При строительстве портов, обустройстве прибрежной зоны или в районах с мягким грунтом инженеры-геотехники часто сталкиваются с дилеммой: выбрать экономически эффективные бетонные сваи или инвестировать в сваи из стальных труб? На первый взгляд, бетонные сваи кажутся экономичным выбором, поскольку первоначальные затраты на материалы невелики. Однако, если учесть повреждения при транспортировке, сложные процессы установки, риски сращивания и потенциальную задержку проекта, то в долгосрочной перспективе бетонные сваи оказываются более дорогим вариантом. В данной статье проводится глубокое сравнение между стальными трубчатыми сваями (в основном трубами SSAW) и бетонными сваями, рассматриваются их характеристики при строительстве глубоких котлованов, а также объясняется, почему трубы SSAW, соответствующие стандартам ASTM A252 Стандарты стали первым выбором для масштабных и востребованных инженерных проектов.

1. Ограничение применения бетонных свай в глубоком фундаменте

Благодаря отработанной технологии производства и низкой первоначальной стоимости, бетонные сваи уже давно используются при строительстве фундаментов мелкого заложения. Однако, когда они применяются для глубоких фундаментов, особенно в сложных условиях, таких как мягкий грунт или морские районы, присущие им характеристики выявляют очевидные ограничения.

  • Тяжелый и хрупкий характер: Бетонные сваи имеют большой собственный вес - как правило, 2,4-2,5 тонны на кубический метр, что делает транспортировку и подъем на месте чрезвычайно сложной задачей. В отдаленных районах или прибрежных зонах с неразвитым дорожным движением стоимость транспортировки бетонных свай большого диаметра может составлять от 30% до 40% от общей стоимости свай. Кроме того, бетон сам по себе очень хрупок; во время забивки ударные нагрузки могут легко привести к образованию трещин или даже разрушению. Статистика показывает, что при установке в зоне мягких грунтов уровень растрескивания бетонных свай может достигать 15% - 20%, что требует дополнительного обслуживания или замены, что еще больше увеличивает расходы и затягивает сроки строительства.
  • Ограничение глубины и ненадежное сращивание: Из-за ограничений в производстве и транспортировке сложно изготовить бетонные сваи большой длины. Когда глубина фундамента превышает 50 м, бетонные сваи необходимо сращивать на месте. Традиционные методы сращивания, такие как фланцевое соединение или сращивание с помощью цемента, имеют недостатки: фланцевые соединения легко подвергаются коррозии во влажной среде, а прочность сцепления при сращивании с помощью цемента неравномерна, что приводит к снижению общей несущей способности. Исследование Американского института бетона (ACI) показало, что эффективность сращивания бетонных свай снижается на 40%, когда глубина превышает 80 метров, а частота отказов сращивания значительно возрастает в условиях длительной эксплуатации.

2. Основные преимущества стальных трубных свай (стальные трубы SSAW)

Сваи из стальных труб, особенно Труба SSAW (спиральные трубы, сваренные дуговой сваркой под флюсом), преодолевают ограничения бетонных свай благодаря своим превосходным свойствам материала и конструктивному исполнению и демонстрируют несравненные преимущества при устройстве глубоких котлованов.

2.1 Hвысокая грузоподъемность

Сталь обладает высокой прочностью на растяжение (400-600 МПа), в то время как бетон имеет незначительную прочность на растяжение (хрупкий), что делает сталь намного лучше в сопротивлении изгибающим и боковым силам. Это означает, что свая из стальной трубы меньшего диаметра может иметь такую же или большую несущую способность, как и бетонная свая. Например. Трубы SSAW диаметром 800 мм и толщиной стенки 16 мм могут выдерживать вертикальную нагрузку до 2 500 кН, в то время как бетонные сваи того же диаметра способны выдержать нагрузку лишь от 800 до 1 000 кН. Высокая несущая способность стальных трубных свай позволяет сократить количество свай, необходимых для реализации проекта, оптимизировать расположение фундамента и сэкономить строительное пространство, что является важным преимуществом в густонаселенных городах или морских зонах строительства.

2.2 It имеет неограниченный потенциал глубины для надежной сварки

В отличие от бетонных свай, сваи из стальных труб может быть легко сварен на месте для достижения любой необходимой глубины. В процессе сварки труб SSAW используется технология дуговой сварки под флюсом, что обеспечивает плотную структуру шва и высокую прочность, а прочность шва достигает 95% - 100% основного металла. При строительстве фундамента глубиной 100 метров используются две 50-метровые трубы. Труба SSAW Сегменты могут быть сварены на месте, а прочность соединения полностью соответствует прочности основной трубы, что исключает риски надежности при сращивании бетонных свай. Это преимущество делает стальные трубчатые сваи единственным возможным решением для строительства сверхглубоких фундаментов глубиной более 150 метров.

