Железобетонные забивные сваи – свойства и характеристики

Характеристика железобетонных свай.

Дом начинается с фундамента – это аксиома. А фундамент начинается с котлована или свайно-ростверкового фундамента. В этой статье речь пойдет о сваях. Сваи используются разные, но сваи железобетонные забивные – преимущественно. Эти сваи имеют поперечное сечение до восьмидесяти см. По техническим условиям ГОСТ 19804.1-79. Сваи железобетонные забивные применяются нескольких видов.

Первый вид: с использованием ненапрягаемой или напрягаемой арматурой. Арматура – продольная, крепёж (армирование) – поперечное.

Арматура с поперечным сечением производится преимущественно квадратной и прямоугольной формы (круглые). С продольным сечением – это призма, цилиндр и бока с наклоном в вид пирамид, трапеций и ромбов. Сваи ЖБ круглого сечения имеют диаметр от четырёхсот до восьмисот мм. Сваи-оболочки имеют больший диаметр: до трёх тысяч мм. Применяются также сваи-колонны ЖБ квадратного и сплошного сечения, без поперечного армирования.

На фото — арматурные сетки железобетонный свай

Конструктивно такие сваи бывают только двух видов: цельные и составные, скрепляемые между собой из отдельных частей. Отдельное подразделение в плане конструкции – в части устройства нижнего конца: есть несколько видов. Наиболее применяется конструкция с острым или плоским концом. Реже – с конструкцией в форме булавы.

Чаще всего используются сваи квадратного сечения с заострённым концом. Преимущественно – в форме армированных башмаков из стали на обратной стороне. Максимальная длина свай – до шестидесяти м, средняя – зависит от материала и способа изготовления: так, с напряжённой арматурой – до шестнадцати м, с перечным армированием – до двадцати шести м.

На фото — железобетонные сваи квадратного сечения

Наиболее часто применяемая конструкция железобетонных свай – поперечное сечение в форме квадрата. Размеры такого сечения варьируются от 25X25 до 45X45 см. Длина подобных свай – от пяти до двадцати пяти метров.

Бетон, применяемый при производстве таких свай, имеет ГОСТ 19804-91. Это – тяжёлый бетон с высоким классом прочности, морозоустойчивости и водонепроницаемости. Для создания свай применяется следующая артамута:

• арматура упрочнённая стержневая;
• горячекатаная стержневая;
• арматурные канаты;
• высокопрочная проволока класса Ат-IIIC.

Основной материал – прокат различного профиля, включая трубы, швеллер и т.д.

На видео — производственный процесс изготовления железобетонных свай

Стандартные (по ГОСТ) обозначения железобетонных свай забивных:

• «С» (армирование – поперечное);
• «СП» (квадрат);
• »СЦ» – квадратное сечение без поперечного армирования;
• «СК» – полые, круглые;
• «1СД» (сваи-колонны);
• «2СД» – аналог предшественника, но предназначенный для монтажа по средним осям.

Сегодня также используются жб сваи типа ССН и ССВ (составные), изготавливаются с применением тяжёлого бетона, а также тип СГ (сваи прямоугольного сечения) из тяжёлого бетона.

Размеры разных типов свай

В соответствием с положениями ГОСТ №19805, цельные опоры квадратного сечения (С) выпускаются в следующих типоразмерах:

Сечение, см	Длина, м
20*20	3-6
25*25	4-6
30*30	3-12
35*35	4-16
40*40	4-18

Тело сваи изготавливается из бетона, соответствующего классу В20 по прочности на сжатие, марки F150 по морозостойкости и классу гидрофобности W8. В зависимости от типа армирования конструкции могут иметь пространственный либо продольный каркас из стержней арматуры А2 и А3 диаметром 11-16 мм.

Стальными сетками дополнительно укрепляется торцевая часть опоры, принимающая на себя удары дизель-молота в процессе забивки. Острие сваи усиливается обоймой из листового металла либо наваренным на каркас конусом из арматуры.

