что такое свая оболочка
Как происходит погружение свай-оболочек?
В отличие от стандартных свай, которые применяются для создания свайных фундаментов, сваи-оболочки представлены в виде полых изнутри стержней, которые имеют довольно внушительный диаметр.
Такие железобетонные изделия активно применяются во время строительства крупных сооружений. Сваи-оболочки практически повсеместно используются при осуществлении закладки многоэтажных жилых домов.
Вибрационное погружение свай-оболочек
Забивка представленных изделий производится в тех случаях, когда планируется возводить строение на грунтах обладающих малой степенью устойчивости.
Сваи-оболочки, благодаря своей большой площади соприкосновения стенок с грунтовыми слоями обеспечивают высокую степень устойчивости.
Особенности железобетонных свай-оболочек
Сваи-оболочки активно применяются в таких местах, где несущая конструкция часто подвергается колебательным процессам. Такие железобетонные изделия применяются в качестве опор для мостов и автострад.
Сваи-оболочки достаточно эффективно оправдывают свое назначение – они сохраняют целостность своей конструкции даже в условиях, характеризующихся повышенной влажностью и в местах с повышенным уровнем геологической опасности.
Железобетонные изделия имеют диаметр от 0,5 до 1,7 м и изготавливаются с применением ненапрягаемого железобетона. Такие изделия применяются при:
Длина цельного изделия имеет размер в 4–12 метров, длина составных свай может достигать 24 метров. Такие
Изготовление полой сваи с помощью вибросердечника
сваи-оболочки применяются при строительстве фундамента глубокого заложения, который может находиться в осложненных инженерно-геологических условиях.
Бетонная свая состоит из наконечника, который имеет коническую форму и длину, равную 0,85 метрам. Изделие представлено в виде так называемого цилиндрического тела сваи, на конце которого располагается фланец. Конструкции составного типа снабжены стыковочным узлом.
Забивка и погружение изделий может осуществляться без проведения выемки грунта из пространства внутренней полости оболочки.
Погружение и забивка также могут проводиться с подмывом или с выемкой грунтовых отходов. При проведении комплекса работ, связанных с погружением изделий производятся следующие манипуляции, заключенные в:
Забивка и погружение свай реализуются при поддержке двух основных способов, при реализации которых производится укрупнение конструкции.
Изначально проводится сборка двух или более элементов на специальной подготовительной площадке. Второй способ основан на постепенном наращивании дополнительных элементов конструкции при проведении ее поэтапного погружения.
Металлические оболочки свай
В производстве представленных изделий применяется железобетон с высокими показателями характеристик прочности на сжатие, морозоустойчивости и водонепроницаемости в полном соответствии с требованиями ГОСТа 19804.0-78.
Наполнитель для таких свай представлен в виде специального фракционного щебня, который в своем составе имеет гравий и естественный камень.
Размеры его фракций варьируются в пределах 10-12 мм. Также актуально применение природного обогащенного песка.
Армирование производится с применением пространственных каркасов. Продольная арматура представлена в виде горячекатаной арматурной стали, относящейся к классам А-I и А-III.
Для осуществления поперечного армирования применяется проволока классов В-I или Вр-I с рабочим диаметром, равным 5 мм.
Изготовление арматурных каркасов производится с участием навивочно-сварочного станка. К продольным стержням приваривается спираль при достижении каждого третьего пересечения. Сварка также может проводиться на каждом пересечении с периодичностью в два витка на третий.
Особенности металлических свай-оболочек
Металлические трубчатые сваи имеют нормированный диаметр равный 1,2-2 метрам при длине в 14 метров. По мере необходимости производится их наращивание и соединение посредством сваривания.
Оболочки изготовляются из стальных листов толщиной соответствующей длине
Те изделия, которые имеют открытый нижний торец, по мере погружения постепенно заполняются грунтом. Он уплотняется, и, тем самым значительно увеличивает параметр несущей способности конструкции.
Те изделия, которые оснащены нижним торцом закрытого типа, имеют съемный наконечник, при помощи которого производится забивка в грунт.
