Свая представляет собой стержень, который имеет различный профиль поперечного сечения, сделанный из разного материала и имеет разную длину. Основное назначение свай от Трубошпунт — полное или частичное восприятие нагрузки от силы тяжести сооружения и других внешних сил и передача ее нижележащим слоям грунта. В этом случае свая работает на продольное сжатие. В ландшафтной архитектуре очень часто основным предназначением свай является защита вертикальной грунтовой стенки или вертикальных откосов водоема от разрушения. В этих случаях сваи работают главным образом на изгиб, воспринимая боковое давление грунта (а в водоеме — и боковое давление воды) при погружении нижних концов свай в грунте.
Рис. 14.1. Основные разновидности свай и свайных оснований:
а — сван-стойки; б — висячие сваи; в — наклонные сваи; г — свайное поле; д —
«Кусты * свай свайные стенки хорошо видны и должны иметь как можно более эстетичный вид.
На рис. 14.1 представлены основные разновидности свай и свайных оснований. Если свая опирается на плотный подстилающий слой грунта, воспринимающего почти все нагрузки, то такая свая называется сваей-стойкой.
Свая, передающая нагрузку на грунт за счет сил трения грунта о боковую поверхность, называется висячей сваей.
Сваи, равномерно распределены по площади сооружения, образуют свайный фундамент. Сваи, сгруппированные по несколько штук вместе для восприятия сосредоточенных нагрузок, образуют «кусты» свай. Для восприятия горизонтальных или наклонных нагрузок применяют наклонные сваи.
Деревянные сваи изготовляют из круглого леса: сосны, ели, лиственницы, кедра, пихты длиной 4 …. 12 м и диаметром 18 … 30 см. Нижний конец сваи заостряют и обсаживают стальным ботинком. Верхний коней сваи слегка стесивают конусообразно и обжимают металлическим кольцом (бугелем), которое изготавливают из полосовой стали толщиной 10 … 15 мм и шириной 50 …. 75 мм.
Железобетонные сваи длиной 3 … 16 м (в отдельных случаях — до 20 м) изготавливают преимущественно в заводских условиях. Сечение свай принимается от 20×20 до 40×40 см. Сваи длиной до 7 м изготовляют из бетона марки 200 (В15), а сваи большей длины — из бетона марки 300 (В 22,5) на портландцементе. Размеры и масса изготавливаются в заводских условиях свай приведены в табл. 14.1.
Рассматривая различные виды свай, необходимо выделить так называемые шпунтовые сваи (или шпунт), имеющие замковые устройства из сторон, что погружаются вплотную друг к другу и образуют шпунтовые ряды, или стенки. Отдельная категория свай, предназначена для поддержания горизонтальных направляющих схваток, называется маячными сваями.
Сваи классифицируются по разным признакам.
По материалу различают деревянные, бетонные, железобетонные, стальные, грунтовые и смешанные сваи.
По форме поперечного сечения различают круглые, квадратные, многогранные сваи, а также сваи со сплошным или полым сечением.
По способу изготовления и забивки различают сваи, которые погружаются в грунт в готовом виде, и набивные сваи изготавливаются непосредственно в грунте, в местах их проектного расположения.
По конструкции различают сваи натуральные и ложные, где привычного вида свай соответствует лишь видимая часть свай, а нижняя (в грунте) имеет другую конструкцию.
Применяют следующие способы погружения готовых свай (рис. 14.2): забивка, подмыв, віброзанурення, завинчивания и комбинированный способ.
Таблица 14.1
Сваи железобетонные квадратного сечения
| Марка сваи | Размер стороны поперечного сечения Ь, мм | Общая длина сваи L, мм | Расстояние до мест строповки, мм | Масса сваи, т | |
| / « | / 2 | ||||
| СУЗ-20 | 200 | 3 000 | 600 | — | 0,31 |
| СУ4-20 | 200 | 4000 | 800 | — | 0,41 |
| СУ5-20 | 200 | 5 000 | 1000 | — | 0,51 |
| СУ6-20 | 200 | 6000 | 1200 | 1800 | 0,61 |
| СУ7-20 | 200 | 7000 | 1400 | 2100 | 0,71 |
| СУЗ-25 | 250 | 3 000 | 600 | — | 0,48 |
| СУ4-25 | 250 | 4000 | 800 | — | 0,65 |
| СУ5-25 | 250 | 5 000 | 1000 | — | 0,80 |
| СУ6-25 | 250 | 6000 | 1200 | — | 0,95 |
| СУ7-25 | 250 | 7000 | 1400 | 2 100 | mi |
| С8-25 | 250 | 8000 | 1600 | 2400 | 1,27 |
| СУЗ-ЗО | 300 | 3 000 | 600 | — | 0,72 |
| СУ4-30 | 300 | 4000 | 800 | — | 0,94 |
| СУ5-30 | 300 | 5 000 | 1000 | — | 1,16 |
| СУ6-30 | 300 | 6000 | 1200 | — | 1,39 |
| СУ8-30 | 300 | 8000 | 1600 | 2400 | 1,84 |
| С 9-30 | 300 | 9000 | 1800 | 2600 | 2,06 |
| С10-30 | 300 | 10000 | 2100 | 2900 | 2,20 |
| С12-30 | 300 | 12000 | 2 500 | 3 500 | 2,74 |
| С14-35 | 350 | 14 000 | 2900 | 4100 | 4,34 |
| С15-35 | 350 | 15000 | 3100 | 4400 | 4,64 |
| С16-35 | 350 | 16 000 | 3 300 | 4 700 | 4,65 |
| С14-40 | 400 | 14 000 | 2900 | 4100 | 5,62 |
| С15-40 | 400 | 15000 | 3100 | 4400 | 6,05 |
| С16-40 | 400 | 16000 | 3 300 | 4700 | 6,45 |
Рис. 14.2. Способы погружения свай в грунт:
а — забивка; б — подмыв; в — віброзанурення; г — завинчивание; д — схема уплотнения грунта вокруг сваи при забивке; q — расход воды для подмыва свай; Q усиление погружения сваи; D — диаметр сваи; Н — высота подъема молота
Рис. 14.3. Схемы забивки деревянных шпунтовых рядов:
а, б — варианты размещения маячных свай и горизонтальных схваток; в — использование отпора грунта на скос шпунтіни для получения плотной шпунтовой стенки; г, д — схемы устройств для плотной подгонки друг к шпунтіни
одном
Особую роль играют шпунтовые сваи или шпунт. Наиболее распространены деревянные, стальные и железобетонные шпунтовые сваи.
