Применение фундаментов из железобетонных забивных свай

Наиболее широкое применение на территории Российской Федерации получили фундаменты из железобетонных забивных свай. Оно и понятно! Этот вид свай имеет ряд преимуществ перед другими, а именно:

• высокая несущая способность;
• скорость монтажа;
• заводское качество изделий.

Однако! Данный вид свай не всегда рационально и экономически эффективно использовать при строительстве. Очень часто проектировщики не учитывают трудоемкость погружения забивных свай в плотные грунты, что сказывается на сроках и стоимости объектов строительства.

Итак, что представляют собой железобетонные забивные сваи? Это железобетонные изделия заводского изготовления, которые погружаются в грунт за счет его вытеснения, а также путем установки в лидерные скважины с помощью молотов, вибропогружателей, вибровдавливающих, виброударных и вдавливающих устройств. Железобетонные забивные сваи изготавливаются из тяжелого бетона по ГОСТ 26633. Для забивных железобетонных свай предусматривается бетон класса не ниже В15, для забивных железобетонных свай с напрягаемой арматурой — не ниже В22,5. При опирании свай на скальные и крупнообломочные грунты класс бетона по прочности на сжатие принимают не ниже В25 независимо от длины сваи.

Выбор конструкции свай и их параметров (длина, сечение) производится на основании:

• грунтовых условий площадки строительства;
• опыта применения свай в данном районе с подобными грунтовыми условиями;
• типа здания и нагрузок на фундаменты;
• экономического сравнения с другими вариантами, прежде всего с фундаментами неглубокого заложения и с набивными сваями.

Поговорим подробнее о грунтовых условиях при проектировании фундаментов из железобетонных забивных свай!

Просадочные грунты

На площадках, сложенных просадочными грунтами, предпочтение следует отдавать забивным сваям сечением 30×30 см.

При залегании песков, крупнообломочных грунтов или элювия на глубине до 11 м ниже дна котлована применяются цельные сваи сечением 30×30 см длиной до 12 м с опиранием на эти грунты. Для малоэтажных зданий с небольшими нагрузками возможно применение более коротких свай.

Конкурентоспособными вариантами в этих случаях могут быть буронабивные сваи-инъекторы, опирающееся на пески или гравийно-галечниковые грунты, фундаменты в вытрамбованных котлованах, набивные сваи в пробитых скважинах, пирамидально-призматические сваи.

При мощности глинистых грунтов ниже дна котлована свыше 11 м применяют забивные составные сваи. Длину свай следует принимать из условия полной прорезки просадочных грунтов II типа и заглубления в непросадочные суглинки на 2 — 4 м при наличии в этих суглинках прослоек песков.

Конкурентно-способными здесь будут буронабивные сваи-инъекторы, опирающиеся на пески или крупнообломочный грунт.

При мощных линзах песка свыше 2 м сваи следует опирать на них. Несущая способность таких свай в грунтах природной влажности превышает 1000 — 1200 кН, при замачивании снижается на 10 — 20, но не более чем на 30 %. Наиболее распространенная глубина погружения свай в таких условиях — 15 — 18 м, а расчетная нагрузка на сваю 45 — 50 т. Эта нагрузка должна быть подтверждена расчетом или испытаниями; возможно использование материалов испытаний прежних лет на площадках с подобными грунтовыми условиями. Отрицательное трение по боковой поверхности свай в данных грунтовых условиях допускается не учитывать, так как фактическая величина просадки грунта под собственным весом будет в 2,5 — 3 раза меньше рассчитанного по лабораторным данным, а влияние отрицательного трения на сваю будет незначительным.

Если просадочные грунты в верхней части имеют пониженную влажность (0,08 — 0,14), эти грунты следует проходить с помощью лидерных скважин диаметром 300 мм глубиной на всю толщу грунта с пониженной влажностью.

Если в непросадочных суглинках, подстилающих просадочную толщу, отсутствуют линзы и прослои песков, то глубину погружения свай назначают 22 — 24 м, сваи при этом погружаются на проектную глубину с постоянным отказом (например, при штанговом дизель-молоте С-330 с отказом 0,9 — 1,1 см/удар). Расчетную нагрузку на сваю назначают при этом 400 кН.

