Железобетонные забивные сваи-оболочки (диаметром от 800 мм)

Полые железобетонные сваи диаметром 800 мм и более классифицируются как сваи-оболочки. Их отличительная черта — открытый нижний конец, позволяющий грунту частично заполнять полость в процессе погружения, что повышает несущую способность и снижает сопротивление забивке. Требования к их конструкции и армированию регламентированы ГОСТ 19804-2012 "Сваи и сваи-оболочки железобетонные. Общие технические условия".

Арматурное оформление по ГОСТ:

1. Сваи-оболочки с ненапрягаемой арматурой:

   • Продольная арматура выполняется из стали марки Ст.5 периодического профиля (класс А800).

   • Спиральная (поперечная) арматура — из гладкой круглой стали марки Ст.3 (класс А240).

2. Предварительно-напряженные сваи-оболочки:

   • Продольная напрягаемая арматура применяется из горячекатаной стали периодического профиля марок 25Г2С или 35ГС (классы А800, А1000).

Конструктивные элементы и особенности (на основе приведенных схем):

1. Свая-оболочка диаметром 1000 мм с ненапрягаемой арматурой:

   • Головное кольцо (а, в): Усиливает верхний торец оболочки, предотвращая разрушение бетона под ударами молота. Имеет стальную опорную плиту или вваренные закладные детали для передачи усилия. Арматура сваи заанкерена в кольцо.

   • Стыковое кольцо (а, г): Обеспечивает центровку и надежное соединение секций оболочки при наращивании по длине. Стык герметизируется для предотвращения затекания грунта и воды внутрь при погружении.

   • Общий вид (б): Представляет собой цилиндрическую оболочку постоянного сечения с открытым нижним концом. Толщина стенки обеспечивает прочность при забивке и эксплуатации.

   • Нож (д): Упрочненный стальной наконечник (башмак), устанавливаемый на нижний конец. Имеет режущую кромку (часто скошенную внутрь или наружу) для облегчения внедрения в грунт и защиты бетона от скалывания. Форма ножа (например, зубчатая) зависит от типа грунтов.

2. Свая-оболочка диаметром 1000 мм с предварительно-напряженной арматурой:

   • Продольный разрез (а): Наглядно показывает расположение напрягаемых стержней (или канатов) по периметру оболочки, анкерованных в торцевых участках. Толщина стенки может быть тоньше, чем у ненапрягаемых, за счет повышения трещиностойкости бетона от обжатия.

   • Общий вид (б) и План (в): Подтверждают цилиндрическую форму и расположение арматуры. План сечения демонстрирует равномерное распределение продольных напрягаемых стержней по окружности.

   • Головное кольцо (г): Аналогично ненапрягаемой оболочке, но конструкция анкеровки обеспечивает передачу усилия на напрягаемую арматуру и бетон.

   • Деталь стыка (д): Показывает соединение секций, обеспечивающее передачу продольного усилия как через торцы бетона (с прокладкой), так и через сварку выпусков арматуры или специальные замковые устройства. Герметизация стыка критически важна.

3. Свая-оболочка диаметром 1600 мм с предварительно-напряженной арматурой:

   • Конструктивные принципы аналогичны оболочке 1000 мм, но масштабированы на больший диаметр. Увеличение диаметра требует:

     • Более мощного армирования (большее количество или диаметр напрягаемых стержней/канатов).

     • Увеличенной толщины стенки для обеспечения жесткости и устойчивости при транспортировке и забивке.

     • Усиленных головных и стыковых колец, рассчитанных на большие ударные нагрузки.

     • Мощного ножа, соответствующего увеличенной площади сечения оболочки и нагрузкам при погружении в плотные грунты.

Ключевые особенности применения и расчета

• Погружение: Осуществляется мощными дизельными или гидравлическими молотами, а также вибропогружателями. Открытый конец позволяет использовать метод "выемки грунта" (разбуривания, выемки ковшом) из полости для облегчения проходки особо плотных слоев.
• Несущая способность: Рассчитывается по СП 24.13330.2011 как для висячих свай. Сопротивление под нижним концом (R) определяется по таблицам с учетом вида грунта и глубины заложения острия (дна полости). Площадь сечения (A) принимается равной площади кольцевого сечения (площади стенки). Периметр (u) для расчета бокового трения — внешний периметр оболочки (π * D). Для определения R вводится коэффициент условий работы γ_cR, учитывающий диаметр оболочки (d_eff = D).
• Работа в грунте: После погружения полость может оставаться пустой, заполняться бетоном (для увеличения несущей способности по торцу и защиты от коррозии) или инъекционным раствором. Заполнение бетоном превращает оболочку в комбинированную сваю с монолитным ядром.
• Преимущества: Высокая несущая способность при меньшем расходе бетона по сравнению со сплошными сваями аналогичного диаметра; возможность погружения на большую глубину; эффективность в сложных грунтовых условиях (прохождение плывунов, слабых грунтов до несущего слоя); возможность контроля и выемки грунта из полости; использование в качестве элементов ограждений котлованов большого размера.

• Недостатки: Сложность изготовления, транспортировки и монтажа; требование к мощному сваебойному оборудованию; повышенный риск повреждения тонкостенной конструкции при забивке в грунты с включениями; необходимость тщательного контроля вертикальности погружения.

Заключение

Железобетонные сваи-оболочки диаметром от 800 мм — мощный инструмент для создания глубоких фундаментов под ответственные сооружения и ограждений котлованов в сложных инженерно-геологических условиях. Их эффективность напрямую зависит от точного соблюдения требований ГОСТ 19804-2012 к материалам и конструкции, правильного выбора типа армирования (ненапрягаемое или предварительно-напряженное), качества изготовления элементов (особенно стыков и ножей), а также применения адекватных методов погружения и контроля. Расчет несущей способности требует учета специфики кольцевого сечения и диаметра согласно СП 24.13330.2011.