижний конец железобетонной сваи имеет четырехгранное заострение.

В производстве для армирования железобетонных свай обычно применяется мягкая сталь марки т. 3, притом в виде круглых стержней. В настоящее время широко применяется арматура периодического профиля. Наличие в ней продольных и поперечных выступов в виде ребер и колец наилучшим образом обеспечивает сцепление арматуры с бетоном, в связи с чем увеличивается прочность сваи в значительной мере снижается возможность появления трещин. Применение арматуры периодического профиля снижает общий расход арматуры в железобетонных сооружениях на 12—15%.

Железобетонные сваи производятся длиной от 6 до 40 м преимущественно квадратной формы с углами, скошенными в виде фасок. Наиболее часто применяются сваи сечением 30X30 и 40X40 см.

Расстояние между арматурой и наружной поверхностью сваи, которое называется защитным слоем, выбирается с таким расчетом, чтобы между хомутами и наружной поверхностью оставалось не меньше 2 см бетона. Если свая будет подвержена действию морской или речной воды, содержащей вредные для бетона соли и кислоты, то защитный слой может быть увеличен до 5 см.

Производство железобетонные сваи на заводах железобетонных изделий или на полигонах, т. е. площадках, оборудованных механизмами и поточными линиями, которые обеспечивают полную механизацию процесса изготовления свай.

На заводах и полигонах для изготовления свай применяется металлическая опалубка — формы, обеспечивающие чистоту поверхности бетона при многократной их оборачиваемости; арматурные каркасы монтируются на специальных станках-автоматах, оборудованных аппаратом для точечной приварки хомутов; укладка бетона и его уплотнение производятся механизированным способом. Наличие пропарочных камер позволяет ускорить процесс твердения бетона.

На небольших объектах и сооружениях, удаленных от крупных промышленных центров, строителям приходится заготовлять производить сваи из железобетона своими силами на полигоне или непосредственно на площадке.
Арматурный каркас для сваи должен быть изготовлен заранее на арматурном дворе. Перед употреблением в дело арматурная сталь очищается металлическими щетками от грязи и ржавчины; на верстаке отгибаются концы стержней.

Арматурные каркасы вяжутся на козлах в такой последовательности: сначала на козлы укладываются два угловых стержня, затем на них навешиваются и закрепляются вязальной проволокой два хомута, в промежутке между крайними хомутами устанавливаются еще несколько хомутов через 1,2—1,5 м; после этого заводятся и привязываются к хомутам остальные стержни; в заключение наматывается и прикрепляется спиральная арматура и приваривается острие сваи.

Готовые каркасы отправляются на склад или укладываются в опалубку. Для создания защитного слоя каркасы несколько приподнимаются над настилом и подвешиваются к планкам, уложенным поверх щитов опалубки.

До бетонирования свай должны быть установлены и закреплены к арматурным каркасам петли, служащие для захвата свай при подъеме и транспортировании. Петли изготовляют из отрезков арматуры толщиной 19—22 мм и ставят на расстоянии 0,2 L от концов сваи, где L — длина сваи.

Рис. 1. Железобетонные шпунтовые сваи;
а — общий вид; б — арматура нижней части сваи; в — арматура головной части; где — сечения сваи внизу, в средней части и у головы

Каждая свая должна бетонироваться в один прием без перерыва; бетонная смесь укладывается от острия к голове и уплотняется вибраторами. По окончании бетонирования на поверхность каждой сваи наносится номер и дата изготовления.
Одновременно с бетонированием обязательно изготовляются контрольные образцы бетона в виде стандартных кубиков, испытанием которых через 7, 14 и 28 дней определяют фактическую прочность свай.

Для твердения смеси в производстве железобетонных свай необходимо обеспечить нормальный температурный режим и влажность. В жаркие дни сваи должны быть покрыты рогожей или слоем опилок и обязательно политы водой во избежание пересыхания бетона и появления в сваях трещин. При температуре ниже +5° бетонирование на открытом воздухе обычным способом не допускается. Для ускорения твердения бетона применяют пропаривание или электропрогрев.