При этом, наконечник, выполненный с применением металла, всегда остается в грунте, тогда как свая может быть заполнена бетонной смесью для того, чтобы увеличить несущую способность наконечника.
При извлечении изделия его полость также подвергается заполнению бетонной смесью. Металлические сваи широко применяются в таких отраслях, как:
Применяются трубы, изготовленные из стали с диаметром в пределах 25-100 см. Кроме того, активно задействуются сваи, оснащенные специальным наконечником, при помощи которого производится завинчивание в грунт.
О назначении изделий
Представленные стальные изделия в большинстве случаев находят применение в сложных геологических условиях, когда невозможно произвести заглубление железобетонных свай. Погружение производится в:
Погружение и забивка железобетонных свай
Кроме того, представленные изделия повсеместно применяются для того, чтобы усиливать фундаменты. Это связанно с тем, что наращивание изделий значительно упрощается при постепенном заглублении в грунт.
После завершения наращивания, длина конструкции может достигать 90 метров. Эти изделия активно применяются в тех грунтах, которые наполнены всевозможными твердыми включениями.
Конструкция, в таких случаях, способна опираться на галечно-валунные отложения и многочисленные скальные породы. Некоторые изделия могут иметь сравнительно небольшую площадь поперечного сечения.
Это позволяет производить их погружение на довольно большую глубину в любые типы грунтов без проведения подмыва.
При опускании в плотные слои грунта металлические сваи устанавливаются на близком друг от друга расстоянии. Это напрямую влияет на сокращение размеров несущей плиты.
Стальные изделия с диаметром, равным 0,8 метрам, при соответствии грунтовым условиям погружаются с установленным металлическим или железобетонным наконечником.
В некоторых модификациях вместо наконечников к концу трубы приваривают металлический диск, который изготовлен из листовой стали и имеет толщину 10-12 мм.
Погружение свай-оболочек в гидротехническом и промышленном строительстве
Далее, в полость помещается увлажненная бетонная смесь. Высота столба при этом равняется размерам двух рабочих диаметров трубы.
После этого, свая устанавливается в проектное положение, при этом задействуется направляющий каркас или стрела копра.
Погружение происходит при помощи подвесного молота, который перемещается в полости трубы. Молот представлен в виде стальной отливки.
Причем ее диаметр на 2-4 см меньше, чем показатель внутреннего диаметра погружаемой трубы. При этом длина в 7-8 раз превышает значение диаметра.
При помощи крана проводится подъем и последующее сбрасывание молота. Высота крана достигает 3 метров. Затем начинается подача бетонной смеси в полость трубы после того, как она достигает проектной отметки.
Как происходит погружение?
В большинстве случаев свая-оболочка имеет длину, равную 12 метрам. Потому, довольно часто возникают такие случаи, при которых нужно производить наращивание изделия для достижения им нужной длины.
Наращивание осуществляется по мере погружения конструкции на нужную глубину. После того, как первая часть погружается полностью, к ней наращивается вторая часть.
Наиболее востребованный метод, с помощью которого производится соединение, выполняется с применением специальных фланцевых креплений.
Погруженный участок оболочки сваи
На концах трубы закрепляются фланцы, изготовленные из металла. Они снабжены отверстиями, с помощью которых производится болтовое закрепление.
Этот способ демонстрирует высокую степень точности соответствия двух осей. В другом случае наращивание производится до начала выполнения основных работ.
Изначально производится расчет заданной глубины, после чего по нужным размерам происходит изготовление монолитной конструкции.
Друг с другом участки конструкции соединяются при помощи сварного шва. Такая работа проводится на специальных стендах, потому, что требует высокого уровня точности.
Изделия погружаются без предварительной выемки грунта из полости оболочки. Погружение может также производится с параллельной выемкой грунта или же с применением подмыва. Сами работы поп погружению происходят в несколько этапов:
Устройства, которые выполняют направляющую функцию, предназначаются для того, чтобы производить фиксацию изделия в нужном положении.
Пробная забивка свай
В большинстве случаев задействуются подвесные стрелы кранов. Те конструкции, которые имеют диаметр от 1,2 до 1,6 метров, погружаются без удаления грунта из пространства внутренней полости.