Рис. 1.2: Цельные квадратные сваи

Квадратные сваи с круглой полостью марки СП поставляются в двух типоразмерах:

Сечение, см	Длина м
30*30	3-12
40*40	3-12

Конструкции производятся из тяжелых бетонов марки М200 и М300. В сваях из бетона М200 минимальная толщина стенки составляет 60 мм, в свая из бетона М300 — 40 мм. Никакого функционального назначения внутренняя полость не несет, ее задача — удешевить стоимость железобетонной опоры посредством снижения расходных материалов при ее изготовлении. Сваи марки СП имеют ограничение в применении — они не могут использоваться в регионах с повышенным риском сейсмической активности.

Рис. 1.3: Сваи круглого сечения

Сваи типа СК — круглые полые конструкции, производятся в следующей размерной сетке:

Диаметр, см	Длина, м
40	4-18
50	4-18
60	4-18
80	4-20

Тело круглых свай выполняется из бетона марки М300. Для армирования используется пространственный каркас, состоящий из продольных стержней арматуры класса А1-А3, соединенных спиралью из стальной проволоки В1 диаметром 5 мм. Такие сваи могут производится в двух исполнениях — с закрытым и открытым нижним торцом, в последнем случае при забивке внутренняя полость сваи заполняется грунтом, что придает ей дополнительную устойчивостью.

Рис. 1.4: Сваи-оболочки

Сваи-оболочки (СО) являются разновидностью круглых свай. Оболочками именуются все полые конструкции круглого сечения, диаметр которых превышает 80 см. На сегодняшний день производится 3 типоразмера свай СО:

Диаметр, см	Длина, м
100	4-12
120	4-12
160	4-12

Сваи-оболочки всегда изготавливаются с открытым нижним торцом. Толщина стенок оболочек в конструкциях диаметром 100 и 120 см. составляет 10 см, в опорах диаметром 160 см — 13 см. Также существует класс усиленных свай-оболочек, изготавливаемых из бетона М300 и имеющих толщину стенки 20 см. Длина таких конструкций может доходить до 20 м.

Рис. 1.5: Составные сваи со сварной пластиной

В составной конфигурации производятся три вида свай — квадратного сечения, круглого и сваи-оболочки. Рассмотрим их типоразмеры:

Тип сваи, сечение/диаметр (см)	Длина, м
С 30*30	14-24
С 35*35 и 40*40	14-28
СК 40, 50, 60	12-36
СК 80	12-24
СО 120	12-24
СО 160	8-24
СО 300	12

Существует множество способов соединения составных секций, наиболее распространенный из которых — стыковка посредством сварной пластины. При погружении составных свай первостепенно забивается первая секция, после чего копр поднимает и устанавливает на нее 2-ю секцию, сварщик обрабатывает пластины и выполняется забивка опоры на требуемую глубину.

Железобетонные сваи: технология погружения

Забивка жб свай является популярным, но не единственным способом установки сваи в рабочее положение.

Сегодня сваи погружают в грунт преимущественном путем забивки с помощью специальных машин и молотов. Процесс обеспечивает быстрый и точный выход на глубину, определенную в проектной документации. Он подходит для большинства грунтов и условий производства работ.

На выбор технологии погружения оказывает влияние также используемые сваи, в частности их длина.

Среди используемых методов погружения железобетонных свай в грунт встречаются:

1. Ударный способ погружения с использованием специальных молотов.
2. Вибрационный способ, при котором сваи постепенно погружается под воздействием вибрации, создаваемой машиной.
3. Вдавливание. Этот способ оптимален для условий города, так как создает мало шума и минимум деформаций грунта.
4. Завинчивание сваи.
5. Буронабивной способ погружения.

Иногда, в особых случаях, используют комбинированный подход, применяя сразу несколько видов воздействия на сваю. Примеры таких технологий:

1. Виброударный способ.
2. Вибровдавливание.
3. Подмыв грунта.

