При постройке зданий расходы на фундамент составляет около 15 процентов от общей стоимости сооружения, а при сложных условиях до четверти стоимости. Стоимость труда и времени на постройку подземных частей сооружений занимает от 20 до 35 процентов от всей стоимости строительства.

Совершенствование методов фудаментостраения и использование более эффективных свайных конструкций позволяет снизить затратную часть на возведение фундамента.

В современном строительстве необходимы фундаменты с повышенной несущей способность и что бы у них был на минимуме осадки и крен потому что на сваю передаются нагрузка 50 и более тонн. Единственным решением в настоящее время являются свайные фундаменты с монолитным железобетонным ростверком.

Такие фкндаменты имею ряд недостатков:

1)    Значительный расход материалов

2)    Не учитывается работа боковой поверхности по грунту основания

3)    Большие обьемы земляных работ

4)    Большие затраты на бетон

5)    Уменьшенной использование свай в кустах

Ряд разаботанных решений в использовании безростверковых фундаментах используют редко и они охватывают не большой диапазон решений проблемы.

Существуют нормы, что свай должны погружаются в кустах на расстоянии не менее трех диаметров, но достаточных пояснений в данном вопросе нет и при использовании забивных свая руководствуются именно этим правилом. Это не обеспечивает экономическую конструкцию фундаментов.

Свайные фундаменты являются перспективными конструкциями и их рациональное использование имеет важное значение. Поэтому необходимо больше изучать и делать опытов связанных с улучшением технологий фундаментостроения. Решение проблем использования забивных свай в настоящее время считается актуальным направлением.

Фундаменты в вытрамбованных котлованах

В последнее время сформировалось новое направление в организации фундаментов фундаменты в вытрамбованных котлованов. Данная технология показывает успешные результаты в строительстве и развивается использование на просадочных грунтах. Особенность состоит в том, что при использовании клиновидных установок утрамбовывается грунт в будущим местонахождении сваи. Нагрузка фундаментов передается сперва на уплотнений грунт, а после на грунт природного сложения, благодаря этому повышается несущая способность сваи.

В данном направление устройства используются такие виды, как:

1)    Пирамидальные сваи

2)    Виброштампованные сваи

3)    Забивные сваи

4)    Фундаменты в вытрамбованных котлованах

Рис. 1. Основные виды фундаментов в вытрамбованных котлованах: а — столбчатый без уширения; б — с уширенным основанием; в — разрез и план ленточного прерывистого; 1 — стакан для установки колонны; 2 — фундамент; 3 — уплотненна» зона; 4 — вытрамбованный жесткий грунтовый материал.

Данный вид свай позволяет экономить на фундамента строении сооружения благодаря тому, что не надо доводить сваи до плотных грунтов.

Винтовые сваи

Винтовая свая – это железный стержень с лопастями, который завинчивают в землю. Это старая военная технология, которая стала активно использоваться в современном строительстве малоэтажных сооружений.

Винтовая свая состоит из прямо шовной трубы, изготовленной из стали марки ст.10 и толщеной стенки 4 мм, лопасти, приваренные к нижней части выполненные из листовой, стали 4-6 мм. Наконечник трубы заострен ровным конусом и на другой стороне находятся два отверстия служащие для монтажа сваи.

Перед монтажом сваи, исследуют подробные характеристики грунта, а именно свойства почвы, глубину промерзания и наличие подземных вод. После чего проектируется схема обустройства фундамента.

Рис. 2. Винтовые сваи.

Преимущества винтовых свай:

1)    простая установка

2)    возможность использования на сложных грунтах

3)    не требуется большое пространство для забивной техники

4)    строительство продолжается сразу после установки

5)    установка в отрицательные температуры

6)    можно использовать повторно

Сваи разрядо-импульсной технологии

Последовательность изготовления набивных свай с использова­нием электрогидравлического эффекта (сваи РИТ) состоит из сле­дующих операций: бурение лидерной скважины, заполнение сква­жины твердеющим материалом, электроразрядная обработка сква­жины и установка армокаркаса в свежеуложенную смесь. Первоначальный диаметр скважины (130—300 мм) в результате обработки серией разрядов увеличивается, в зависимости от энергии разряда и гидрогеологических условий площадки, в 2 раза и более. При этом уплотняются окружающие грунты и снижается порис­тость в зоне воздействия ударного импульсаю.

Рис. 3. Схема устройства сваи РИТ: а – бурение лидерной скважины; б -заполнение скважины бетонной смесью; в – обработка скважины электрическими импульсами; г — установка армокаркаса: 1 - шнек; 2 -бетонная смесь; 3 —излучатель; 4 — армокаркас

В данной работе были рассмотрены различные виды свай. Каждый из видов активно применяется в современных стройках, но некоторые проектировщики неправильно определяют необходимый вид свай, что приводит к недостаточной несущей способности фундамента или же излишней, что приводит к сильному удорожанию фундамента и работ связанных с ним.