При этом параметр заданной глубины погружения и общей грузоподъемности достигается за счет применения технологии вибропогружения свай.
Такой режим ориентируется на кратковременные, но частые отключения и включения вибропогружателя. В том случае, когда скорость погружения упадет ниже отметки в 5 см/мин, необходимо будет своевременно организовать подмыв и дальнейшее извлечение ненужного грунта из пространства внутренней полости сваи.
Для удаления грунта в большинстве случаев применяется способ эрлифта для грунтов обладающих высокой степенью рассыпчатости и грейфер для связных между собой разновидностей грунта.
Такие способы хорошо зарекомендовали себя в тех случаях, когда диаметр трубы, производящей всасывание равняется 100-200 мм. В том случае, если погружение конструкции производится в глинистые и суглинистые типы грунтов, то применяются грейферы легкого и тяжелого типов.
Установка железобетонной сваи-оболочки (видео)
Что такое свая оболочка
Сваи оболочки железобетонные, называемые иногда полыми сваями, в настоящее время широко применяются в гидротехническом и промышленном строительстве.
Широкому распространению железобетонных свай-оболочек способствовало быстрое внедрение в строительство вибропогружателей, которым в основном и погружаются в грунт сваи-оболочки.
Виды свай-оболочкек
В строительстве круглые сваи по размерам их сечения:
По сравнению с обычными сваями круглые полые сваи оболочки имеет ряд преимуществ:
Полые сваи применяются закрытыми и открытыми снизу. Закрытые снизу сваи снабжаются железобетонным или стальным башмаком и работают в грунте как обычные сплошные сваи. Диаметр полых свай, закрытых снизу, обычно не превышает 50—60 см, так как при большем диаметре стенки сваи метут разрушиться при погружении.
При очень больших нагрузках, когда стенки сваи по своей прочности недостаточны для передачи нагрузки, грунт, проникающий внутрь сваи, удаляют, а освободившуюся полость заполняют бетонной смесью. Сваи такого типа употребляются преимущественно при постройке мостов.
В жилищном, промышленном и гидротехническом строительстве, где нагрузки на сваю обычно значительно меньше, чем при строительстве мостов, грунт из внутренней полости не удаляют и сваю заполняют бетоном только в ее голове для соединения с вышележащей конструкцией (обычно на 1—2 м верха сваи).
Особенности изготовления полых железобетонных свай
Полые сваи оболочки железобетонные изготовляются из отдельных звеньев, соединяемых электросваркой, на болтах или специальными вкладышами. На рис. 1 показана конструкция звена полых свай диаметром 78 см,
Закладные кольца, выполняемые на заводе металлоконструкций, должны иметь размеры, в точности соответствующие допускам, указанным на чертежах, так как иначе стыки не будут подходить один к другому, что чрезвычайно затруднит соединение звеньев между собой.
На полигоне или на заводе к готовым закладным кольцам привариваются стержни продольной арматуры, причем необходимо обращать особое внимание на то, чтобы закладные кольца устанавливались под прямым углом к продольной оси сваи. Для соблюдения этого требования, а также для того, чтобы точно выдерживать длину каркаса, кольца устанавливаются на кондукторе из стальной балки с приваренными по концам строго вертикально конструкциями из уголков с подкосами.
Для того чтобы стержни арматуры после приварки их концов к кольцам не провисали внутрь каркаса, посредине звена устанавливаются монтажные круги из арматурной стали, к которым привариваются стержни продольной арматуры (рис. 1 ).
Концы арматуры следует приваривать в разбежку, чтобы кольца не деформировались от влияния температуры. Это требование необходимо соблюдать и при сварке звеньев. После приварки концов продольной арматуры навивается спиральная арматура, которая привязывается к продольной. Готовый каркас должен перемещаться весьма осторожно с помощью трубы, вводимой внутрь него, так как при зацеплении крюками за венцы арматура прогибается, а стыковые кольца принимают к продольной оси наклонное положение.
Звенья свай бетонируются различными способами, из которых чаще всего применяется центрифугирование и бетонирование в горизонтальном положении на вибростоле.