Способы монтажа фундамента на железобетонных сваях в зависимости от грунта

Наименование	Грунт	Особенности
Сухой способ	Твердоглинистый, полутвердый, тугопластичный	Без укрепления стенок. Бурение ковшовым буром или шнековой колонной. Расширение скважины необязательно. Устанавливается опалубка, но в процессе залития бетоном постепенно извлекается из углубления. Оголовок на сваях в холодное время защищается утеплителем. Применимо для опор с диаметром 40-120 см. и высотой до 30 м. Монтаж своими руками.Противопоказания: промышленные и бурные водные потоки на территории дома.
Обсаднотрубный способ	Любой	Бурение вращательным, ударным или взрывным способами. Гидродомкратами, забивкой или вибропогружением в скважину углубляются обсадные трубы: аналогично устанавливаются забивные сваи для фундамента. Стыки – замки или сварка. Опоры армируются. С помощью системы домкратов обсадная труба вращается и совершает возвратно-поступательные движения, уплотняя бетон.
Обсаднотрубный способ по технологии фундекс	Сейсмически нестойчивый	Щадящий, без потери свойств грунта. Бурение без выемки почвы – вдавливание раскатчиком или коническим катком с вала. Наконечник-раскатка остается в углублении, присоединяется к трубе с помощью замка. Труба армируется, заполняется сначала смесью равных объемов песка, цемента и воды, а затем пластинчатым бетоном. Вытаскивается возвратным вращением. По технологии фундекс можно забить сваи под фундамент.
Глинисторасворный способ	Неустойчивый обводненный	Раствор с содержанием глины 1,2 г/см3 создает гидростатическое давление, вследствие чего исчезает потребность в опалубке. Раствор из бентонитовых глин под давлением подается по пустотелой буровой штанге в скважину. Готовится на месте строительства дома. После залития поднимается по стенкам скважины вверх, попадает в пустоты, с помощью насоса выкачивается в штангу. Циркуляция постоянна. Скважина армируется. Впоследствии бетон вытесняет раствор из углубления. Так же для откачки используются вертикально-перемещаемые (бетонолитные или малозабивные) трубы.

Примечание к обсаднотрубному варианту

Взрыв применяется для формирования подошвы: обсадка погружается в скважину, на дно закладывается снаряд, конструкция заливается бетоном – после взрыва на месте подошвы образуется полость, заполняющаяся бетонной смесью.

Фундамент из железобетонных свай активно используются в частном домостроительстве на слабых грунтах.  Сваи под фундамент монтируются своими руками, выдерживают несущую нагрузку в 400 тонн, не воздействуют на опоры соседних построек.

Виды и типы забивных свай

С позиции материала, используемого при производстве забивных свай, все разнообразие можно разделить на три вида:

сваи забивные металлические. Используются редко из-за дороговизны и меньшей, по сравнению с ЖБ сваями, несущей способностью. Для производства сваи используют трубы, рельсы, швеллер. Преимущество – сравнительно меньший вес. Срок службы – 40-60 лет;

сваи забивные деревянные. Используют только для фундамента небольших, легких строений, преимущественно для деревянных и каркасных домов, т.е. сфера их применения ограничена частным строительством. Существенными недостатками является дороговизна (дорогие породы деревьев: дуб, лиственница, бук, ясень), трудоемкость производства. При установке на твердых породах грунта конус деревянной сваи усиливается металлическим наконечником. Характеристики сваи из дерева: диаметр – 200-400 мм, длина 3-8 м.п. Срок службы – 50 лет;

сваи забивные железобетонные. Бетонные, усиленные армированием конструкции. Срок службы – до 150 лет.

Остальные разновидности будут касаться железобетонных свай и представлены в таблице:

№ п/п	Классификационный признак	Детализация
1	По типу армирующего каркаса	– напрягаемые (применяется термически и механически упрочненная стержневая горячекатанная арматура или высокопрочная проволока); – ненапрягаемые (применяется стержневая горячекатанная арматура).
2	По форме поперечного сечения	– квадратное; – прямоугольное; – круглое.
3	По форме продольного сечения	– призматические; – цилиндрические.
4	По наполнению внутренней полости	– сплошного сечения (цельные) – 10 типоразмеров¬; – полые (с круглой или квадратной полостью) – 26 типоразмеров.
5	По возможности наращивания	– монолитные; – составные (состоящие из нескольких частей с цанговым или сварным стыком).
6	По типу формирования нижнего наконечника	– цилиндрические; – с расширением; – с пятой.

