Строительство искусственных сооружений на железных дорогах требует широкого применения свай.
Различают обыкновенные сваи, служащие для воспринятый нагрузки или уплотнения оснований, и шпунтовые сваи, назначением которых является образование шпунтовых стенок. Деревянные и бетонные шпунтовые сваи сплачиваются при помощи гребня и паза, а металлические — специальными замками.
Погружение свай производят обычно паровыми молотами или молотами со свободно падающей ударной частью, иногда с использованием подмыва. В некоторых случаях пробуривают скважины, в которые сваи иногда вдавливают домкратами.
Некоторые типы железобетонных свай бетонируют на месте (набивные сваи). Применяются также песчаные сваи, которые изготовляют набивкой песка в скважины, заранее пробуренные или образованные ударами деревянного или металлического подвесного молота.
Металлические сваи.
Металлические сваи, которые применяются уже много лет, можно разделить на два основных типа: а) прокатные сваи двутаврового сечения и б) круглые пустотелые сваи, обычно заполняемые бетоном после погружения.
Металлические сваи можно защитить слоем торкретбетона толщиной около 5 см. Для обеспечения связи между металлом и бетоном и предотвращения расслоения во время погружения сваи рекомендуется устраивать выступы на поверхности свай. При погружении свай в воду можно рекомендовать укладку толстого слоя бетона вокруг сваи в пределах от дна водотока до поверхности воды. При этом целесообразно применять съемные формы, заполняемые литым бетоном после откачки воды и удаляемые после затвердения его.
Для образования мостовой опоры на суше или в затопленном месте металлические сваи можно обетонировать после забивки, в результате чего повышается их прочность и создается защита металла от коррозии (рис. 1 и 2). Распространяющееся применение автогенной резки и сварки исключило некоторые трудности, которые прежде были связаны с использованием металлических свай. Облегчилась резка металла и прикрепление к сваям таких элементов, как связи, насадки и др.
Рис. 1. Металлические быки, пострадавшие от коррозии
Сваи двутаврового сечения.
Для свайных работ прокатывается специальная сталь двутаврового сечения с широкими полками. Этот профиль вследствие ряда преимуществ широко применяется для свай, несущих нагрузку (рис. 3). Сваи двутаврового сечения обладают равнопрочностью на растяжение и сжатие; при равной площади сечения их прочность больше, чем у других типов свай. Вследствие относительно небольшой величины лобового сопротивления погружению из-за малого сечения и малого объема вытесняемого грунта они хорошо приспособлены к забивке на большую глубину. К другим преимуществам этих свай можно отнести их относительно высокую сопротивляемость ударам при забивке, а также способность проникать в такие прочные грунты, как крупный гравий, плотный песок и даже в мягкую скалу и глинистые сланцы.
Этот тип свай весьма применим в таких условиях, когда выше материкового слоя залегают грунты, обладающие малым трением.
К отрицательным качествам рассматриваемого типа свай относятся подверженность коррозии и воздействию блуждающих токов, а также неодинаковая жесткость относительно обеих главных осей. В тех случаях, когда расчет произведен только на боковое трение, свая двутаврового сечения должна быть забита на большую глубину, чем пустотелая свая.
Рис. 2. Металлические быки, заключенные в бетонную оболочку
Металлические трубы.
Металлические трубы, заполненные бетоном или железобетоном, часто применяются для сооружения промежуточных мостовых опор специального типа, в основаниях опор мостов и весьма широко — в основаниях зданий, особенно при подведении новых фундаментов. Для свайных работ применяются стальные трубы диаметром от 15 до 91 см.
Рис. 3. Бык из стальных свай
Цельнотянутые и сваренные внахлестку трубы выпускаются диаметром не более 66 см, диаметр труб, сваренных в стык из спиральной полосы, ограничивается величиной 91 см. Сварные трубы изготовляются из различных сталей, обладающих свариваемостью; толщина стенок их зависит от местных грунтовых условий. Бесшовные трубы и трубы, сваренные внахлестку, по своим механическим свойствам должны отвечать ряду технических требований; в том случае, если предусмотрено применение монтажной сварки, особое значение приобретает свариваемость металла.
Другой тип стальных пустотелых свай, изготовленных свертыванием волнистого металла в холодном состоянии, описан ниже в настоящей главе.
На рис. 4 показан бык на цилиндрических оболочках, составленных из металлических шпунтов.
Рис. 4. Бык, опертый на два цилиндра, образованные каждый 16-ю шпунтовыми сваями