При центрифугировании в нижнюю половину стальной формы укладывают арматурный каркас, который закрывают сверху второй полуформой. Обе полуформы соединяются струбцинами. Форма с каркасом укладывается на ролики станка и приводится во вращение с большой скоростью. В торцовые отверстия формы специальными ковшами загружается бетонная смесь, которая под действием центробежной силы отбрасывается к стенкам формы и образует стенки сваи. После бетонирования изделие с формой пропаривается.
При бетонировании по второму способу стальную форму с вложенным в нее арматурным каркасом укладывают на вибростол, заводят внутрь формы стальную трубу-вкладыш и при начавшейся вибрации с помощью передвижного бетоноукладчика загружают бетонную смесь в форму через отверстия в верхней полуформе. Вибрирование продолжается в течение 20 мин., после чего изделие заглаживается площадочным вибратором, вкладыш извлекается и форму с изделием подают в пропарочную камеру.
Этот способ получил за последнее время большое распространение благодаря своей простоте и малой стоимости оборудования.
В настоящее время сваи оболочки железобетонные изготовляются большого диаметра, сборными, напряженно-армированными высокопрочной проволокой периодического профиля, диаметром 5 мм. Наружный диаметр таких свай 75, 100, 120 и 160 см, длина секции 4, 5, 6, 7 и 8 м, толщина стенок 6—12 о Длина свай от 8 до 25 м.
Применение жб сваи-оболочки
Применяются железобетонные сваи-оболочки при возведениина слабых грунтах, сейсмоопасных регионах:
Сваи-оболочки: виды, применение, погружение и наращивание
Определение и область применения
Сваи-оболочки представляют собой полую конструкцию с внушительным диаметром сечения – в зависимости от вида он может достигать 0,8-2 метра и более. Бывают деревянные, металлические и железобетонные. На конце сваи могут иметь специальное заострение. Материалом, из которого изготовляется конструкция, наиболее часто выступает железобетон.
Подобные сваи получили широкое распространение в строительстве промышленных и гидротехнических объектов, включая фундаменты крупных сооружений, мосты и даже надолбы. Часто применяются на особо слабых и неустойчивых грунтах, поскольку способны обеспечить прочность и устойчивость последующего сооружения из-за большой площади соприкосновения своих стенок с почвой.
Также свая-оболочка часто используются в зонах с повышенной сейсмической активностью. В частности, именно благодаря их прочностным характеристикам в условиях повышенной влажности и колебательных процессов, из них создают опорные конструкции для автострад и мостов.
Достоинства и недостатки
Как и у любых строительных конструкций, у полых свай есть свои достоинства и свои недостатки. Рассмотрим их подробнее.
Плюсы применения
Минусы установки
Виды и особенности применения полых свай
В зависимости от типа полые свайные конструкции могут быть открытыми и закрытыми. Рассмотрим каждый тип подробнее.
Сваи открытого типа
В случае особо сильных нагрузок на сваи, когда их стенки возможно не справятся с давлением грунта, то попавшую внутрь свайной конструкции почву удаляют и заливает полость бетоном. В жилищном и промышленном строительстве, грунт удаляется не до конца, а только в голове устройства и заливают освободившееся место бетоном.
Закрытые сваи-оболочки
Сваи закрытого типа работают, как и стандартные сплошные конструкции, снабжаясь при этом специальным стальным или железобетонным башмаком. Как правило, закрытые сваи большого диаметра разрушаются при погружении, поэтому их диаметр и не превышает 5-60 сантиметров
Сваи-оболочки различаются также и по материалу и способу изготовления, и бывают деревянными, стальными, железобетонными и винтовыми.
Деревянные сваи
Сваи подобного типа часто используются при сооружении фундаментов временных построек, включая также автомобильные мосты и подмости разных типов на местных дорогах. Для возведения капитальных зданий сваи из дерева используют в двух случаях: в отдаленных от больших транспортных путей лесистых районах и в условиях среды, агрессивной для изделий из стали и бетона.
Материал изготовления
Материалом, как правило, служит сосна, немного реже используют ель, лиственницу, кедр, дуб или пихту. В сборке применяется древесина, срубленная в холодное время года, как обладающая более высокими прочностными характеристиками.