Маркировка железобетонных свай

Рекомендации по маркировке забивных ж/б свай содержатся в ГОСТ 19804-91 и ГОСТ 23009. Маркируются сваи буквенно-числовой последовательностью, в которой:

• вторая – номер варианта армирования (при использовании ненапрягаемой арматуры) и класс (для сваи с напрягаемой арматурой);
• первая группа – тип сваи, и ее размеры;
• третья – характеристики сваи.

Существующие типы забивных свай в соответствии с положениями ГОСТ 19804-91 приведены в таблице:

Особенности железобетонных свай

В строительстве наиболее часто применяются сваи квадратной и прямоугольной формы сплошного сечения. Изделия могут иметь различную конфигурацию:

• в виде квадрата;
• прямоугольную форму;
• двутавровую форму;
• в виде круга.

Применение свай, имеющих двутавровое сечение, осуществляется с целью придания конструкции устойчивости к изгибам.На сегодняшний момент применение свай сплошного круглого сечения не осуществляется. Раньше, такой вид свай (длиной не больше 30 метров, диаметром менее 50 см, весом меньше 11 тонн) использовался в строительстве.

Минусы ЖБ-свай

1. Отличаются большим весом. Из-за этого могут возникнуть трудности в транспортировке, погрузочных/разгрузочных работах, в процессе монтажа.
2. Для установки требуется применение сваебойного оборудования. Кроме шумности, габаритная тяжелая техника может быть неприменима в некоторых ситуациях – в местах плотных застроек, на небольших строительных участках.
3. Способны к разрушению, не выдерживают суровых климатических условий. Для северных районов, используются специальные изделия, которые изготавливаются из морозостойкой марки бетона.

Хотя эти характеристики скорее относятся не к минусам, а к особенностям которые нужно учесть при строительстве. Поэтому использование свай из железобетона производится довольно часто, особенно при возведении крупных зданий и сооружений.

Плюсы ЖБ-свай

1. Высокая несущая способность. Армированный железобетон при правильной установке способен выдерживать колоссальные нагрузки. Самое главное – фундаменты на железобетонных сваях можно использовать под строительство многоэтажных зданий.
2. Уплотнение грунта. В процессе забивания почва под фундаментом уплотняется, что приводит к повышению прочности и устойчивости основания. За счет уплотнения земляного кома в процессе забивки, свайный столб плотно фиксируется в нижней точке опоры и по бокам. То есть его невозможно расшатать (как часто бывает с винтовыми свайными столбами), нет необходимости в дополнительном укреплении с помощью обвязки.
3. Длительный срок службы (от 100 лет).
4. Быстрое возведение. Несмотря на некоторые сложности с монтажом, при наличии необходимого оборудования забивка свай производится быстро и не составляет проблем.
5. Возведение фундамента не требует земляных работ. В большинстве случаев нет необходимости снимать даже верхний слой почвы, не говоря уже о бурении скважин или рытье котлована.
6. Простота хранения. Удобная форма позволяет складировать столбы штабелями, а устойчивость к возгоранию, воздействию влаги (в разумных пределах, естественно) и грибковым поражениям не требуют каких-то особых складских условий.

Монолитная плита

Монолитный фундамент славится тем, что его можно возводить в самых сложных геологических условиях. Чаще всего плита используется как раз-таки там, где грунт имеет недостаточную стабильную устойчивость — в том числе и склонность к морозному пучению. Несущая способность такого основания позволяет возводить на нем постройки разной тяжести — от каркасных строений до кирпичных коттеджей в несколько этажей.

Плюсы монолитного фундамента

Помимо отличных несущих характеристик данный тип фундамента обладает главным для строительства в условиях пучинистого грунта преимуществом — устойчивостью к движению грунта.

Устойчивость к движению грунта должна проявляться у надежного основания не только в период промерзания почвы, но и в момент ее оттаивания. Уменьшение объема почвы — это, как правило, процесс, протекающий неравномерно и, как следствие, способствующий возникновению перекосов конструкции.

Непреложное правило строительства в таких условиях — залегание фундамента в почве всегда должно быть ниже уровня ее промерзания зимой. Благодаря этому силы пучения будут оказывать воздействие по касательной — незначительный выталкивающий эффект никак не скажется на прочности бетонно-арматурной конструкции основания.