2.3 EОтличные сейсмические характеристики

Сталь обладает отличной упругостью и пластичностью, что позволяет ей гнуться и не ломаться под действием сейсмических нагрузок. В сейсмоопасных районах, сваи из стальных труб могут поглощать и рассеивать сейсмическую энергию посредством пластической деформации, защищая верхнюю часть конструкции от повреждений. При землетрясении магнитудой 7 и выше уровень структурных повреждений стальных трубных свай снижается на 60% - 70% по сравнению с бетонными сваями. Такие сейсмические характеристики очень важны для инфраструктурных проектов в сейсмоопасных зонах, таких как мосты и проекты береговой обороны.

2.4 Eэффективное строительство Скорость

“Время - деньги” в инженерных проектах, и сваи из стальных труб значительно сокращает сроки строительства благодаря легкости и простоте монтажа. Собственный вес трубы SSAW составляет всего 0,6-0,8 тонны на метр (для трубы диаметром 800 мм), что значительно меньше, чем у бетонных свай, что снижает требования к грузоподъемной технике и повышает эффективность подъема. Кроме того, скорость забивки свай из стальных труб в 2-3 раза выше, чем у бетонных свай. В среднем в день может быть установлено 15-20 стальных трубных свай, в то время как бетонных свай - всего 5-8. Практический пример в городе Чиси, Китай, показал, что использование стальных трубных свай вместо традиционных бетонных свай сократило срок строительства опоры на 75% и сэкономило почти 11 миллионов юаней затрат.

3. Почему стальная труба SSAW является лучшим выбором для забивки свай из стальных труб?

В области забивки свай из стальных труб обычно используются два основных типа труб: Труба SSAW и LSAW (трубы, сваренные продольной дуговой сваркой под флюсом). Трубы, сваренные продольной дуговой сваркой под флюсом, имеют преимущества в осевой прочности, а трубы, сваренные методом SSAW, больше подходят для строительства глубоких фундаментов благодаря уникальному структурному дизайну и экономичности.

3.1 SПовышенная жесткость обруча от спиральных сварных швов

Спиральное распределение сварного шва повышает геометрическую стабильность трубы и устойчивость к распространению трещин. Эта структурная особенность позволяет трубам SSAW выдерживать более высокое боковое давление почвы или воды, что делает их идеальным выбором для морских зданий, подпорных стен и других проектов с высокими требованиями к боковой нагрузке.

3.2 Cнаибольшие преимущества и соответствие стандартам

По сравнению с трубами, сваренными продольной дугой под флюсом, стоимость производства сварных труб SSAW ниже на 20% - 25%. Это объясняется тем, что Труба SSAW Изготавливается из рулонной стали, которая имеет более высокий коэффициент использования материала (до 95%), чем стальные листы, используемые для Труба LSAW (коэффициент использования материала около 80%). Кроме того, Стальная труба SSAW производятся на автоматических производственных линиях, с годовой производственной мощностью 500 000 тонн на одну линию, что еще больше снижает производственные затраты.

Производство труб SSAW для сваи из стальных труб должны соответствовать стандарту ASTM A252, который устанавливает технические требования к сварным стальным трубам для свай и других конструкционных применений. ASTM Grade A252 и Grade 3 являются наиболее часто используемыми марками в строительстве глубоких фундаментов: минимальный предел текучести Grade 2 составляет 245 МПа, что подходит для общих глубоких фундаментов; Grade 3 имеет минимальный предел текучести 310 МПа, что делает его подходящим для проектов с высокой нагрузкой, сверхглубоких фундаментов. Эти марки обеспечивают стабильные механические свойства и коррозионную стойкость труб SSAW, что отвечает строгим требованиям крупномасштабных инженерных проектов.

4. Сравнение характеристик: Стальные трубчатые сваи в сравнении с бетонными сваями

Измерение производительности Бетонные сваи Сваи из стальных труб (трубы SSAW)
Стоимость Первоначальная стоимость низкая, но общая стоимость высокая (на 15% -20% выше, чем у свай из стальных труб в глубоких проектах) из-за расходов на транспортировку, обслуживание и задержку. Первоначальные затраты высоки, но благодаря высокой эффективности и низкому уровню технического обслуживания общая стоимость глубоких проектов снижается на 20% -30%
Скорость установки Медленно: 5-8 свай в день, зависит от сращивания и веса Быстро: 15-20 свай в день, легко сваривать и поднимать.
Потенциал глубины Ограничено: максимальная надежная глубина - 80; после превышения 50 метров риск сращивания значительно возрастает Неограниченность: можно сваривать на любой глубине (фактически, более 200 метров), и соединение получается надежным
Опасность растрескивания Высокая: 15% -20% скорость растрескивания при установке; хрупкое разрушение при ударе Низкая: отличная пластичность, не трескается при нормальном движении; можно гнуть без излома

5. SСценарии применения свай из труб SAW

Благодаря своим превосходным характеристикам, трубы SSAW, соответствующие стандарту ASTM A252 Стандарт широко используется в различных проектах глубокого заложения, особенно в сложных условиях.