Если в непросадочных суглинках встречаются линзы и слои замоченных грунтов с влажностью 0,24 — 0,30 и показателем текучести более 0,5, то эти слои должны прорезаться сваями. Если же эти слои находятся на глубине свыше 26 — 30 м от дна котлована, возможно применение свай длиной 24 м. Расчетная нагрузка на сваю при этом, как правило, не должна превышать 400 кН; расчет осадок фундамента должен подтвердить правомерность такого решения.

Пластичные глинистые грунты

В пластичных глинистых грунтах длина свай выбирается в зависимости от величины нагрузок на фундаменты. Для малоэтажных зданий с небольшими нагрузками длина свай может быть принята 6 — 8 м, причем минимальная длина назначается из условия глубины промерзания пучинистого грунта (заделка сваи в талый грунт должна быть не менее двух расчетных глубин сезонного промерзания). Для зданий с большими нагрузками на фундамент предпочтительны составные сваи с опиранием на подстилающие (чаще всего твердый или полутвердый элювий) грунты.

Конкурентно-способных фундаментов забивным сваям в этих условиях практически нет — буронабивные требуют устройства с обсадными трубами или под глинистым раствором; кроме того они обладают невысокой несущей способностью. Составить конкуренцию забивным сваям могут буронабивные, бетонируемые под давлением через полый шнек; несущая способность таких свай должна определяться испытаниями статической нагрузкой.

Пылеватые и мелкие пески, подстилаемые гравийно-галечниковыми грунтами

В пылеватых и мелких песках, подстилаемых гравийно-галечниковыми грунтами, длина забивных свай должна назначаться из условия опирания на галечник при его залегании ниже дна котлована на 6 — 8 м. При более глубоком залегании галечника есть опасение недобивок свай до проектных отметок, особенно при большом количестве свай в кустах. В этих случаях необходимо применять более мощные сваебойные молоты, увеличивать расстояние между сваями, применять ударостойкие сваи.

В водонасыщенных, находящихся ниже уровня подземных вод, пылеватых и мелких песках, забивка свай длиной более 10 м затруднена из-за возникновения так называемого «ложного» отказа, когда при забивке отказ близок к нулю, а после отдыха увеличивается до сантиметра и более. Здесь наиболее эффективно погружение с помощью вибрации (низкочастотными вибраторами или вибровдавливающими агрегатами). При их отсутствии следует увеличивать энергию удара сваебойных молотов, расстояние между сваями в кустах, применять ударостойкие сваи.

Заглубление сваи в пески средней крупности, крупные, гравелистые проектировать 1 — 2 м; невозможна пробивка линз этих грунтов мощностью более 1,5 — 2 м. При залегании кровли этих грунтов до 3 м ниже дна котлована заглубление в них предусматривается до 2 — 4 м.

Гравийно-галечниковые грунты

Заглубление свай в гравийно-галечниковые грунты пойменных отложений рек при их относительно неглубоком заложении (до 5 — 6 м) должно назначаться в проектах порядка 1,5 — 2 м, но окончательная глубина забивки уточняется с помощью испытаний пробных свай. В верхней части крупнообломочные грунты могут иметь линзы и гнезда песков, разрыхленные участки, линзы галечника без мелкого заполнителя и другие, в результате чего проектный отказ может достигаться только при заглублении в гравийно-галечниковые грунты на 3 — 3,5 м. В то же время, на одной и той же площадке, особенно при забивке свай в кустах и свайных полях, отказ близкий к нулю может появляться и при заглублении свай в несущий слой на 0,5 — 0,7 м. При этом, как показывают статические испытания, в этих условиях, особенно при наличии подземных вод, отказ не всегда соответствует фактической несущей способности — она может быть меньше, чем рассчитанная по отказу. В этих грунтах необходимо проведение статических испытаний свай.

