Метелюк сваи и свайные фундаменты
Обновлено: 19.05.2024
Сваи в песчаных и глинистых грунтах: забивка или вдавливание? На что влияет геология
От заказчиков часто можно услышать, что вдавливание свай – это быстро и современно, но в два раза дороже, чем забить. Однако следует разобраться в том, как обстоят дела на самом деле.
В чем разница
Вроде бы действующий СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» (п. 6.1) не делает разницы между работой в грунте вдавленных и забивных свай, однако они все же имеют неодинаковую несущую способность. Согласно таблице 7.4 того же СП при расчете свай вдавливания по боковой поверхности применяется коэффициент, который на 10% превышает таковой для забивных свай.
Величина погружения сваи при ударе во время забивки носит название «отказ». При забивке сваи в песчаные грунты величина отказа с глубиной быстро уменьшается и в некоторых случаях может достигнуть нуля. В данном случае под острием сваи образуется переуплотненное ядро, а вдоль ее ствола за счет отжатия воды возникает «сухое» трение. Отток воды от источника колебаний связан с хорошей фильтрующей способностью песков. В результате свая перестает погружаться, то есть ее отказ становится равным нулю. Для его увеличения свае необходимо предоставить отдых, т.е. остановить забивку на 3–5 дней. За это время в околосвайном пространстве восстанавливается поровое давление, под нижним концом происходит консолидация грунтов. В результате в процессе добивки сваю можно дальше забивать до проектной отметки.
При забивке в водонасыщенные глинистые грунты отказ может увеличиваться с глубиной и свая «проваливается». Это явление обусловлено тем, что колебательный контур сваи создает избыточное поровое давление и в глинистом грунте вдоль ее ствола формируются пленки воды, существенно снижающие трение, а за счет динамических (вибрационных) воздействий глина приобретает текучее состояние и низкую прочность. В результате при забивке величина отказа с глубиной или становится постоянной, или может увеличиваться. После отдыха сваи в течение 1–3 недель происходит консолидация грунта, при этом глина, имеющая высокий коэффициент сцепления, обволакивает тело сваи. Это явление, получившее название «засасывание сваи», зачастую приводит к увеличению ее несущей способности. Отметим, что отказ сваи во время забивки называется ложным, после отдыха – истинным.
При погружении сваи вдавливанием вышеописанных явлений не возникает. Поэтому применение понятия «отказ» при использовании данного метода применять некорректно. Основное преимущество этого способа заключается в том, что свая погружается в грунт в результате статического воздействия, поэтому усилие вдавливания фактически соответствует несущей способности сваи по грунту, не изменяя в процессе погружения его физико-механических характеристик.
Если дело касается забивных свай, то их статические испытания – это минимум неделя времени и четыре «выброшенных» анкерных сваи, поскольку нужно забить пять свай – одну испытываемую и четыре анкерных, которым для восстановления структуры грунтов, согласно требованиям ГОСТ 5686-2012, требуется дать отдых не менее 3–6 суток до начала испытаний.
Испытания же вдавливаемых свай тот же ГОСТ разрешает выполнять уже через сутки. Это связано с тем, что при их вдавливании не возникает вибраций и динамики и не нарушается природная структура глинистого грунта. А при вдавливании в песчаные отложения скорость вхождения в них сваи является постоянной, усилие – плавно нарастающим, что приводит к равномерному уплотнению грунтов основания, вытеснению поровой воды и не создает зон уплотнения, у которых при консолидации падает несущая способность (то есть не возникает «ложный отказ»).
Оптимальная длина свай
Считается, что на основе результатов инженерных изысканий и строительных нормативных документов проектировщики могут точно рассчитать оптимальную длину свай. Безусловно, они могут вычислить все необходимые параметры для создания надежного фундамента, но вряд ли они будут считать деньги заказчика и стремиться к экономической оптимальности. Поэтому, как правило, несущая способность сваи закладывается намного выше той, которая соответствует расчетной нагрузке, за счет использования многочисленных повышающих коэффициентов и желания сделать надежное основание и спать спокойно.