Процесс изготовления
Сваи наращиваются путем применения отрезков стальных труб, специальных боковых накладок или железобетонных обойм. Перед изготовлением свай бревна очищаются от любых наростов, коры или сучьев. Если естественная коничность бревен не будет мешать процессу погружения конструкции в грунт, то ее сохраняют, если нет – бревна цилиндруют. Сваи-оболочки, которые длительное время находятся в условиях переменной влажности, дополнительно защищают от загнивания, используя пропитку креозотом или другими специальными растворами, или полимерное покрытие.
Преимущества и недостатки
Преимуществом применения данных конструкций является их простое изготовление, сравнительно небольшая масса, в значительной степени упрощающая транспортировку и последующее погружение.
Недостатками свай из дерева являются ограниченность длины, проблематичность погружения в плотную среды, возможность загнивания или порчи устройства насекомыми.
Стальные сваи
Свайные конструкции из стали используются преимущественно в тяжелых геологических условиях, когда погружение в грунт стандартных железобетонных свай-оболочек невозможно. Примеры подобной среды: плотные отложения гальки, валунов, заиленных предметов. Кроме того, подобные конструкции применяют для укрепления фундаментов крупных сооружений.
Плюсы и минусы использования
Преимущества использования, как и было сказано выше, в основном лежат в удобстве применения стальных свай в труднодоступной для остальных материалов среде.
Основным и очень существенным недостатком является подверженность стали коррозии под воздействием окружающих условий. Для борьбы с возможной коррозией применяются различные специальные покрытия, такие как битум, бетон, эпоксидная и каменноугольная смола, краска. Наносятся они по всей поверхности сваи или только в потенциально опасных местах. Кроме этого, стальные сваи-оболочки требуют специальной техники для транспортировки и установки, ввиду своего большого веса.
Железобетонные сваи
Железобетонные сваи-оболочки по праву считаются самыми распространенными и универсальными: они широко используются как в строительстве капитальных сооружений, так и конструкций разного типа, в том числе и мостов.
Изготовление железобетонных свай
Подобные конструкции собираются из отдельных звеньев, которые соединяются болтами, электросваркой или с применением специальных вкладышей. Затем, на заводе к заготовкам привариваются арматурные стержни, а посередине звена монтируют специальные установочные круги из стали. Готовый каркас впоследствии бетонируется центрифугированием или с использованием вибростола.
Преимущества и недостатки
Преимущества состоят в следующих пунктах:
Недостатки применения железобетонных свай-оболочек в строительстве сооружений:
Винтовые сваи-оболочки
Подобные конструкции – это особая, специфическая разновидность свай, которые принудительно погружают в грунт способом завинчивания. Винтовые сваи оболочки применяют в условиях сильно сжимаемых грунтов с подстилкой в виде плотной среды без твердых препятствий в виде заиленной древесины или крупных валунов. С применением подобных устройств возводятся эстакады, гидротехнические постройки, мосты, линии электропередач.
Погружение свай в грунт
В процессе утопления свай-оболочек применяются специфические вибрационные устройства. Свайные конструкции погружается в грунт на необходимую глубину из-за создаваемой этой техникой вибрации. Вибрация помогает разрыхлить грунт и погрузить сваю на необходимую глубину.
Существует два способа погружения оболочки в грунт:
Видео небольшой установки для забивания свай
Действия на строительной площадке
Основные этапы работ по заглублению свайных конструкций выглядят так:
Важный момент: так как заглубление стержней в почву производится посредством вибрации, в обязательном порядке производится документальное согласование работ с соответствующими органами.
Наращивание свайных конструкций
Иногда для достижения требуемой длины сваи, ее необходимо нарастить, так как цельное, стандартное изделие, имеет длину всего около 12 метров.
Рассмотрим два метода наращивания:
Следует отметить, что данный способ менее дорогостоящий и материалозатратный.
Итак, в данной статье мы подробно разобрали, что такое сваи-оболочки, для чего они нужны и где применяются, какие виды бывают, особенности их использования, а также узнали нюансы погружения и наращивания изделий.