1. Хорошие несущие характеристики — качественному плитному фундаменту не страшны локальные деформации. Это гарантирует целостность стен дома по всему периметру.
2. При возведении плитного фундамента возможна организация цокольного этажа или подвального помещения.

Минусы монолитного фундамента

1. Главный минус — монолитная плита при любых раскладах окажется дороже ленточного аналога и свайного варианта. Так как для монтажа потребуется значительное количество бетона и арматуры, а также использование крупногабаритной строительной техники, цена возрастет в среднем на 30% по сравнению с вышеперечисленными типами оснований.
2. Реализация варианта монолитной плиты возможна только на идеально ровном участке — подготовительные работы по выравниванию рельефа потребуют дополнительных временных и финансовых затрат.

Полые сваи круглого сечения

Применение круглых железобетонных свай в большей степени относится к индустриальному, гидротехническому и энергетическому строительству. В отличие от прямоугольных элементов, круглые изготавливаются методом центрифугирования, значительно повышающего плотность и прочность бетонной смеси. Благодаря лучшей технологичности и тонкостенной конструкции, круглые полые сваи легче сплошных аналогов, на них расходуется меньший объем бетона и количество арматуры.

Они выпускаются с заостренным и открытым концом, диаметром от 300 мм до более чем метрового сечения, длина сваи начинается от 6 м. Оголовок круглой сваи может снабжаться обоймой для наращивания секций. Кольцевой нож на нижнем обрезе элемента увеличивает удельное давление на грунт, способствуя эффективному погружению.

Стоит упомянуть такую особенность работы полых свай, как формирование грунтового ядра внутри полости при погружении. Обладая высокой плотностью в следствии механических нагрузок, оно придаёт свае дополнительную несущую способность.

Сфера применения

• строительство фундамента на склонах;
• устройство фундамента для частного дома (в строительстве может быть использован любой материал, а этажность здания не ограничена), а также бань, гаражей, хозяйственных построек;
• усиление существующего фундамента (ремонт, восстановление старого, поврежденного);
• промышленное строительство.

К сведению, только забивные ЖБ сваи можно использовать во всех климатических зонах.

Примечание. Забивные сваи не могут быть применены в грунтах, склонных к горизонтальным подвижкам. Это обусловлено тем, что в этом случае снижается устойчивость строения к опрокидыванию.

Все положительные свойства железобетонных забивных свай проявляется только при условии точного соблюдения нормативов (ГОСТ) при изготовлении и монтаже. В частности, следует изучить следующие нормативные положения:

Отдельно следует изучить рабочие чертежи, которые содержатся в документе «сваи забивные серия 1.011 1 10» – «Сваи забивные железобетонные». Здесь описаны все типовые конструктивные решения. Причем каждому типу свай посвящен отдельный выпуск.

Железобетонные сваи: характеристики

Технические параметры железобетонных свай различаются в широких пределах, что дает возможность выбрать оптимальный вариант под конкретный проект. Эксплуатационные параметры железобетонных конструкций определяются маркой используемого бетона. Чем выше маркировка бетона, тем прочнее будет конструкция.

Один из ключевых параметров предел прочности сваи на сжатие. Этот параметр определяет надежность сваи, что влияет как на процесс погружения конструкции, так и на прочностные параметры готового основания. Определяется этот параметр маркой бетона и устройством каркаса.

Также при выборе железобетонных свай следует учитывать следующие характеристики:

1. Морозостойкость, которая обозначается как F.
2. Влагостойкость сваи W.
3. Вес сваи (единицы конструкции).

Размеры железобетонных свай обеспечивают возможность создать высокопрочное основание в любых условиях строительства.

Ленточный фундамент

Ленточный фундамент на пучинистых грунтах имеет ряд своих особенностей: так, например, такой тип основания делят на два вида — заглубленный и мелкозаглубленный. Сам по себе ленточный фундамент представляет собой железобетонный каркас, организованный по всему периметру возводимой конструкции.

Мелкозаглубленный вариант применяется в условиях слабопучинистых грунтов. Подобное основание предполагает возведение деревянных домов или небольших кирпичных и каркасных конструкций. Заглубленный ленточный фундамент имеет тот же принцип устройства, что и монолитная плита — укладка каркаса осуществляется на глубину ниже промерзания грунта — примерно на 15-20 см.