Кроме того, проектировщик обычно немного перестраховывается и при расчете длины свай на основании анализа результатов изысканий. В результате зачастую получается, например, так, что сваи заглубляют на 1–5 «перестраховочных» метров в грунты, прочность которых выше прочности бетона, из которого эти сваи выполнены. Когда такой проект попадает к копровщикам на стройплощадке, они, естественно, пытаются забить пробные сваи в грунт до проектной отметки – ведь технология забивки в принципе не позволяет определить ее оптимальную длину, да и заказчик будет платить за погонные метры. Если свая при забивке не разрушится, то она достигнет проектной глубины, если же разрушится, то копровщики сообщат заказчику, что «геология не соответствует».
Далее после положенного отдыха сваи, изыскатели выполнят ее статические испытания на требуемую проектом расчетную нагрузку (не более того) и подтвердят, что свая ее выдерживает. Но даже если нагрузка на сваю подтвердится больше, чем заложено проектом, то возникает два варианта оптимизации снижения стоимости: (1) уменьшение количества свай. Данный вариант потребует изменения проекта, конструктива ростверков и, как следствие, выхода на повторную экспертизу; (2) сокращение длины свай, т.к. проектная длина избыточна. При этом корректировка проекта не потребуется, достаточно сделать запись об обеспечении несущей способности грунтов на меньшей глубине заложения свай, но для этого необходимо сначала погрузить пробные сваи на меньшую глубину и подтвердить испытаниями несущую способность, что приведет к срыву сроков еще на неделю и при условии, что копровщики знают на какой именно глубине эта несущая способность будет достаточна. Как правило, Заказчик не любит срыва сроков и идти на повторные испытания ради «журавля в небе» не хочет. Круг замкнулся.
Следует отметить, что забить одиночную сваю – это одно. Грунт в начале ее погружения еще находится в природном состоянии. А совсем другое – при массовой забивке, когда зона уплотнения грунта каждой последующей сваи накладывается на зону уплотнения предыдущей, за счет чего возникает большое недопогружение свай – ложные отказы и лес из «торчащих оголовков» (рис. 1). При этом один недопогруженный метр в среднем обходится в 2 400 руб. (покупка, доставка, разгрузка, срубка, погрузка, вывоз, оплата утилизации).
Рис. 1. Торчащие верхние концы недопогруженных забивных свай
В результате заказчик, проектировщик и подрядчик начинают искать козла отпущения, приостановив работы. Но к этому времени все сваи для массовой забивки уже заказаны на заводе и заказчик вынужден оплачивать поставку и забивку их избыточных метров, а также последующую срубку недопогруженной части свай, их вывоз и утилизацию на свалку.
Так возможно ли в принципе определить оптимальную длину свай? Если свая, забитая, скажем, на 12 м, выдержала испытание и дала минимальную осадку, то возможно ли сократить ее длину до 11 м и выдержит ли она при этом проектную нагрузку? А до 10 или до 7 м? Эти вопросы отражают желание заказчика сократить бюджет. Сваебои вместо ответа смогут ответить только то, что нужно попробовать. А для этого заказчику надо будет закупить более короткую сваю, забить ее, дать ей 3–7 суток отдыха и провести испытание, причем без гарантии положительного результата. Соответственно, заказчик все-таки этого не делает и в соответствии с проектом забивает сваи с избыточным запасом несущей способности, фактически забивая в землю лишние деньги.
И все-таки вдавливание
Так где же выход? Надо просто вспомнить, что технологии в строительстве постоянно развиваются и совершенствуются. Точно и быстро решить задачу оптимизации длины свай позволяет их погружение методом статического вдавливания с использованием современной сваевдавливающей техники, оснащенной необходимой измерительной аппаратурой и приборами, а также программным комплексом GEOPile для расчета несущей способности свай по грунту. Использование этой технологии позволяет полностью исключить все «перестраховочные» коэффициенты строительных нормативов, не снизив надежность свайного фундамента.
Самые главные преимущества применения данного метода: способность сваевдавливающего оборудования контролировать глубину погружения свай при соответствующем усилии вдавливания; возможность вести работы круглые сутки и погружать сваи рядом с существующими зданиями и сооружениями благодаря отсутствию шума и вибраций. Но речь сейчас о другом.