Шпунтовые железобетонные сваи нашли широкое применение при строительстве набережных, укреплении берегов, а также для ограждения котлованов. Очертания железо­бетонных шпунтовых свай, как правило, такие же, как очертания деревянных Ширина свай колеблется от 50 до 60 см, толщина — от 10 до 50 см, а длина — от 6 до 20 м. На рис. 1 приведена конструкция шпунтовой сваи с трапецеидальной формой паза и гребня. Толщина и высота гребня должна
быть меньше ширины и глубины паза, чтобы при вхождении гребня в паз оставались зазоры по 5 мм. Острие шпунтовой сваи имеет длину, равную полуторной ширине сваи.

Шпунтовые сваи армируются подобно одиночным. Разница заключается в том, что поперечная арматура всегда устраивается из хомутов, так как паз и гребень не позволяют обмотать продольные стержни, находящиеся них. Гребень армируется отдельной спиралью или выступами хомутов. Для шпунтовых свай сохраняют свою силу данные, приведенные выше для одиночных свай о подъемных петлях, о марке бетона и т. д.
Железобетонные шпунтовые сваи так же, как и деревянные, забиваются гребнем вперед.

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.

Предварительно напряженные железобетонные сваи и шпунт за последние годы все шире применяются в строительстве. Основная идея предварительно напряженных конструкций состоит в том, что предварительно обжатый бетон получает возможность работать на растяжение и изгиб без образования в нем трещин.

Обжатие бетона достигается предварительным натяжением арматуры, которое может осуществляться двумя способами: до бетонирования сваи и после бетонирования.

В первом случае арматуру натягивают домкратами или электротермическим способом (нагревая арматуру, увеличивают ее длину) и закрепляют ее концы на специальном стенде или в опалубке.

В таком положении свая бетонируется; после того как она наберет 70% проектной прочности, домкраты снимаются и бетон сваи обжимается предварительно натянутой арматурой. Во втором случае бетонируют сваи или шпунт обычным способом, оставляя в теле сваи или шпунта каналы.

После приобретения конструкцией не менее 70% прочности в каналы закладывают арматурные стержни (пучки) и домкратами натягивают арматуру. В каналы нагнетают цементный раствор (процесс этот называется инъекцией).

Рис. 1. Предварительно напряженные сваи
а — с арматурой марки 35ГС и Ст. 5; б — с арматурой из высокопрочной проволоки

После затвердения раствора домкраты снимают и бетон получает обжатие.
Наибольшее распространение имеет первый случай натяжения арматуры, причем обычно применяют высокопрочную проволоку диаметром 5 мм.

Институтом Фундаментпроект разработаны типовые рабочие чертежи (рис. 1) предварительно напряженных свай квадратного сечения от 25X25 до 40X40 см, длиной от 5 до 25 м с арматурой периодического профиля из упрочненной стали марки 35ГС, Ст. 5 и из высокопрочной проволоки.
Предварительно напряженные сваи дают экономию по сравнению с не напряженными сваями в среднем стали на 36% и бетона — на 18%.

Предварительно напряженный шпунт сравнительно мало применялся в строительстве, но в последние годы появились опытные образцы шпунта, которые начали внедряться в производство. Примерами таких предварительно напряженных шпунтов являются плоский шпунт и двутавровый шпунт с полуциркульными очертаниями стенки конструкции ВНИИГС.

Плоский шпунт толщиной от 16 до 35 см и длиной от 5 до 15 м предназначен для промышленного, гражданского и гидротехнического строительства. Шпунт имеет специальную форму гребня и паза, при которой зазор между шпунтами клиновидно сужается от 10—20 мм в плоскости лицевой и тыловой граней до нуля в срединной плоскости, где гребень соприкасается с пазом. Этим достигается грунтонепроницаемость. Шпунт армируется высокопрочной проволокой диаметром 5 мм.