Деревянные шпунтовые сваи изготовляют из досок или брусьев. Дощатый шпунт применяют при глубине котлована не более 3 м. При большей глубине применяют сваи из брусьев толщиной
12 … 18 см. Длина шпунтовых свай достигает 6 … 7 м.
Доски в шпунтовых рядах (рис. 14.3) соединяются треугольным или прямоугольным гребнем и соответствующим пазом. Отдельные брусья собираются в шпунт. Высота и толщина гребня принимаются равными 1/3 толщины бруса.
В связи с тем что забивка шпунтовых свай проводится гребнем вперед так, чтобы паз забиваної шпунтіни скользил по гребню ранее забитой сваи, заостренная часть сваи со стороны гребня скашивается на половину ширины сваи, чем обеспечивается плотное ее прижатие сопротивлением почвы к ранее забитой сваи.
При забивке шпунта составляют по две-три шпунтіни вместе, скрепляя их скобами. На такую составляющую шпунтовую сваю надевают один бугель (оголовок), а скос острия делают только в одной крайней шпунтин.
Отклонение размеров деревянных свай и шпунта от проектных не должны превышать нормативных величин.
Допустимые отклонения (допуск), мм, при изготовлении деревянных свай и шпунта
В диаметре свай ……………………………………….. …………………… 0; -20
В толщине шпунта ……………………………………….. ………………. 0; -10
В размерах паза и гребня ……………………………………… ……….. 2
Искривление поверхности и кромок свай и шпунтин на 1 м длины ………………………………… ……………. 3
Клееные сваи и шпунт изготавливают из обрезков древесины — досок длиной более 2 м и толщиной 35 … 55 мм. Доски предварительно высушивают до влажности не более 18% и строгают. Склеивают их водостойким клеем.
Клееные изделия выдерживают в течение 5 суток при температуре не ниже 14 ° С. Деревянные сваи и шпунт предварительно подвергают антисептуванню.
Стальные шпунтовые сваи с водонепроницаемым замковым соединением применяют для устройства ограждений глубоких котлованов и перемычек, для гидротехнических подпорных стенок и ограждений земляных плотин на стыке с бетонной водосливной части плотин. Они могут также применяться для снижения фильтрации через плотины в виде металлической петли или ядра. Профили стального шпунта представлены на рис.
14.4.
Рис. 14.4. Профили стального шпунта:
а — сталь шпунтов плоская; 6 — сталь шпунтов Корытная; в — сталь шпунтов зетовий; 1 — нейтральная ось; Н — высота профиля шпунта; А — высота профиля замка; t — толщина шпунта; В — ширина шпунта
Различают следующие основные типы замковых соединений стального шпунта (рис. 14.5):
- • кулачково-обоймовое, когда на одной грани шпунтовой сваи является кулачок, а на другой — обойма, в которую входит кулачок соседней сваи;
- • двойное кулачково-обоймовое, когда на каждой грани сваи есть обойма, одна из лапок которого является кулачком, входящих в такую же обойму соседней сваи;
- • лапчатой, когда на каждой грани шпунтовой сваи лапка является одновременно и обоймой, и кулачком.
Двойные кулачково-обоймовие замки образуют менее плотный замок, но допускают значительно больший угол поворота, что достигает 24 °.
Кулачково-обоймовие и лапчатые замковые соединения образуют более плотный замок, но допускают угол поворота не больше
10 …. 15 е . В последнее время рядом зарубежных фирм начали выпускаться шпунты с одним типом замка, но с дополнительными стойками, которые позволяют производить соединение под разными углами.
Рис. 14.5. Типы замковых соединений стального шпунта: а — кулачково-обоймовое; б — двойное кулачково-обоймовое; в — лапчатой
Отечественные заводы выпускают стальные шпунтовые сваи трех основных профилей: плоский, коритного и зетовий (см. Рис. 14.4).
Шпунтовые сваи плоского профиля применяются главным образом для сооружения ограждений ячеистой конструкции; коритного — для устройства противофильтрационных завес; зетовий — для сооружения подпорных стен и причальных сооружений.
Железобетонные шпунтовые сваи имеют поперечный профиль, аналогичный деревянному, где четко выделяются с двух противоположных сторон гребень и паз. Технология забивку железобетонного шпунта аналогична технологии забивки деревянного шпунта с учетом особенностей железобетонной конструкции.