Плюсы ленточного фундамента

• Скорость возведения — технологию обустройства ленточного варианта основания нельзя назвать сложной. Она не требует привлечения тяжелой спецтехники, а ограждающие конструкции (опалубка) легкомонтируемы и изготавливаются из разных типов материалов. В общем, весь процесс займет 3-4 дня при условии непрерывности заливки бетонного раствора.
• Долговечность — грамотно организованные работы вкупе с безошибочным возведением поспособствуют надежному результату. Срок службы ленточного фундамента исчисляется не одним десятком лет.
• Еще более простая организация подвального помещения по сравнению с монолитным вариантом.

Минусы ленточного фундамента

1. Организация и проведение земельных работ — для ленточной закладки требуется вырыть траншеи, также с целью равномерного распределения весовой нагрузки организуется подушка, представляющая собой слой определенный толщины из гравия, щебня и песка. Частичное замещение пучинистого грунта на непучинистый позволяет уменьшить перемещение фундамента при промерзании и оттаивании грунта.
2. Необходимость в проведении теплоизоляционных и гидроизоляционных работ — воздействие влаги и низких температур пагубно сказывается на целостности стройматериалов с течением времени.

Характеристики изделия

Размеры:

Конструкции из железобетона отличаются по площади сечения.

Основные размеры (в см):

30 х 30;

35 х 35;

40 х 40.

Сваи первого типа (30 х 30) не могут быть более 12 м, для двух других длина не должна превышать 16 метров. Минимальная длина – 3 м и 4 м соответственно. Если на стройплощадке требуется использование свай больших размеров, их делают составными. Это обеспечивает, с одной стороны, менее проблематичное погружение по сравнению с цельными сваями, с другой – возможность отклонения от вертикали.

Также есть разновидности свай с сечением 20 х 20 и 25 х 25, от 3 до 6 м. Такие конструкции из железобетона применяются при строительстве сельскохозяйственных комплексов, ангаров и других некрупных сооружений.

Общие технические характеристики:

Характеристики свай, как и других конструкций из железобетона, состоят из марки бетона, необходимого для приготовления опоры. Чем выше марка, тем выше степени прочности изделия. Маркировка на железобетоне обозначает сорт раствора, который и определяет предел прочности при сжатии и класс бетона.

ГОСТом определяются основные требования к качеству изделия: устойчивость к морозу и влаге (показатели, которые зависят от марки бетона). При маркировке морозостойкость обозначают латинской буквой «F», а влагостойкость – буквой «W». Вес опоры определяют с помощью размеров основания. Масса железобетонного изделия тем больше, чем больше размеры основы. Также вес железобетонной конструкции зависит от типа используемого бетона. Преимущество отдают забивной свае, с поперечным сечением 80 см. Они, в свою очередь, подразделяются на несколько видов:

• арматура, которая в процессе изготовления подвергается напряжению;

• железобетон ненапрягаемый. Используют стержневую арматуру и арматурную проволоку.

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

Главные требования к любому типу жб опор:

• несущая способность – менее 60 тонн;

• морозостойкость – 150F и более;

• водонепроницаемость – W2 и более.

Разновидности железобетонных свай

Универсальными считаются изделия, имеющие сплошное цельное сечение (квадрат) и ненапрягаемую арматуру. Существуют такие типы (с маркировкой по государственному стандарту):

• цельные и составные сплошного квадратного сечения (С, СЦ);

• полые круглого сечения (трубчатые) (СК);

• прямоугольного (СГ);

• сваи-колонны (ІСД);

• цельные с круглой полостью квадратного сечения (СП);

• сваи-оболочки (СО).

По другой классификации изделия делятся на:

• Монолитные, которые не имеет пустоты внутри. Чтобы погрузить ее, выемка в грунте необязательна. Монтируются с помощью молота или пресса, который вбивает (или вдавливает) основу конструкции в почву.

• Пустотелые, представляющие собой оболочку, для погружения которой необходима скважина в грунте.

• Набивные, технология которой подразумевает, что основу на такихопорах погружают в приготовленную заранее выемку.