Двутавровый шпунт с полуциркульными очертаниями стенки толщиной oт до 70 см и длиной от 12 до 24 м предназначен для гидротехнического строительства.

Соединение шпунтин между собой осуществляется при помощи стальных труб, которые извлекаются, а образовавшийся канал заполняется бетонной смесью.

Сущность изготовления набивных свай заключается в том, что свая из бетона или железобетона формуется непосредственно на месте ее расположения в сооружении путем предварительного устройства в грунте соответственной полости с последующим заполнением ее бетонной смесью.

Боковая поверхность набивной сваи имеет неправильную форму, так как бетонная смесь, уложенная в скважину, при уплотнении вдавливается в грунт, образуя местные уширения сваи.
В строительной практике применяют различные типы набивных свай, отличающиеся друг от друга способом производства работ. Различают две основные группы:

1. Сваи, при изготовлении которых отверстие (скважина) в грунте образуется путем бурения; к ним относятся следующие:

• а) сваи, бурение скважин для которых производится с применением обсадных труб, извлекаемых по мере заполнения скважины бетоном; они носят название свай Страуса;
• б) набивные сваи, бурение скважин для которых и бетонирование ведутся без обсадных труб с использованием глинистого раствора.

2. Сваи, при изготовлении которых отверстие в грунте образуется погружением стальной трубы с закрытым концом; к таким типам относятся частотрамбованные и вибрированные сваи.

Преимущества набивных свай:

.

• а) исключается возможность повреждения сваи при ее забивке;
• б) отсутствуют сотрясения на месте работ, что может иметь существенное значение для излежащих чувствительных к сотрясениям установок и сооружений;
• в) отпадает необходимость оперировать тяжелыми элементами, в связи с чем и оборудование легкое;
• г) возможно выполнять работу в стесненных условиях, например в подвалах, применяя сборные обсадные трубы из коротких звеньев (2 — 3 м).

Вместе с тем сваи Страуса обладают недостатками:

• а) возможен обрыв бетонного ствола при подъеме обсадной трубы;
• б) значителен расход бетона

На рис. 1 показана схема изготовления сваи Страуса. Цифрами / и // обозначен процесс опускания обсадной трубы при помощи бурения, /// — укладка бетона в обсадную трубу и IV — уплотнение бетона с одновременным подъемом обсадной трубы.
Для образования набивной сваи обычно употребляются обсадные трубы диаметром 400 мм. Длина сваи Страуса составляет от 6 до 12 м. Сваи Страуса нашли широкое применение в промышленном и гражданском строительстве.

Звукоизоляционные материалы — материалы для прокладок и прослоек в перекрытиях и других частях зданий, в фундаментах машин и т. д., для гашения ударных шумов (например от хождения по полу) и вибраций ( от работы машин).

Звукоизоляционные материалы являются эластичные материалы: асбестоцементные, древесноволокнистые, минераловатные плиты, резина, линолеум, натуральная пробка и др. Для гашения вибраций и шумов работающих машин служат также пружинные амортизаторы.

Устройство набивных свай Страуса — сваи с многократно используемой оболочкой, устраиваются в предварительно пробуренных скважинах.
В грунт при бурении погружается стальная обсадная труба, нижний конец которой усилен заваренным кольцом со скошенными краями (ножом). Если конец снабдить зубцами (фрезером), то, поворачивая трубу, можно перерезать и преодолевать включения твердые прослойки в грунте.

Когда из трубы, погруженной до проектной отметки, грунт удален, обсадная труба заполняется жесткой бетонной смесью, которая сильно трамбуется при одновременном извлечении трубы лебедкой с таким расчетом, чтобы в оболочке оставалось бетонной смеси не менее чем на 0,5 м,считая от низа трубы. При постепенном добавлении бетонной смеси и подымании обсадной трубы в грунте образуется свая.

