ЖБ сваи и способы их маркировки

Назначение

Ж/б сваи применяются для фундаментов промышленных и жилых зданий, складов, ангаров и т.д. На обычных грунтах на таком фундаменте возводят многоэтажные постройки, создающие высокое давление на поверхность. При помощи железобетонных свай для фундамента удается снизить воздействие грунт, обеспечить устойчивость и избежать просадки все время эксплуатации.

Свайные фундаменты подходят для зыбких и влажных почв, например, торфяных или болотистых.

После геологической разведки подбирается сечение и длина опор, которые забиваются до стабильного грунта. Далее заливается бетонный ростверк, на котором возводятся стены здания. Назначение, количество и вид применяемых свай определяется проектировщиками.

Область использования забивных ЖБ свай

В первую очередь опоры данного типа востребованы для создания фундаментов на забивных железобетонных сваях при строительстве частных и многоквартирных домов, зданий различного назначения.

Кроме того, забивные ЖБ опоры применяют при строительстве сооружений:

• инженерно-транспортной инфраструктуры (мосты, эстакады и т.д.);
• гидротехнического назначения (пирсы, причалы, водозаборники и т.д.);
• сельскохозяйственного и промышленного комплекса (ангаров, цехов, складов и т.д.).

Забивные железобетонные сваи 300х300 мм и другого сечения могут применяться при реконструкции готового свайного поля или его усиления – их установка помогает более равномерно распределить нагрузку на основание. С помощью свай круглого сечения укрепляют склоны и сооружения из насыпных материалов в ходе дорожного и железнодорожного строительства.

Виды и маркировка

Забивные сваи классифицируют по материалу, из которого они изготовлены:

• Деревянные, изготавливаемые из твердых пород дерева, чаще используется дуб или лиственница. Их срок эксплуатации не превышает 40 лет, они применяются в частном строительстве для деревянных или каркасных зданий, не создающих большого давления на грунт.
• Стальные, имеют винтовой профиль, и делаются из проката, обладающего высокой прочностью. Их легко устанавливать вручную, без тяжелой техники. Они используются для небольших сооружений в частном строительстве. Этот вид опор прослужит до 60 лет.
• Железобетонные – самое надежное основание, рассчитанное на 150 лет службы. Их популярность объясняется сочетанием доступной цены и прочности.

Отдельно выделяют набивные сваи, представляющие собой полую опалубку или отверстие в грунте, которые заполняются армированным бетоном. Их чаще применяют в частном строительстве. В зависимости от способов производства существуют такие виды свай набивного типа:

• Буронабивные – в отверстии размещается опалубка, в которую помещается армирование, затем заливается бетоном. В качестве опалубки используются трубы.
• Буроинъекционные – пробуренную скважину подается бетон под давлением, чтобы заполнить все пустоты. Только после этого в бетон погружается арматура.
• Грунтоцементные – в скважину заливается бетонный раствор, смешанный с грунтом. Это самый дешевый вариант, но они имеют низкую прочность и прослужат намного меньше, чем основа из бетона. Подходит вспомогательным сооружениям.

Самые распространенные — забивные и висячие железобетонные сваи. Они различаются по способу усадки. Забивные опоры упираются острием в твердую породу. Висячие сваи держатся в грунте за счет большой площади контакта, они применяются, когда невозможно достигнуть твердого слоя. Согласно строительным нормативам, предусмотренным ГОСТ 19804-2012, выделяется семь типов свай:

• с квадратным сечением и поперечной армирующей сеткой (С);
• круглого сечения из железобетона (СК);
• квадратные с полостью круглого сечения (СП);
• конструкции, представляющие собой прочную оболочку для заливки бетона (СО);
• классического сечения квадрат с продольным армированием (СЦ);
• квадратного сечения с консолями для крайней и средней оси основания (1СД, 2СД).

Забивные и вдавливаемые сваи из ж/б имеют общие технические характеристики:

• минимальное сечение квадрата – 30х30 см, допускается круглое и прямоугольное сечение;
• длина может быть от 2 до 16 м, в частном строительстве применяются 4-6 м, для большей глубины используются конструкции составного типа;
• при изготовлении применяются бетонные смеси М200-М400;
• высокая морозоустойчивость, соответствующая маркировкам F100-F500;
• наименьший допустимый показатель влагостойкости W2, для влажных болотистых грунтов потребуется марка водонепроницаемости W8.

Основные формы и размеры:

1

2

3

Сваи забивные железобетонные

Забивные железобетонные сваи не требуют подготовки места для установки, как для буронабивных опор. Они усаживаются гидравлическим или механическим молотом.

Сваи квадратного сечения

Опоры квадратного сечения обозначаются буквой «С». В теле сваи нет полостей, поэтому ее длина достигает 20 метров. Это требуется на площадках с мягкими грунтами, где твердый пласт находится глубоко. Забивные опоры производятся наборными, что позволяет увеличить длину до 28 метров. Размер стороны квадратной сваи от 20 до 40 см. Бетон для сваи заливается на предварительно напряженный или обычный каркас.

