Железобетонные сваи: технические характеристики и рекомендации по установке

Железобетонные сваи являются наиболее востребованным типом опор для организации свайного фундамента. Это обусловлено их долговечностью, высокой несущей способностью, влагостойкостью и возможностью установки по нескольким технологиям.

Железобетонные сваи (ЖБ) представляют собой арматурный каркас, который заливается бетонным раствором. Длина готового изделия может составлять от 3 до 12 м.

Железобетонные сваи применяются при организации фундамента по технологии забивания. Их использование позволяет укрепить основание и выйти на прочные слои почвы.

Визуально они представляют собой основания с круглым (полым или заполненным), квадратным сечением. Различаются диаметром и высотой, от чего зависит несущая способность и сфера применения. Кроме того, показатели прочности зависят от используемой марки бетона. Чем она выше, тем надежнее элементы.

Для создания железобетонных свай используется цемент, марочная прочность которого не менее М100. От эксплуатационных характеристик бетона зависит не только прочность сваи на сжатие, но и морозостойкость, влагопрочность. Последние параметры для бетона марки М100 составляют F 50 (то есть конструкция выдерживает до 50 циклов заморозки/разморозки) и W2 (давление водяного столба) – 2 МПа. Вес опоры обусловлен ее габаритами, а также зависит от плотности используемого сорта бетона.

Обычно используются более плотные марки бетона М-250, М-300, М-400. Морозостойкость таких изделий достигает 150 циклов, а коэффициент водонепроницаемости – не менее 6.

Благодаря повышенной устойчивости к возможности погружения свай на большую глубину их использование становится возможным на подвижных грунтах (в том числе в зоне повышенной сейсмической активности), на глинистых, пучинистых и слабых грунтах, в водонасыщенных и заболоченных почвах.

ЖБ сваи могут применяться не только в качестве основания фундамента, но и использоваться для предотвращения осыпания котлована, укрепления грунта и уже имеющегося свайного фундамента. Для этого ЖБ опоры погружаются на небольшом расстоянии от имеющихся конструкций, выполняя функцию второй сваи. Кроме того, при дополнительном упрочнении фундамента рассматриваемый тип опор может выноситься за пределы имеющегося основания и связываться с ним посредством балок.

Среди преимуществ железобетонных опор обычно выделяют несколько характеристик.

• Длительный период эксплуатации – до 100 лет при соблюдении технологии монтажа. Отзывы владельцев позволяют сделать вывод, что такой фундамент может прослужить, не требуя серьезного ремонта, до 110-120 лет.
• Высокие показатели прочности – в среднем одна опора выдерживает от 10 до 60 тонн. Благодаря этой особенности данный тип свай применяется для строительства промышленных объектов, многоэтажных жилых зданий, строений из тяжелых панелей.
• Устойчивость конструкции на всех типах грунта, что достигается благодаря значительному заглублению бетонной сваи. Это, в свою очередь, позволяет бетонным элементам опираться на глубокие слои почв с максимальной несущей способностью.
• Возможность вести строительство на подвижных, рельефных грунтах, используя сваи различной длины.

Среди недостатков – значительная масса конструкции, что усложняет процесс транспортировки и монтажа элементов.

Производство регламентируется ТУ (техническими условиями), основные моменты которого регулируются по ГОСТ 19804, принятому еще в 1991 г. Срок службы изделий – 90 лет.

Железобетонные изделия, соответствующие указанному ГОСТу, находят применение при одно- и многоэтажном строительстве из различных материалов, возведении транспортных, инженерных, мостовых конструкций, сельскохозяйственных и промышленных объектов, гидротехнических сооружений.

Нормативным документом, регулирующим особенности выпуска забивных железобетонных свай заводского типа, является ГОСТ 19804-2012. Если речь идет об армировании, то применяемая сталь должна отвечать требованиям ГОСТ 6727.80 и 7348.81 (требования к проволоке на основе углеродистой и низкоуглеродистой стали, применяемой в качестве армирования).

Строительство мостовых сооружений предполагает собственные нормативные документы. Используемые опоры должны соответствовать ГОСТ 19804-91. Для их изготовления используется бетон прочностью М350, сама конструкция армируется продольной арматурой. Только такие элементы обеспечат прочность и надежность всей конструкции будущего моста.

Эти же монолитные сваи применяются при строительстве высотных многоэтажных домов, габаритных промышленных объектов. Последовательность подбора, методика заглубления, проверка качества и особенности проведения испытаний забивных свай отражены в СНиП 2.02.03 -85.

Классификация опор такого вида может осуществляться на основании нескольких критериев. В целом все железобетонные сваи делятся на 2 типа – каркасы, заливаемые бетоном непосредственно на стройплощадке и аналоги, изготавливаемые в заводских условиях.

От типа свай в некотором роде зависит их устройство – технология монтажа. Так, сваи, которые заливаются непосредственно после установки в грунт, могут монтироваться путем вбивания гидравлическим молотов, методом вибрационного заглубления или по технологии вдавливания под воздействием статического (постоянного) давления.

В зависимости от особенностей конструкции железобетонные сваи делятся на несколько видов.