Изучив проект свайного поля, заказчику в 80% случаев предлагают выполнить с помощью изыскателей пробное погружение свай с мониторингом усилий вдавливания с целью уменьшения их длины, а иногда и количества. При использовании статических испытаний можно гарантировать достижение расчетной нагрузки на сваи вдавливания, имеющие рекомендованную длину. На основе полученных при этом данных и результатов их обработки проектировщики выдают абсолютно достоверные рекомендации о необходимой и достаточной длине свай.
Соответствующая технология разработана специалистами ООО «БАЗИС» и опробована на десятках строительных площадок в Москве, Санкт-Петербурге, Саратове, Пензе, Сарове, Белгороде, Нижнем Новгороде, Перми, Казани, Волгограде. Основная ее идея заключается в использовании сравнительного анализа усилия вдавливания, требований строительных норм, проектной расчетной нагрузки на сваю и текущей геологической ситуации в основании будущего строительного объекта.
Например, на одном из крупных строительных объектов в результате использования технологии пробного вдавливания 6 211 свай ООО «БАЗИС» удалось сократить длину свай с 18 до 12 м. В результате, несмотря на то что стоимость забивки составляла бы 300 руб./пог. м, а цена вдавливания была равна 600 руб./пог.м, всего на создание свайного поля ушло соответственно не 218 006 100, а 158 007 840 руб. – за счет экономии материалов, рабочего времени и пр. (к тому же сваи длиной свыше 16 м являются составными, а 12-метровые сваи – одиночными и их за смену можно погрузить в два раза больше). Приведенный пример показывает весьма впечатляющую разницу в пользу вдавливания – экономия почти в 60 млн руб. (30%)!
Таким образом, технология вдавливания свай дает все шансы выполнить строительство свайного фундамента быстро, качественно и по оптимальной цене.
Сваи и свайные фундаменты
В книге содержится справочные сведении го расчету, проектированию и устройству свай и свайных фундаментов различных видов, применяемых в промышленном и гражданском строительстве.
Приведены классификации, номенклатура, характеристика свай, физико-механические свойства грунтов и методы определения несущей способности свай; рассматриваются технические решения свайных фундаментов и даны рекомендаций по выбору их оптимальных параметров. Изложены справочные данные по производству работ и современным видам оборудования для устройства свай.
Книга предназначена для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций. Загрузить файл
3.9 MB
Сваи и свайные фундаменты. Метелюк Н.С. и др. 1977
В книге содержится справочные сведении о расчету, проектированию и устройству свай и свайных фундаментов различных видов, применяемых в промышленном и гражданском строительстве. Приведены классификации, номенклатура, характеристика свай, физико-механические свойства грунтов и методы определения несущей способности свай; рассматриваются технические решения свайных фундаментов и даны рекомендаций по выбору их оптимальных параметров. Изложены справочные данные по производству работ и современным видам оборудования для устройства свай.
Книга предназначена для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций. Нормативные данные приведены по состоянию на 1 декабря 1976 г. Раздел 1 написан канд. техн. наук Г.Ф. Шишко и инж. А.Б. Соловьевой, раздел 2 — Г.Ф. Шишко и инж. В.В. Грузинцевым, раздел 3 — канд. техн. наук Н.С. Метелюком и Г.Ф. Шишко, раздел 4 — В.В. Грузинцевым и А.Б. Соловьевой.