Допускаемую нагрузку на сваю в таких грунтах назначают порядка 600 — 700 кН на сваю сечением 30×30 см и до 1000 кН на сваю сечением 35×35 см.

При глубоком залегании гравийно-галечниковых грунтов и отсутствии подземных вод заглубление свай в галечник предусматривают в проекте 0,5 — 1 м и расчетную нагрузку на сваю 600 кН.

Твердые элювиальные грунты

При залегании со дна котлована твердых элювиальных грунтов применение забивных свай проблематично из-за сложности их погружения — без лидерных скважин забивка возможна всего на 2 — 4 м; лидерные скважины диаметром 250 — 320 мм облегчают погружение свай, однако и в этом случае, особенно если в элювии имеются дресвяные и щебенистые включения, не исключена недобивка свай до забоя лидерной скважины. Поэтому здесь наиболее эффективным вариантом будут фундаменты неглубокого заложения, хотя при этом необходимо в процессе строительства обеспечить сохранность основания, т.к. элювий при атмосферных воздействиях может существенно ухудшить свои свойства. Возможно применение в элювиальных грунтах буронабивных свай. При наличии в элювии воды (обводненных прослоев песков) рекомендуется устройство набивных свай с бетонированием через полый шнек.

При залегании элювиальных грунтов на глубине свыше 2 м от дна котлована эффективно применение забивных свай с заглублением в элювий на 1 — 3 м (в зависимости от плотности грунта); расчетную нагрузку на такие сваи принимают обычно 400 — 500 кН.

Дресвяно-щебенистые грунты с глинистым заполнителем

Величина заглубления свай в дресвяно-щебенистые грунты с глинистым заполнителем зависит от глубины залегания кровли этого грунта, объема и показателя текучести заполнителя. Обычно она колеблется от 1,0 до 3 м, а расчетная нагрузка на сваю принимается в пределах 350 — 500 кН в зависимости от показателя текучести и объема заполнителя. Несущую способность свай рекомендуется подтвердить статическими испытаниями.

Скальные грунты

Опирание забивных свай на скальные грунты осуществляется крайне редко, так как скале обычно предшествует дресвяно-щебенистый грунт, чаще всего с глинистым заполнителем, слой которого пробить сваей практически невозможно.

При необходимости получения свай с большой несущей способностью здесь можно применить вариант «бурозабивных» свай. По этой технологии бурится скважина диаметром больше диагонали сечения сваи на 5 см до трещиноватой скалы, затем скважины зачищаются от шлама, скважина на 1/3 заполняется мелкозернистым бетоном, затем в скважину опускается свая и добивается 10 — 20 ударами молота. Несущая способность такой сваи по грунту близка к несущей способности материала сваи.

Конкурентно-способными могут быть буронабивные сваи, заделанные в неразрушенную скалу.

Насыпные грунты

Насыпные грунты, независимо от их мощности и степени уплотнения, следует прорезать сваями. При наличии в насыпях твердых включений или мерзлых грунтов необходимо применять лидерные скважины.

При недоуплотненных насыпях мощностью свыше 10 м особенно при наличии в насыпях мерзлых включений и при возможном замачивании насыпей, следует учитывать возможность возникновения отрицательной силы трения.

Таким образом, при проектировании фундаментов из железобетонных забивных свай необходимо руководствоваться не только их несущей способностью, но и трудоемкостью устройства в конкретные виды грунтов, а также экономической эффективностью данного типа фундаментов.

Сократите издержки и достигайте своих целей увереннее вместе с нами!

В нашем экспертном центре Вам всегда доступны:

• негосударственная экспертиза ПСД и РИИ в т.ч. подготовленных в виде ИМ (ЦИМ, ЦИММ);
• аудит ПСД и РИИ на стороне заказчика (при приемке) или перед направлением на государственную экспертизу, в т.ч. государственную экологическую экспертизу;
• консультирование и сопровождение в процессе выполнения работ;
• санитарно-эпидемиологические экспертизы (СЗЗ, ПДВ и др);
• сопровождение в арбитраже по вопросам ПИР (досудебные и судебные экспертизы).