Бетонная смесь, выступающая из-под трубы при трамбовании, проникает в окружающий грунт, причем тем глубже, чем грунт слабее. Получается свая неправильной формы, имеющая достаточное сцепление с грунтом; однако расход бетона весьма значителен, так как при погружении трубы не происходит уплотнения грунта.
При устройстве набивных свай необходимо соблюдать требования:

фото устройства набивных свай

а) бурение скважин, расположенных на расстоянии менее 5 диаметров от ранее забетонированных, допускается не ранее достижения бетоном этих свай 25-процентной проектной прочности;
б) заглубление скважин в опорный пласт грунта должно составлять не менее 0,2—0,5 м в зависимости от плотности грунта;
в) внутренняя поверхность обсадных труб перед загрузкой бетонной смеси должна быть очищена, а при наличии грунтовых вод — промыта; трубы, опущенные в легко размываемые грунты, подвергаются очистке без промывки;
г) загрузка бетонной смеси в обсадную трубу допускается только после очистки забоя скважины и проверки соответствия глубины скважины и положения трубы требованиям проекта; каждая отдельная набивная свая должна бетонироваться без перерывов;
д) время с момента выхода смеси из бетономешалки до полного извлечения обсадной трубы из грунта не должно превышать срока начала схватывания применяемого цемента.

При небольшом притоке грунтовых вод их удаляют из скважины откачкой, при значительном притоке применяют подводное бетонирование. При наличии воды в обсадной трубе трамбование значительно затрудняется, так как при этом вода выпучивается, цемент из раствора вымывается. Затруднения еще больше увеличиваются, если ствол сваи должен быть армированным. Чтобы уменьшить указанные неудобства, применяют литую бетонную смесь с осадкой конуса 120— 160 мм.

Сваи Страуса, пневмонабивные и частотрамбованные сваи

Набивные сваи применяются в стесненных местах, когда забить сваи копром невозможно, а также в тех случаях, когда рядом с местом работ расположены фундаменты или сооружения, чувствительные к сотрясениям грунта.

Набивные сваи изготовляют на месте

Бурение скважин, расположенных от ранее забетонированных набивных свай на расстоянии менее 5 диаметров сваи, допускается не ранее достижения бетоном этих свай 25% проектной прочности.
Продольные арматурные стержни в количестве не менее 6 шт. должны быть размещены симметрично относительно вертикальной оси и выпущены выше головы сваи на длину 30 диаметров для связи с ростверком. Бетонирование каждой сваи необходимо вести без перерывов.

При изготовлении свай Страуса обсадные трубы погружают способом бурения. Бетонирование скважины допускается только при отсутствии в обсадной трубе воды. Бетонная смесь должна иметь подвижность (осадку конуса) 30—40 мм. Отдельно загружаемые в трубу порции бетонной смеси не должны быть по высоте более 1 м. На рис. 1 схематично показан процесс изготовления свай.

Рис. 1. Изготовление набивной сваи Страуса
/— опускание обсадной трубы в грунт при помощи бурения; // — укладка бетона в обсадную трубу; /// и IV — стадии уплотнения бетона с одновременным подъемом обсадной трубы; / — обсадная труба; 2 — воронка; 3 — свая; 4 — трамбовка

Пневмонабивные сваи

Пневмонабивные сваи являются более совершенным видом набивных свай.
Процесс изготовления их состоит в погружении обсадной трубы и укладки в нее бетона.
Выдавливание бетона из обсадной трубы осуществляется сжатым воздухом с одновременным вытаскиванием самой трубы. На верх обсадной трубы устанавливают шлюзовой аппарат, конструкция которого позволяет поддерживать повышенное давление воздуха внутри трубы

Давление не должно снижаться и при укладке бетонной смеси. Повышенное давление воздуха при наличии грунтовых под исключает возможность попадания их в обсадную трубу.
Обсадные трубы погружают преимущественно забивкой. При этом на трубу необходимо надевать башмак. Если сотрясение грунта допускать нельзя, обсадную трубу погружают способом бурения.
Пневмонабивные сваи могут быть изготовлены в любых грунтах, за исключением скальных. Диаметр свай от 50 до 60 см, длина может достигать 18—25 м и ограничивается только возможностями погружения обсадной трубы. Такие сваи, устроенные в плотном грунте, обладают несущей способностью 100-150 т, что по сравнению с забивными железобетонными и деревянными сваями позволяет уменьшить количество их в свайном основании в 3—4 раза.