Раздел I. Конструкции свай и технические решения свайных фундаментов
Глава 1. Конструкции и область применения различных типов свай
Типы свай
Забивные сваи
Набивные сваи
Глава 2. Технические решения и технико-экономические обоснования применения свайных фундаментов
Общие положения
Свайные фундаменты жилых зданий
Свайные фундаменты промышленных зданий
Свайные фундаменты зданий сельскохозяйственного назначения
Свайные фундаменты зданий, возводимых на подрабатываемых территориях
Свайные фундаменты зданий, возводимых на просадочных, набухающих и слабых грунтах
Свайные фундаменты зданий, возводимых в сейсмических районах
Технико-экономическое сравнение вариантов различных типов фундаментов
Литература
Раздел II. Исследование оснований и испытания свай
Глава 1. Исследование грунтов оснований
Общие положения
Лабораторные исследования
Полевые исследования
Физические характеристики грунтов
Строительиаи классификация грунтов
Механические характеристики грунтов
Специфические свойства грунтов
Глава 2. Испытания свай
Общие положения
Статические испытания свай
Динамические испытания свай
Испытания свай в особых грунтовых условиях
Глава 3. Определение несущей способности свай по результатам полевых испытаний
Расчет несущей способности свай по результатам статических испытаний
Особенности расчета несущей способности свай по результатам статических испытаний на подрабатываемых территориях
Расчет несущей способности свай по результатам динамических испытаний
Литература
Раздел III. Расчет свай и свайных фундаментов
Глава 1. Общие положения
Глава 2. Расчет свай по первому предельному состоянию
А. Несущая способность свай по прочности основания
Сваи-стойки
Висячие забивные сваи и сваи-оболочки
Висячие набивные сваи и сваи-оболочки, погружаемые с выемкой грунта
Висячие буронабивные сваи
Короткие буронабивные сваи
Висячие забивные сваи сложной конфигурации
Забивные сваи, погружаемые вдавливанием
Винтовые сваи
Б. Несущая способность свай по прочности материалов ствола
Центрально-сжатые сваи
Центрально-растянутые сваи
Изгибаемые сваи
Глава 3. Расчет свайных фундаментов и их оснований по второму предельному состоянию
Определение осадок свайных фундаментов
Расчет винтовых свай на вдавливающую и выдергивающую нагрузки
Расчет горизонтально нагруженных фундаментов
Глава 4. Расчет ростверков свайных фундаментов
Общие положения
Ленточные ростверки
Кустовые ростверки
Особенности расчета ростверков свайных фундаментов зданий, возводимых на подрабатываемых территориях
Глава 5. Особенности расчета свай и свайвых фундаментов в сложных геологических условиях
Расчет свай в пучинистых, набухающих грунтах и в сейсмических районах
Расчет свайиых фундаментов зданий, возводимых на просадочных грунтах
Расчет свайных фундаментов сельскохозяйственных малоэтажных зданий, возводимых на просадочных грунтах
Расчет свай на подрабатываемых территориях
Расчет свайных фундаментов зданий, возводимых на насыпных грунтах, с учетом сил отрицательного трения грунта на боковой поверхности свай
Литература
Раздел IV. Устройство свайиых фундаментов
Глава 1. Производство свайных работ
Погружение забивных свай
Устройство набивных свай
Устройство ростверка
Глава 2. Машины и оборудование для производства свайных работ
Машины и оборудование для погружения забивных свай
Выбор машин и оборудования для погружения забивных свай
Машины и оборудование для производства набивных свай
Глава 3. Контроль качества и приемка свайных работ
Контроль и приемка погружения забивных свай
Контроль изготовления набивных свай
Метелюк Н.С., Шишко Г.Ф., Соловьева А.Б., Грузинцев В.В. Сваи и свайные фундаменты
Справочное пособие. К.: Буд-к, 1977. -256с. В книге содержатся справочные сведения по расчету, проектированию и устройству свай и свайных фундаментов различных видов, применяемых в промышленном и гражданском строительстве. Приведены классификация, номенклатура, характеристика свай, физико-механические свойства грунтов и методы определения несущей способности свай; рассмотрены технические решения и т.д.
Похожие разделы
Смотрите также
Дмитриевич К.В., Мантушев Р.А. Методичка. Основания и фундаменты
- формат doc
- размер 1.94 МБ
- добавлен 21 февраля 2011 г.
Санкт-Петербургский гос. арх-строит. ун-т, 2003. -22 с. Принципы проектирования оснований и фундаментов, фундаменты на естественном основании, свайные фундаменты, фундаменты в особых условиях, фундаменты при динамических воздействиях, усиление оснований и фундаментов при реконструкции и ремонте зданий и сооружений, искусственно улучшенные основания, крепление стен и осушение котлованов при устройстве фундаментов, фундаменты глубокого заложения.
Карлов В.Д., Мангушев Р.А. Основания и фундаменты
- формат pdf
- размер 3.93 МБ
- добавлен 25 октября 2009 г.
