Введение

На свайных фундаментах жилища начали сооружать еще в эпоху родового строя. В странах древних культур можно увидеть остатки сохранившихся до наших дней свайных фундаментов. Однако до середины прошлого века сваи изготовлялись только из дерева.

В нашей стране уже в XIX веке были приведены подробные чертежи для изготовления ручных копров из бревен и копров с подъемом ударной части шпилем и лебедкой. Там же описаны устройства ручных и машинных молотов, правила изготовления свай из бревен, предложены формы журнала свайной сбойки, планы забивки свай частоколом и рядами, таблицы допускаемых нагрузок на сваю в зависимости от ее диаметра, а также предельные силы удара молота на дерево в зависимости от его породы; приведены конструкции наращивания свай, таблицы стоимости забивки свай ручным и машинным копром.

Свайные фундаменты в XIX в. использовались в основном в гидротехническом и железнодорожном строительстве и при возведении специальных сооружений (например, заводских труб).

В конце XIX в. свайные фундаменты завоевывают всеобщее признание. Этому способствовало появление и развитие железобетона, что давало возможность сооружать из этого материала свайные фундаменты независимо от уровня поверхностных или грунтовых вод. Для погружения железобетонных свай промышленность начала выпускать высокопроизводительные и мощные копры с паровыми молотами.

В XX в. свайные фундаменты начали широко использовать в больших объемах в промышленном строительстве.

В жилищном и гражданском строительстве свайные фундаменты сооружались только на просадочных грунтах, причем применялись лишь длинные сваи (от 6 до 12 м). Изобретение железобетона дало возможность устраивать новый вид свай – набивных непосредственно в грунте, в подготовленных различным способом скважинах. Первым в 1899 г. такую технологию устройства фундаментов при сооружении здания управления Юго-запада железных дорог в Киеве предложил инж. А.Э. Страус. С той поры термины забивные и набивные сваи стали общепринятыми.

В 1935 г. инж. Л.М. Пешковский предложил применять в гражданском строительстве короткие сваи длиной от 3 до 6 м. В настоящее время такие сваи широко применяют в жилищном строительстве

В процессе дальнейшего развития техники свайных работ были разработаны методы вибропогружения и вибровдавливания свай, затем после создания завинчивающего механизма железобетонные и металлические сваи стали ввинчивать в грунт.

Сравнительно новым способом повышения несущей способности как готовых, так и набивных свай является уширение пяты или ствола свай, что дает возможность передавать давление от сооружения на большую площадь опоры.

В настоящее время в нашей стране более 20% гражданских зданий и промышленных объектов сооружают на свайных фундаментах. В Москве возводят на таких фундаментах до 40% жилых домов, ежегодно забивается более 200 тыс. свай. При устройстве свайных фундаментов в сравнении с другими их видами объем земляных работ сокращается на 85%, расход бетона на сооружение подземной части здания – на 32, затраты – на 27, а стоимость – более чем на 15%.

Все это свидетельствует о больших преимуществах свайных фундаментов и широкой перспективе их применения в промышленном и гражданском строительстве.

1 Номенклатура и характер выпускаемых изделий

Сваей называется стержень, находящийся в грунте в вертикальном или наклонном положении и предназначенный для передачи грунту нагрузки от надфундаментной части сооружения. Для устройства свайных фундаментов применяют сваи, различающиеся по материалу, положению в вертикальной плоскости, форме поперечного и продольного сечений, способу изготовления и погружения в грунт. По форме поперечного сечения сваи различают квадратные, прямоугольные, круглые, треугольные, трубчатые, трапецеидальные. Также оно может быть сплошным (полнотелые сваи) пли полым (пустотелые сваи и сваи-оболочки). Принципиального различия между пустотелыми сваями и сваями – оболочками нет. Обычно при диаметре (стороне) поперечного сечения сваи до 800 мм и наличии внутренней полости сваи называют пустотелыми. При тех же условиях, но при диаметре более 800 мм сваи относят к сваям-оболочкам. По длине сваи могут иметь постоянное сечение (призматические и цилиндрические) или переменное (пирамидальные, трапецеидальные, ромбовидные). По положению в вертикальной плоскости различают сваи вертикальные и наклонные. Наклонные сваи служат для восприятия горизонтальных нагрузок.

По условиям изготовления сваи подразделяют на две группы: сваи готовые, погружаемые в грунт забивкой, вдавливанием, ввинчиванием и т.д., и набивные сваи, изготовляемые непосредственно в скважине, предварительно пробуренной или пробитой в грунте.

Сваи подразделяют на следующие типы:

1) С – квадратного сплошного сечения, цельные и составные, с поперечным армированием ствола;

2) СП – квадратного сечения с круглой полостью, цельные;

3) СК – полые круглого сечения диаметрами 400 – 800 мм, цельные и составные;

4) СО – сваи-оболочки диаметрами 1000 – 3000 мм, цельные и составные;

5) 1СД – сваи-колонны квадратного сплошного сечения, двухконсольные, расположенные по крайним осям здания;

6) 2СД – то же, расположенные по средним осям здания;

7) СЦ – квадратного сплошного сечения, цельные, без поперечного армирования ствола, с напрягаемой арматурой в центре сваи.

В основу классификации сборных железобетонных изделий положены следующие признаки: вид армирования, плотность, вид бетона, внутреннее строение и назначение.

По виду армирования железобетонные изделия делят на: предварительно напряженные и с обычным армированием.

По плотности изделия бывают из тяжелых бетонов, облегченного, легкого и из особо легких (теплоизоляционных) бетонов. Для элементов каркаса зданий применяют тяжелый бетон, а для ограждающих конструкций зданий – легкий.

По виду бетонов и применяемых в бетоне вяжущих различают изделия:

- из цементных бетонов – тяжелых на обычных плотных заполнителях и легких бетонов на пористых заполнителях;

- силикатных бетонов автоклавного твердения – плотных (тяжелых) или легких на пористых заполнителях на основе извести или смешанном вяжущем;

- ячеистых бетонов – на цементе, извести или смешанном вяжущем; специальных бетонов – жаростойких, химически стойких, декоративных, гидратных.

По внутреннему строению изделия могут быть сплошными и пустотелыми, изготовленными из бетона одного вида, однослойные или двухслойные и многослойные, изготовленные из разных видов бетона или с применением различных материалов, например теплоизоляционных.

Железобетонные изделия одного вида могут отличаться также типоразмерами, например стеновой блок угловой, подоконный и т.д. Изделия одного типоразмера могут подразделяться также по классам. В основу деления на классы положено различное армирование, наличие монтажных отверстий или различие в закладных деталях.

В зависимости от назначения сборные железобетонные изделия делят на основные группы: для жилых, общественных, промышленных зданий, для сооружений сельскохозяйственного и гидротехнического строительства, а также изделий общего назначения.