Изготовление частотрамбованных свай

Изготовление частотрамбованных свай начинают с погружения обсадной трубы. Уплотнение бетонной смеси и выдергивание обсадной трубы ведут теми же механизмами, с помощью которых была забита труба.
Бетонную смесь загружают в трубу в один или два приема, в зависимости от длины сваи.

Для уплотнения бетона и одновременного выдергивания трубы к молоту укрепляют две серьги, за которые крепят крюки обсадной трубы. При подъеме молота обсадная труба выдергивается на 3—4 см, а при опускании его происходит уплотнение бетонной смеси, вышедшей внизу из трубы. В результате частого трамбования слоев смеси (по 3—4 см) образуется свая.
Для изготовления свай применяют трубы диаметром 40—45 см.

Буронабивные сваи технология, бетонируемые под глинистым раствором, изготовляются в скважинах, но бурение скважин производится без обсадных труб, а под глинистым раствором, который препятствует обрушению стенок.

Если грунтовые воды залегают у подошвы сваи или опорный пласт грунта недостаточно надежен, пользуются искусственным закреплением грунта (силикатизацией, цементацией и др.) или увеличивают несущую способность сваи тем, что при сохранении размеров ствола увеличивают размеры пяты сваи, например, следующим приемом.

В плотных грунтах разрабатывают при помощи специального разжимного фрезера (рис. 1, а) уширенную камеру в виде усеченного конуса, двойного усеченного конуса, эллипсоида вращения и т. д.

После расширения скважины и удаления из нее грунта бетонируют сваю. Если скважина заполнена водой, бетонирование ведут подводным способом.
На рис. 1, б показан общий вид бурового механизма, в нижней части которого имеется буровое долото для образования цилиндрической скважины.

Расширение нижней части скважины достигается с помощью раскрыающихся ножей, угол наклона которых к горизонту можно изменять от 90 до 40°.

Рис. 1. Буровой механизм
а — разжимной фрезер: б — схема буровой установки: 1 — отвод пульпы; 2 — масло; 3 — воздух; 4 — наголовник; 5 — ротор с двигателем; 6 — заливка глинистого раствора; 7 — буровая колонна; 8 — механизм для раскрытия ножей; 9 — ножи; 10 — засасывание пульпы; 11 — долото

Раскрытие ножей осуществляется гидравлическим механизмом, управляемым с поверхности. В нижней части имеются всасывающие отверстия для выдачи пульпы.

Рабочая часть механизма соединяется с буровой колонкой, составляемой из отдельных звеньев. Буровая колонка сообщает механизму вращение от ротора, установленного на поверхности.

Изготовление буровых свай с использованием глинистого раствора сводится к производству следующих операций (рис. 2).

Рис. 2. Буронабивная свая, бетонируемая под глинистым раствором

Буровая колонка с фрезой опускается в скважину для бурения ствола при периодической заливке скважины глинистым раствором, который укрепляет ее стенки.
После пробуривания скважины до заданной отметки разрабатывают уширение при помощи фрезы. Затем производится бетонирование сваи.
Сваи, бетонируемые под глинистым раствором, дешевы, так как они не требуют применения обсадных труб, а процесс их изготовления прост. Они применяются для таких сооружений, где требуются опоры глубокого заложения с большими нагрузками. Такие сваи бывают длиной до 25 м при диаметре ствола свай до 125 см, а диаметре уширения — до 300 см.

