Свайные и шпунтовые работы

Сваи и шпунт

Свая представляет собой стержень, имеющий различный профиль поперечного сечения, сделанный из различного материала и имеющий различную длину. Основное назначение свай — 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 назначением сваи 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 защемлении нижних концов свай в грунте. В этих случаях как отдельные сваи, так и.

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, воспринимающий почти всю нагрузку, то такая свая называется сваей-стойкой.

Свая, передающая нагрузку на грунт преимущественно за счет сил трения грунта о ее боковую поверхность, называется висячей сваей.

Сваи, равномерно распределенные 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 изготавливают из круглого леса: сосны, ели, лиственницы, кедра, пихты длиной 4… 12 м и диаметром 18…30 см. Нижний конец сваи заостряют и обсаживают стальным башмаком. Верхний коней сваи слегка стесывают 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 принимают от 20×20 до 40×40 см. Сваи длиной до 7 м изготавливают из бетона марки 200 (В 15), а сваи большей длины — из бетона марки 300 (В 22,5) на портландцементе. Размеры и масса изготавливаемых в заводских условиях свай приведены в табл. 14.1.

Рассматривая различные виды свай, необходимо выделить так называемые шпунтовые сваи (или шпунт), имеющие замковые устройства по бокам, погружаемые вплотную друг к другу и образующие шпунтовые ряды, или стенки. Отдельная категория свай, предназначенная для поддерживания направляющих горизонтальных схваток, называется маячными сваями.

Сваи классифицируются по различным 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, погружаемые в грунт в готовом виде, и набивные сваи, изготавливаемые непосредственно в грунте, в местах их проектного расположения.

По конструкции различают сваи натуральные и ложные, где привычному виду свай соответствует лишь видимая часть свай, а нижняя (в грунте) имеет другую конструкцию.

Применяют следующие способы погружения готовых свай (рис. 14.2): забивка, подмыв, вибропогружение, завинчивание и комбинированный способ.

Таблица 14.1.

Сваи железобетонные квадратного сечения.

Рис. 14.2. Способы погружения свай в грунт:

а — забивка; б — подмыв; в — вибропогружение; 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 шпунтины для получения плотной шпунтовой стенки; г, д — схемы устройств для плотной подгонки шпунтины друг к другу Особую роль играют шпунтовые сваи, или шпунт. Наиболее распространены деревянные, стальные и железобетонные шпунтовые сваи.

Деревянные шпунтовые сваи изготавливают 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 сплачиваются в шпунт. Высота и толщина гребня принимаются равными 1/3 толщины бруса.

В связи с тем что забивка шпунтовых свай производится гребнем вперед так, чтобы паз забиваемой шпунтины скользил по гребню ранее забитой сваи, заостренная часть сваи со стороны гребня скашивается на половину ширины сваи, чем обеспечивается плотное ее прижатие сопротивлением грунта к ранее забитой свае.

При забивке шпунта составляют по две-три шпунтины вместе, скрепляя их скобами. На такую составную шпунтовую сваю надевают один бугель (оголовок), а скос острия делают только в одной крайней шпунтине.

Отклонения 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 лесоматериалов — досок длиной более 2 м и толщиной 35…55 мм. Доски предварительно высушивают до влажности не более 18% и стругают. Склеивают их водостойким клеем.

Клееные изделия выдерживают в течение 5 сут при температуре не ниже 14 °C. Деревянные сваи и шпунт предварительно подвергают антисептированию.

Стальные шпунтовые сваи с водонепроницаемым замковым соединением применяют для устройства ограждений глубоких котлованов и перемычек, для гидротехнических подпорных стенок и для ограждений земляных плотин на стыке с бетонной водосливной частью плотин. Они могут также применяться для снижения фильтрации через плотины в виде металлической завесы или ядра. Профили стального шпунта представлены на рис.

14.4.

Рис. 14.4. Профили стального шпунта:

а — сталь шпунтовая плоская; 6 — сталь шпунтовая корытная; в — сталь шпунтовая зетовая; 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 имеется кулачок, а на другой — обойма, в которую входит кулачок соседней сваи;
• • двойное кулачково-обоймовое, когда на каждой грани сваи имеется обойма, одна из лапок которой является кулачком, входящим в такую же обойму соседней сваи;
• • лапчатое, когда на каждой грани шпунтовой сваи лапка является одновременно и обоймой, и кулачком.

Двойные кулачково-обоймовые замки образуют менее плотный замок, но допускают значительно больший угол поворота, достигающий 24°.

Кулачково-обоймовые и лапчатые замковые соединения образуют более плотный замок, но допускают угол поворота не более.

10…15^е. В последнее время рядом зарубежных фирм начали выпускаться шпунты с одним типом замка, но с дополнительными стойками, позволяющими производить соединения под различными углами.

Рис. 14.5. Типы замковых соединений стального шпунта: а — кулачково-обоймовое; б — двойное кулачково-обоймовое; в — лапчатое Отечественные заводы выпускают стальные шпунтовые сваи трех основных профилей: плоского, корытного и зетового (см. рис. 14.4).

Шпунтовые сваи плоского профиля применяются главным образом для сооружения ограждений ячеистой конструкции; корытного — для устройства противофильтрационных завес; зетового — 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 забивки железобетонного шпунта аналогична технологии забивки деревянного шпунта с учетом особенностей железобетонной конструкции.