4 Виды свай
4.1 В настоящем Пособии рассматриваются забивные железобетонные (отвечающие требованиям СНиП 2.03.01, СНиП 3.03.01, СНиП 3.09.01 и СНиП 5.01.23), деревянные и стальные (отвечающие требованиям СНБ 5.05.01, СНиП II-23) сваи, погружаемые в грунт без его выемки с помощью молотов или вибропогружателей.
4.2 По условиям взаимодействия с грунтом сваи следует подразделять на сваи-стойки и защемлённые в грунте сваи.
К сваям-стойкам надлежит относить сваи всех видов, опирающиеся на малосжимаемые грунты, то есть крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем средней прочности или прочным, а также глины твердой консистенции в водонасыщенном состоянии с модулем деформации (Е), составляющем Е 500 МПа.
Силы сопротивления грунтов, за исключением отрицательных (негативных) сил трения на боковой поверхности свай-стоек, в расчётах их несущей способности по грунту основания на сжимающую нагрузку не должны учитываться.
К защемлённым в грунте следует относить сваи всех видов, опирающиеся на сжимаемые грунты и передающие нагрузку на грунты основания нижним концом и боковой поверхностью.
4.3 Забивные железобетонные сваи размером поперечного сечения до 0,8 м включительно следует подразделять согласно СТБ 1075:
— по способу армирования — на сваи с ненапрягаемой продольной арматурой с поперечным армированием и на предварительно напряжённые со стержневой или проволочной продольной арматурой (из высокопрочной проволоки и арматурных канатов) с поперечным армированием и без него;
— по форме поперечного сечения — на сваи квадратные, прямоугольные, квадратные с круглой полостью, полые круглого сечения;
— по форме продольного сечения — на призматические, цилиндрические и с наклонными боковыми гранями (пирамидальные, трапецеидальные, ромбовидные, булавовидные);
— по конструктивным особенностям — на сваи цельные и составные (из отдельных секций);
— по конструкции нижнего конца — на сваи с заостренным или плоским нижним концом.
4.4 Забивные железобетонные сваи квадратного сечения без поперечного армирования рекомендуется применять при прорезке сваями песков средней плотности и рыхлых, супесей пластичной и текучей консистенции, суглинков и глин от тугопластичных до текучих, при условии, что сваи погружены в грунт на всю глубину или выступают над поверхностью грунта на высоту не более 2 м при их расположении внутри закрытого помещения.
При необходимости прорезки других видов грунтов допустимость применения свай рассматриваемой конструкции устанавливается пробной забивкой.
Опирание нижних концов свай без поперечного армирования (в том числе с центральным армированием) допускается на все виды грунтов (за исключением скальных, крупнообломочных, торфов, слабых грунтов типа илов, глинистых текучей консистенции и других сильносжимаемых грунтов) с учетом дополнительных указаний, приведенных в рабочих чертежах свай.
Указанные сваи рекомендуется применять для фундаментов любых зданий и сооружений (за исключением мостов и портовых гидротехнических сооружений), когда они проходят по номенклатуре и параметрам свай, предусмотренным рабочими чертежами, удовлетворяют результатам расчета и грунтовым условиям строительной площадки. Не допускается применять такие сваи в пучинистых грунтах, если силы пучения превышают величину вертикальной вдавливающей нагрузки на сваю, а также при наличии выдергивающих и сейсмических (не более 4 баллов по шкале Рихтера) сил и при необходимости погружения их в грунт с помощью вибрации.
Забивные сваи сплошного квадратного сечения с поперечным армированием и полые круглые сваи следует применять при любых сжимаемых грунтах, подлежащих прорезке, с опиранием нижних концов на грунты, за исключением сильносжимаемых (торфы, илы, глинистые грунты текучей консистенции). Они могут применяться для фундаментов любых зданий и сооружений и воспринимать вертикальные вдавливающие и выдергивающие, а также горизонтальные нагрузки и изгибающие моменты.
Полым круглым сваям следует отдавать предпочтение при слабых грунтах большой мощности и при больших горизонтальных нагрузках.
При использовании предварительно напряженных свай любого типа, следует иметь в виду, что в случае необходимости обеспечения жесткого их сопряжения с плитой ростверка, а также при передаче на них растягивающих усилий, голова таких свай должна заделываться в плиту ростверка на величину, требуемую расчетом. Однако,
8
предварительно напряженные сваи с продольной арматурой из высокопрочной проволоки и семипроволочных прядей позволяют снизить расход стали (в натуральном весе) до 50 % по сравнению со сваями с ненапрягаемой арматурой. Поэтому, в целях сокращения расхода стали, сваи с продольной арматурой без предварительного напряжения рекомендуется применять для фундаментов зданий и сооружений только в тех случаях, когда по грунтовым условиям или, исходя из передачи внешних нагрузок, не представляется возможным применить предварительно-напряженные сваи без поперечного армирования или предварительно напряженные сваи с поперечным армированием.
4.5 Забивные пирамидальные железобетонные сваи могут быть двух видов — с большими и малыми углами конусности.
Пирамидальные сваи с малыми углами конусности (с наклоном боковых граней 1—4) рекомендуется применять в однородных по глубине грунтах, а также, когда сваями вынужденно прорезаются слои слабых грунтов и их нижний конец заглубляется в более прочные грунты.