Представляют собой цельную опору с прямоугольным или квадратным сечением, хотя возможны сваи с круглым, трапециевидным или тавровым сечением, размер которых 20-40 мм. Нижний торец имеет грушевидную форму, может быть острым или тупым. Такие опоры не пустотные, поэтому для их погружения в земле не нужно делать отверстий. Используется технология забивки молотом или вибровдавливания в почву. Широко применяются в гражданском строительстве, востребованы также при возведении частного дома (деревянного, блочного, каркасного).

Имеет вид оболочки, для погружения в грунт которой предварительно готовится скважина. Опора может быть круглой или квадратной, но последняя все равно имеет круглое сечение. Пустотелые опоры, в свою очередь, делятся на цельные и составные (состоят из нескольких элементов, которые собираются непосредственно перед погружением).

Но также монтируется путем погружения в предварительно подготовленную выемку.

В зависимости от типа армирования железобетонные сваи бывают следующих типов:

• опоры с ненапрягаемой продольной арматурой с поперечным армированием;
• опоры с предварительно напряженной продольной арматурой с поперечным армированием или без такового.

Если говорить о форме сечения свай, то они бывают круглыми (полыми или цельными), квадратными, квадратными с круглой полостью, прямоугольными. Опоры с квадратным сечение недопустимо располагать в вечномерзлом грунте. Даже при небольшом оттаивании произойдет крен сваи и перекос здания. В регионах с повышенной сейсмической активностью следует использовать конструкции с круглым сечением.

Выделяют цельные и сборные конструкции. Вторые состоят из нескольких сегментов, благодаря чему становится возможным наращивание высоты изделия. Фиксация сегментов осуществляется путем сварки или посредством болтового соединения.

Установка свай предваряется геологическими изысканиями и взятием пробы грунта в разные времена года. На основании полученных в ходе анализа результатов принимается решение о методах забивки свай. И также составляется проектная документация, в которой среди прочих данных производится расчет несущей нагрузки на один свайный элемент, определяется их размер и количество.

Следующий шаг – пробная забивка опоры, позволяющая оценить то, как ведет себя на практике опора. После забивки она оставляется на некоторое время (от 3 до 7 дней), в течение которого также ведутся наблюдения.

Чтобы забить сваи, применяются динамические и статические усилия – по поверхности опоры наносятся удары специальным молотом. Предотвратить разрушение и деформацию элементов в этот момент позволяют оголовники, защищающие головку основания при ударе.

Если монтаж предполагается в водонасыщенные почвы, лучше использовать вибропогружатель. Процесс монтажа представляет собой последовательное поднятие и последующее опускание сваи в почву. Эти циклы повторяются до тех пор, пока основание элемента не достигнет проектной глубины.

Если установка предполагается на чрезмерно плотных и твердых грунтах, можно совместить методику забивания и вибропогружение с подмыванием почв. Для этого в скважину вдоль сваи под напором подается вода. Она уменьшает трение между элементом и почвой, размягчая последнюю.

Метод забивания и вибропогружения применим для цельных и оболочковых опор, но не подходит для строительства в городских условиях, поскольку сопровождается сильным шумом и вибрациями. Последние могут негативно сказаться на состоянии фундамента соседних объектов.

Пустотелые и набивные сваи устанавливаются по буровой технологии, которая предусматривает предварительную подготовку шахты. В нее вводится опора, а между ее стенками и боковыми поверхностями шахты засыпается грунтовочный или цементно-песчаный раствор.

Буровая технология монтажа имеет несколько разновидностей. Так, для глинистых грунтов подходит буронабивной метод, при котором полая свая опускается в скважину и бетонируется непосредственно в грунте. Кроме того, могут использоваться и готовые железобетонные сваи, фиксация которых в скважине осуществляется путем засыпки между боковыми поверхностями основания и стенками шахты глинистым раствором. Вместо последних, может применяться обсадная труба.

Буроинъекционные методы предполагают нагнетание в скважину мелкозернистого бетонного раствора, а буроопускные методы – заполнение пространства между скважиной и помещенной в ней сваей бетонного раствора.

Сваи выпускаются крупными заводами или производственными цехами при строительных фирмах. Как правило, продукция первых имеет более низку стоимость, но заводы предпочитают сотрудничать с оптовыми покупателями.

Если нужно ограниченное количество опор, лучше обратиться в цех при авторитетной строительной фирме. Как правило, здесь можно заказать сваи хоть поштучно, однако их стоимость будет более высокой. Это обусловлено тем, что небольшие компании не могут наращивать мощь, поэтому увеличивают собственные доходы за счет повышения прайса.

Выбирать сваи лучше отечественного производства, поскольку они изготавливаются с соблюдением требований ГОСТа.

Обычно цена сваи зависит от ее длины и размеров сечения, а также марочной прочности используемого бетона. Наименьшей стоимостью обладают трехметровые конструкции с квадратным сечением, сторона которого – 30 см.

Как правило, чем больше партия покупаемых ЖБИ, тем ниже стоимость одной единицы товара. При оформлении самовывоза также в большинстве случаев предусматривается скидка.

Подробнее о железобетонных сваях вы узнаете из следующего видео.