При проектировании необходимо учитывать все факторы, влияющие на несущую способность свай и исходя из этого выбрать необходимый вид эффективных свайных конструкций.

Свайная конструкция обязательно удовлетворяет следующим требованиям:

• несложное инженерное решение;
• масса и обьем свайных элементов незначительны;
• несложная методика производства на заводах;
• малая доля армирования, эксплуатация ненапрягаемой арматуры;
• удобные погрузочные и транспортные работы;
• простая методика изготовления свайного фундамента;
• высокая грузоподъёмность свайного фундамента.

Однако стандартные призматические железобетонные сваи заводского производства, которые часто используются в современном строительстве, не могут соответствовать всем требованиям, приведенным выше. Для того чтобы решить данные задачи, было разработано новейшее конструктивное решение сборной монолитной составной сваи для фундаментов с высокой емкостью нагрузки и методика сооружения фундаментов из таких свай.

Сборно-монолитная составная свая, которая показана на рисунке 1, складывается из центрального монолитного железобетонного цилиндрического стержня, где по порядку закреплены соприкасающиеся сборные железобетонные компоненты.

Рис. 1. Сборно-монолитная составная свая: 1 – головной элемент; 2 – промежуточный элемент; 3 – лидирующий элемент; 4 – «стакан» для установки колонны; 5 – центральный монолитный цилиндрический стержень.

Во время проектирования составной сваи благодаря изменению  высоты конусообразной части каждого продольного элемента, который составляет тело сваи, может регулироваться его объем, это позволяет каждый продольный элемент сваи создавать с одним и тем же весом. Эта возможность открывает явные преимущества при осуществлении процесса погружения свай в грунт, которые не имеют типовые сборные железобетонные сваи заводского производства.

Для того чтобы возвести свайный фундамент, пробуривается скважина с диаметром, равным диаметру заостренной концевой части лидирующего продольного элемента, глубина должна быть меньше на 0,5 м суммы высот всех продольных элементов сваи. После этого полость у скважины заливается тиксотропной композицией, которая укрепляет грунт, примером служит водоцементная суспензия, за счет которой стенки скважины не обрушаются. Суспензия впитывается в грунт дна скважины и боковых стенок благодаря воздействию гидростатического давления, она насыщает и наполняет воздушные поры, которые находятся между грунтовыми частицами. После чего на глубину, которая равна высоте сваи, опускают перфорированный стержень в виде металлической трубы с наконечником в виде конуса. Наружный диаметр  металлической трубы меньше, чем диаметр цилиндрических каналов продольных компонентов сваи. Гидравлический удар способствует быстрому попаданию композиции в грунт стенок и дна скважины, благодаря чему повышается толщина пропитанного композицией слоя грунта. Так как проникающая способность грунта незначительна, то под давлением тиксотропная композиция не достигает перехода в грунт. Когда лидирующий продольный элемент дойдет  до отметки, погружение останавливается и приспособление убирается из скважины, затем следующий промежуточный продольный элемент надевается на перфорированный стержень и процесс начинается заново до того времени, как все продольные компоненты не найдут своего места в конструкции со сваями. После того, как перфорированный стержень изымается из тела сваи,  в него погружают арматурный каркас. Сразу после установки каркаса полость канала заливается мелкозернистым бетоном. Когда залитый бетон набирает прочность и грунтовая масса, пропитанная композицией, затвердевает около сваи, то изготовление сваи является почти законченным.

Сборно-монолитная свая обладает рядом преимуществ по сравнению с призматической железобетонной сваей равной массы. Процесс создания коротких и легких сборных элементов сваи без предшествующего напряжения является технологически более простым. При выполнении погрузки и разгрузки элементы сборной сваи будут в целостности и сохранности благодаря тому, что перемещение сборной сваи выполняется только в вертикальном положении. Для погружения сборной сваи требуется минимальная энергия благодаря тому что, стенки скважины пропитаны жидкой тиксотропной композицией и значение сжимающего напряжения в бетоне не достигает такого, которое приводит к разрушению  и повреждению погружаемых элементов. Благодаря конструктивному исполнению данной составной сваи, можно регулировать ее несущую способность, изменяя количество равных по массе продольных элементов, погружаемых в грунт. Следовательно, по сравнению с типовой призматической сборной железобетонной сваей сборно-монолитная составная свая обладает большими преимуществами при равной массе конструкций.