Д.т.н. Бекбасаров И.И., магистрант Исаков Г.И.

Таразский государственный университет им. М.Х. Дулати, Казахстан

ЗАБИВНАЯ СВАЯ С ПЕРЕМЕННОЙ ПРОЧНОСТЬЮ СТВОЛА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Традиционно железобетонные свай, используемые для возведения фундаментов зданий и сооружений, изготовляются из однородного материала т.е. из одного вида бетона с постоянными прочностными характеристиками по стволу. Так в зависимости от вида бетона различают сваи из портландцементного бетона, шлакощелочного бетона, керамзитобетона, полимербетона и др. [1]. Такой подход к формированию ствола сваи обеспечивает простоту технологии ее изготовления, так как в этом случае свая изготовляется как цельная конструкция из бетона одного состава. С позиции же использования прочностных свойств материала такие сваи не достаточно эффективны, о чем свидетельствуют реальные условия их работы. Так материал сваи испытывает рабочие напряжения, т.е. вступает в работу, при складировании (при отгрузке сваи из формы на склад готовой продукции), погрузке на транспорт и транспортировке, разгрузке и складировании на строительной площадке, при установке на копер, забивке в грунты и при эксплуатации в составе фундамента здания или сооружения. Из всех этих этапов работы материала сваи, наиболее опасным является процесс забивки, так как именно в этот период в свае имеет место максимальное напряженное состояние, требующее полноту проявления прочностных свойств бетона сваи. Сжимающие напряжения, возникающие в сваях, при ударах молота достигают до 24,9-35,0 МПа [2], что значительно выше напряжений, имеющих место в них при эксплуатации в составе фундамента.

При забивке наибольшие сжимающие напряжения возникают в головной части сваи, а минимальные – в ее нижней части. Экспериментальными исследованиями [3] установлено, что для свай в общем случае при забивке характерны следующие эпюры распределения сжимающих напряжений по стволу:

- в виде трапеции с вогнутостью в верхней части (рисунок 1);

- в виде правильной трапеции;

- в виде трапеции с выпуклостью в верхней и средней части (рисунок 2).

Рисунок 1. Изменение напряжений по длине сваи СЦ 10-30

при глубине погружения 6 м

Рисунок 2. Изменение напряжений по длине сваи СЦ 10-30

при глубине погружения 7 м

Исходя из этого, целесообразно разные части свай изготовлять из разных видов бетонов или же из одного вида бетона, но разных составов, обладающих разными прочностными характеристиками. Так, например верхнюю часть сваи следует изготовлять из бетона с высокими прочностными характеристиками, среднюю часть – из бетона со средними прочностными характеристиками, а нижнюю часть – из бетона с меньшими прочностными характеристиками. Иными словами подбор вида бетона (или состава бетона) для разных участков свай нужно производить в соответствии с эпюрой распределения напряжений, возникающих в них при забивке (рисунок 3), а прочностные характеристики бетона для каждого участка – по максимальным значениям напряжений в пределах рассматриваемого участка сваи.

Таким образом, в полипрочных сваях (сваях с переменной прочностью бетона по длине), обеспечивается рациональное использование материала их ствола, так как прочность бетона их отдельных участков подбирается с учетом фактического уровня напряжений в них при забивке.

1-3- участки сваи с разной прочностью бетона

Рисунок 3. Схема к изготовлению забивной сваи с переменной

прочностью бетона ствола

На основе результатов экспериментальных исследований, изложенных в работе [2], разработаны рекомендации по назначению длины участков свай с разной прочностью бетона ствола. Так, например, при необходимости забивки сваи длиной 10 м на глубину до 6 м в глинистые грунты с показателем текучести 0,65-0,42 целесообразно ее головную часть длиной 0,26 L (где L – общая длина сваи) изготовлять из бетона М150, а остальную часть сваи – из бетона марки М100.

Изготовление полипрочных свай можно производить в двух вариантах. Первый вариант реализуется следующим образом. В первую очередь изготовляются головная и нижняя части свай в вертикальных формах с выпуском основной арматуры. При этом армирование, как головной, так и нижней части сваи остается традиционным. Затем после набора определенной прочности бетона, изготовленные части укладываются в обычную горизонтальную форму, и производится бетонирование средней части сваи. Второй вариант предполагает изготовление сваи в обычной горизонтальной форме с металлическими вкладышами, которые разделяют участки сваи с разным составом бетона. Вкладыши вынимаются непосредственно после заполнения бетоном всех трех участков формы, либо перед помещением сваи в пропарочную камеру или после набора бетоном сваи определенной прочности.

Литература:

1. Бекбасаров И.И. Основы рациональной забивки железобетонных свай в грунты. - Тараз: Тараз университеті, 2011. – 155 с.

2. Бартоломей А.А., Бекбасаров И.И. О динамических сжимающих напряжениях, возникающих в сваях при их забивке в грунты. Межвузовский сборник научных трудов: «Основания и фундаменты в геологических условиях Урала». – Пермь, 1984. – С. 6-12.

3. Бекбасаров И.И. Определение сжимающих напряжений, возникающих в голове железобетонной сваи при забивке в грунты. Вестник ЕНУ им. Л.Н. Гумилева. – Астана, 2004. - №3 (39). – С.180-186.