Использование для забивки свай используют следующую технологию. Для их изготовления частотрамбованных свай необходим специальный металлический копер. Устройство этих свай состоит из следующих операций: забивки сваи обсадной трубы в грунт; установки арматурного каркаса; заполнения трубы бетонной смесью; уплотнения смеси с одновременным извлечением трубы из грунта. Обсадные трубы, как правило, погружаются с закрытым низом, причем забиваются при расстоянии между сваями до 1,5 м с пропуском не менее через одну сваю; устройство пропущенных свай допускается не ранее достижения бетоном смежных свай 25-процентной проектной прочности.

Забивка сваи — обсадной трубы начинается установки башмака точно на место погружения трубы, которая вместе с крепленным на ней наголовником и молотом (весом около 2,5 т) медленно опускается на башмак. Когда туба под собственным весом и установлении на ней оборудованием перестает погружаться в грунт, начинают ее забивку сперва при незначительном подъеме молота, затем при постепенно увеличиваемом до 0,9— 1,2 м.

Если труба при погружении встретит плотный грунт и на протяжении трех залогов отказ окажется не более 0,2 см, бойку следует прекратить; при этих залогах высота подъема молота должна быть не более 5 м.
В течение забивки обсадной трубы бригадир обязан следить за тем, чтобы труба погружалась вертикально, чтобы не произошло смещения или поломки башмака, что характеризуется звуком при ударе молота и величиной осадки трубы.

Если труба начинает отклоняться от вертикального положения, забивку ее следует немедленно приостановить и изменением положения башни копра при помощи винта наклона придать трубе снова вертикальное положение. В случае повреждения башмака забивка обсадной трубы должна быть приостановлена, труба извлечена и снова забита с другим башмаком на вновь назначенном месте, а образовавшуюся после извлечения трубы скважину следует заполнить песком или другим плотным грунтом.

По окончании забивки сваи необходимо проверить положение трубы, а также отсутствие: ней воды и наплыва грунта, затем устанавливают арматурный каркас и приступают к бетонированию. Бетонная смесь подается через загрузочную воронку, установленную сбоку трубы. Полная загрузка осуществляется в два — три приема. Объем первой порции бетонной смеси не должен превышать 0,5 объема трубы.

После загрузки первой порции делают молотом два — три удара по трубе для осадки и уплотнения бетонной смеем, а затем приступают к трамбованию смеси и извлечению трубы.
Для этого к наголовнику обсадной трубы крепятся специальные серьги (тяговые захваты), подвешенные к стальному тросу лебедки копра. Молот при своем движении вверх ударяет по верхней части серег, от чего труба приподнимается. При падении вниз молот ударяет по трубе и несколько ее осаживает.

При подъеме трубы бетонная смесь из-под нее поступает в скважину, а при опускании труба своим нижним утолщенным концом трамбует смесь, заставляя ее тем самым плотно заполнять скважину.
Удары молота автоматически отрегулированы таким образом, что подъем трубы в 1,5 — 2 раза больше ее погружения.

Поэтому труба от последовательных ударов постепенно выходит из грунта — на 2 — 2,5 см при каждом ударе. Автоматическое трамбование бетонной смеси продолжается до полного извлечения трубы. Ствол сваи получается очень плотным, с правильно гофрированной поверхностью. Если по проекту голова сваи должна находиться ниже поверхности грунта (например, при устройстве свай до разработки котлована), то верх скважины следует заполнить утрамбованным песком, что предотвратит возможное сужение верха бетонной сваи от бокового давления грунта и будет в некоторой мере способствовать уплотнению свежей бетонной смеси.

Преимущество технологии забивания частотрамбованных свай состоит еще в там, что скорость их бетонирования весьма большая: процесс изготовления одной сваи занимает 2—3 часа. Количество бетона, расходуемого на сваю, в 1,5 — 2 раза больше объема обсадной трубы. К недостаткам глубоких частотрамбованных свай относится невозможность наблюдения за их качеством, причем можно опасаться разрыва ствола, местных сужений, расслоения смеси при падении, неравномерной плотности и др.