5.1 Maritime Architecture

В морских проектах, таких как доки, волнорезы и морские платформы, сваи из труб SSAW отлично выдерживают коррозию морской воды, удары волн и боковое давление. Спиральный сварочный шов Труба SSAW повышает его способность противостоять переменным океанским нагрузкам, а сталь может быть обработана антикоррозийными покрытиями (например, эпоксидной смолой), что продлевает срок ее службы более чем до 50 лет.

свайные морские фундаменты из стальных труб.

 

5.2 Bстроительство хребта

Мосты через море и длиннопролетные мосты нуждаются в глубоком и стабильном фундаменте для поддержки огромных нагрузок на надстройку. Сваи из труб SSAW широко используются в опорах мостов благодаря своей высокой несущей способности и хорошим сейсмическим характеристикам. В строящемся в Китае железнодорожно-кустовом мосту Юшаньмэнь, который является межмостовым мостом мирового класса, используются сваи из стальных труб на некоторых участках глубокого заложения, обеспечивая устойчивость опор моста на 60-метровой глубине и в сложных геологических условиях.

5.3 RПодпорные стены (комбинированные стены)

При строительстве городского метрополитена, устройстве котлованов и прибрежных мелиоративных проектов, Труба SSAW часто используется для возведения комбинированных подпорных стен (комбинированных подпорных стен) со стальными шпунтовыми сваями. Высокая жесткость трубы SSAW обеспечивает сильную боковую поддержку, предотвращая обрушение котлована, а бесшовное соединение труб обеспечивает эффективную остановку воды. Такое применение не только сокращает сроки строительства, но и снижает воздействие на окружающую среду, что делает его подходящим для удовлетворения требований "зеленых" зданий в городских районах.

6. Часто Asked Qвопросы

Вопрос 1: Каков срок службы свай из труб SSAW в морской среде?

A 1: Срок службы трубных свай SSAW зависит от антикоррозийной обработки. При использовании эпоксидного покрытия и катодной защиты срок службы ASTM A252 Срок службы труб SSAW в морской среде может достигать 50-70 лет, что эквивалентно или даже больше, чем у бетонных свай с антикоррозийными мерами.

Вопрос 2: Можно ли повторно использовать сваи из труб SSAW?

A 2: Совершенно верно. Сваи из стальных труб Высокая способность к переработке - после окончания срока службы временных сооружений (таких как временные причалы и опоры котлованов), трубы SSAW могут быть извлечены, отремонтированы и повторно использованы в других проектах, что снижает потери ресурсов и стоимость проекта.

Q 3: ASTM A252 единственный стандарт для свай из труб SSAW?

A 3: ASTM A252 является наиболее широко признанным международным стандартом для свай из стальных труб. Кроме того, существуют региональные стандарты, такие как EN 10219 в Европе и GB/t 9711 в Китае, но ASTM A252 Grade 2/3 стал первым выбором для мирового машиностроения благодаря строгому контролю качества и универсальному применению.

7. Заключение

Благодаря низкой первоначальной стоимости, бетонные сваи по-прежнему являются целесообразным выбором для проектов фундаментов малой глубины и с низкой нагрузкой. Однако для проектов глубокого фундамента, особенно в сложных условиях, таких как мягкие грунты, морские районы или сейсмические зоны, стальные трубчатые сваи - с Труба SSAW в качестве основы - демонстрирует беспрецедентные преимущества в несущей способности, потенциале глубины, сейсмостойкости и эффективности строительства. Труба SSAW, соответствующая стандарту ASTM A252, не только обладает надежными структурными характеристиками, но и имеет преимущества по стоимости по сравнению с трубой, изготовленной продольной дуговой сваркой под флюсом, что является лучшим решением для крупномасштабных инженерных проектов.Планируете проект глубокого фундамента? Allland поставляет сваи ASTM A252 SSAW диаметром 3000 мм, охватывающие спецификации класса 2 и класса 3 для удовлетворения различных требований проекта. Свяжитесь с нами, чтобы настроить сваи из стальных труб план.