Такие сваи не рекомендуется применять в насыпных и лессовидных грунтах (без полной их прорезки), а также в пучинистых грунтах, если силы пучения превышают величину вертикальной вдавливающей нагрузки на сваю.
Пирамидальные сваи с большими углами наклона боковых граней (4—14) рекомендуется применять в песчаных и глинистых грунтах, в том числе для легких и средненагруженных зданий в просадочных грунтах I типа по просадочности. При пучинистых грунтах пирамидальные сваи с большими углами наклона граней в фундаментах должны целиком располагаться ниже уровня сезонного промерзания грунтов. Эти сваи не рекомендуется применять в набухающих грунтах, просадочных грунтах II типа по просадочности, а также, когда под концами свай залегают текучепластичные и текучие глинистые грунты или торфы.
Пирамидальные сваи (при любом уклоне боковых граней) рекомендуется применять как защемленные при передаче на них преимущественно вертикальных вдавливающих нагрузок. Особенно эффективны они в ленточных фундаментах при однорядном и двухрядном расположении свай; допускается применять в кустах, но не более двух рядов свай (в шахматном порядке).
Если присутствуют горизонтальные силы и моменты, то большая сторона поперечного сечения свай во всех случаях располагается в направлении действия наибольших моментов и горизонтальных сил.
4.6 Железобетонные сваи следует проектировать из тяжелого бетона.
Для забивных железобетонных свай с ненапрягаемой продольной арматурой, на которые отсутствуют государственные стандарты, необходимо предусматривать бетон класса не ниже В15, для забивных железобетонных свай с напрягаемой арматурой — не ниже В22.5.
4.7 В случаях, когда по проекту предусматривается вынужденная пробивка сваями больших толщ песков, пропластков плотных песков, прослоек гравия или пластов твердых и полутвердых глинистых грунтов, из-за необходимости применения молотов с большой энергией удара, марка бетона свай по прочности на сжатие должна приниматься выше проектной, устанавливаемой рабочими чертежами типовых конструкций свай.
Необходимая кубиковая прочность бетона свай на сжатие (k), кПа, в этом случае для успешной забивки свай может быть определена по формуле
,
(4.1)
где Еd |
— максимально необходимая для забивки сваи энергия удара молота, кНм; |
hn |
— толщина прокладки на наголовнике, см, принимаемая обычно равной 0,1—0,02 м; |
Еn |
— модуль упругости прокладки, принимаемый в случае прокладок из досок Еn = 300 МПа; |
l |
— длина сваи, м; |
Е |
— модуль упругости бетона, принимаемый равным Е = 3104 МПа; |
G |
— вес ударной части молота, кН; |
qс |
— вес сваи, кН; |
Aс |
— площадь поперечного сечения сваи, м2. |
9
4.8 Железобетонные ростверки свайных фундаментов для всех зданий и сооружений, кроме опор мостов, гидротехнических сооружений и больших переходов воздушных линий электропередач, следует проектировать из тяжелого бетона класса не ниже:
— для сборных ростверков — В15;
— для монолитных — В12.5.
Для опор больших переходов воздушных линий электропередач класс бетона сборных и монолитных ростверков следует принимать, соответственно, В22.5 и В15.
Для опор мостов класс бетона свай и свайных ростверков следует принимать в соответствии с требованиями СНиП 2.05.03, для гидротехнических сооружений — СНиП 2.06.01.
4.9 Бетон для замоноличивания железобетонных колонн в стаканах свайных ростверков, а также оголовков свай при сборных ленточных ростверках, следует предусматривать в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01, предъявляемыми к бетону для заделки стыков сборных конструкций, но не ниже класса В12.5.
Примечание — При проектировании мостов и гидротехнических сооружений класс бетона для замоноличивания сборных элементов свайных фундаментов должен быть на ступень выше по сравнению с классом бетона соединяемых сборных элементов.
4.10 Класс бетона по морозостойкости и водонепроницаемости свай и свайных ростверков следует принимать, руководствуясь требованиями СТБ 1075, СНиП 2.03.01; для мостов и гидротехнических сооружений — соответственно, СНиП 2.05.03 и СНиП 2.06.01.
4.11 Деревянные сваи должны быть изготовлены из бревен хвойных пород (сосны, ели, лиственницы, пихты) диаметром 22—34 см и длиной 6,5 и 8,5 м, соответствующих требованиям ГОСТ 9463.
Бревна для изготовления свай должны быть очищены от коры, наростов и сучьев. Естественная коничность (сбег) бревен сохраняется. Размеры поперечного сечения, длина и конструкция пакетных свай принимаются по результатам расчета и в соответствии с особенностями проектируемого объекта.
Примечание — Возможность применения для деревянных свай бревен длиной более 8,5 м допускается только по согласованию с предприятием-изготовителем свай.
4.12 Стыки бревен или брусьев в стыкованных по длине деревянных сваях и в пакетных сваях осуществляются впритык с перекрытием металлическими накладками или патрубками. Стыки в пакетных сваях должны быть расположены вразбежку на расстоянии один от другого не менее 1,5 м.