Сваи квадратного сечения с круглой полостью

Конструкцию квадратных монолитных забивных свай облегчают полостью в стержне. Маркируется такая опора сочетанием «СП». Если при изготовлении используется каркас из напрягаемой арматуры, то к маркировке добавляется «Н». Максимальная длина одного модуля – 12 метров. Опоры до пяти метров при установке поднимаются боковыми захватами, поэтому производятся без петель. При изготовлении стоек до семи метров длиной не устанавливаются штыри для строп. Последние размещаются возле петель. Устойчивость опоре обеспечивает тяжелый бетон марки М300. Фракция для заполнителя из природного камня – не больше 2 см.

Схема армирования для пустотелых опор показана на иллюстрации выше. Поперечные элементы – проволока с сечением в 5 мм. Она привязывается к вертикальным прутам вязальной проволокой. Фиксация делается на каждом четвертом пересечении для равномерности спирали. Шаг витков на первых и последних 40 см – 5 см. Средняя часть опоры имеет большее расстояние между витками: для опор до 12 метров – 20 см; для опор до 6 метров – 30 см.

Напряжение арматуры выполняется механическим или электротермическим способом. В первом случае применяются устройства растяжения без нагрева. Перед электротермическим напряжением требуется контрольное испытание предела напряжения после нагрева. После заливки бетона в напряженный каркас опоры арматура обрезается заподлицо. Передаточная прочность бетона при обрезке – не ниже 200 кгс/см2.

После набора прочности бетоном, опора проверяется на дефекты. Для этого свая укладывается на два столба. После десяти минут осматривается верхняя грань. Допускается появление трещин на сваях с ненапряженной арматуры. Размер раскрытия – не больше 0,2 мм. На опорах с напрягаемым каркасом повреждений не должно быть.

Сваи круглого сечения и сваи-оболочки

Круглые сваи выпускаются с полостью в стержне. Обозначаются опоры «СК». Заводы, работающие по государственному стандарту, производят опоры с диаметром от 40 до 80 см. Круглые сваи являются самостоятельными опорными элементами и используются в тех же областях, что и квадратные железобетонные опоры. Оболочки – изделия из железобетона с сечением до 1,6 метра. Внутри также имеется полость для заполнения бетоном. Цель свай-оболочек – удержание массы бетона с металлическим каркасом в качестве опалубки, обозначаются «СО». В усиленных опорах добавляется «У» к маркировке.

Как и пустотелые опоры, круглые и сваи-оболочки имеют открытый или закрытый нижний конец. Для секционных модулей на торцы устанавливаются замковые элементы. Фракция щебня из натурального камня, применяемого для заполнения бетона, – 1-2 см. Пространственные каркасы опор заливаются слоем бетона, покрывающим его с каждой стороны на 2 см, чтобы исключить попадание влаги. Для армирования применяется горячекатанные пруты стали класс А3 или Ат3. Спиральная часть изготавливается из проволоки В1 или Вр1. Наконечники и замковые модули опоры собираются из листовой стали толщиной 1 мм.

При производстве круглых опор и оболочек разрешается сваривать спираль с продольными прутьями. Навивка выполняется на станках. На первых 50 см спираль фиксируется на каждом третьем пересечении. После 50 см – на каждом пересечении.

Сваи-колонны

Свая-колонна представляет собой монолитную опору квадратного сечения. От обычных квадратных свай она отличается консолями. Это небольшие выступы с двух или четырех сторон элемента, на которые опираются кровельные или фундаментные балки. Размер стороны опоры – 20 или 30 см. Применяются для сельскохозяйственных строений в один этаж.

Каркасные строения из свай-колонн выдерживают сейсмическую активность до 7 баллов. Опоры погружаются в грунт на глубину от 2 до 5 метров. Не используются на пучинистых грунтах, насыпях из осадочных пород и на участках с кастровыми явлениями. В этих случаях свая не обеспечит требуемой несущей способности в грунте.

На слабых грунтах цокольные балки опираются на консоли. В этом случае разрешается их погружение на 80 см для распределения нагрузки на грунт и опоры. Консоль размещается под растительным или насыпным слоем, чтобы не происходило смещение опор. Производство железобетонных модулей в заводских условиях показано ниже.

Преимущества и недостатки свайных фундаментов

Бетонные сваи используют для возведения оснований частных домов, хозяйственных построек, многоэтажных и промышленных зданий. Популярность обусловлена преимуществами такого типа основ:

• установка на любых типах грунтов, включая зыбкие и болотистые, единственное ограничение – скальное основание;
• возведение прочного фундамента всего за один день, на классическое ленточное основание потребуется до 7 дней;
• возможность сэкономить за счет меньших затрат материалов – бетона на 30%, земляных работ на 25%, не снижая прочностных характеристик;
• повышенная несущая способность за счет прочности свай и других ЖБИ, применяемых для фундамента, одна опора выдерживает нагрузку до 50 т;
• долговечность – до 150 лет.

К недостаткам фундаментных свай из железобетона относят:

• Ограниченность проекта за счет отсутствия подвала или цокольного этажа;
• Требования СП 45.13330.2017 накладывают ограничения на расстояния до ближайших зданий при работах молотами с массой больше 7 т;
• Для монтажа фундамента требуется спецтехника;
• Необходима тщательная геологическая разведка, что повышает стоимость работ. Если их провести непрофессионально, фундамент может деформироваться.