Изучение дисциплины + Выполнение курсового проекта + Примеры расчетов. СПб. гос. арх-стр. ун-т. 2003г- 40с. Теория: «Основания и фундаменты». Практика: Порядок и последовательность выполнения курсового проекта. Содержание: 1. Принципы проектирования оснований и фундаментов. 2. Фундаменты на естеств. основании. 3. Свайные фундаменты. 4. Искусственно улучшенные основания. 5. Крепление стен и осушение котлованов при устройстве фундаментов. 6. Фунд.
Костерин Э.В. Основания и фундаменты
- формат djvu
- размер 4.5 МБ
- добавлен 31 августа 2011 г.
М.: Высшая школа, 1990. - 431 с. В книге изложены вопросы расчета, проектирования и возведения фундаментов опор мостов и других сооружений на автомобильных дорогах. Рассмотрены фундаменты мелкого заложения, свайные, столбчатые и массивные глубокого заложения, а также фундаменты в особых условиях. Освещены методы определения перемещений фундаментов, оценки прочности оснований, расчета ограждений котлованов и укрепления грунтов. В третьем издании (.
Лекции - Основания и фундаменты
- формат pdf
- размер 1.93 МБ
- добавлен 19 июня 2011 г.
КубГТУ, 270205, 3 курс, 9 лекций. Общие сведения о фундаментах и методы их расчета. Фундаменты мелкого заложения. Строительство фундаментов мелкого заложения. Свайные фундаменты. Сооружение свайных фундаментов. Массивные фундаменты глубокого заложения. Строительство фундаментов в особых условиях.
Лекции - Основания и фундаменты для инженер-геологов
- формат docx, xlsx
- размер 1.26 МБ
- добавлен 25 июля 2011 г.
Лекции МГРИ-РГГРУ, специально для инженер-геологов + решение задач Лекции Нормативы(16.02.11) Оценка ИГ условий площадки строительства Вариантность решений Конструкции фундаментов Основные типы фундаментов на естественном основании Параметры фундаментов Материалы применяемые для фундаментов Фундаменты глубокого заложения(лекция 16.03) Защита конструкций фундаментов от агрессивного воздействия окружающей среды Гидрозащита 30/03 Учет отдел.
Лекции по механике грунтов
- формат djvu
- размер 2.68 МБ
- добавлен 19 декабря 2011 г.
Лекционный материал по механике грунтов, составлен из основных книг по этой дисциплине. Используемая литература: 1.Далматов Б.И и др. Механика грунтов. Часть I. Основы геотехники. 2002г. 2.Далматов Б.И и др. Основания и фундаменты. Часть II. Основы геотехники. 2002г. З.Цытович Н.А. Краткий курс механики грунтов. М. 1979г., 1983г. 4.Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты. М. 1981г. 5.СНиП 2.02.01 - 83*- Основания зданий и сооружен.
Лекции по основаниям и фундаментам
- формат doc
- размер 3.43 МБ
- добавлен 22 апреля 2010 г.
Содержание: Введение Порядок проектирования ОиФ, Фундаменты мелкого заложения, Основные сведения, Конструкции фундаментов мелкого заложения, Отдельные фундаменты, Ленточные фундаменты, Сплошные фундаменты, Массивные фундаменты, Определение глубины заложения фундамента, Форма и размер подошвы фундамента, Проверка давления на слабый подстилающий слой грунта (проверка подстилающего слоя). Расчет фундаментов на грунтовых (песчаных) подушках, После.
Руководство по проектированию свайных фундаментов
- формат pdf
- размер 5.01 МБ
- добавлен 23 января 2011 г.
Рекомендовано к изданию Секцией ученого совета «Основания и фундаменты» НИИОСП им. Н. М. Герсеванова. Руководство по проектированию свайных фундаментов / НИИОСП им. Н. М. Герсеванова Госстроя СССР. — М.: Стройиздат, 1980. Содержит материалы, разъясняющие нормативы и требования, изложенные в главе СНиП II-17-77 «Свайные фундаменты. Нормы проектирования». Даны рекомендации по проектированию, расчету и конструированию свайных фундаментов. Для инжене.
Сапожников М.Я., Кашицкая М.Е., Нестеров А.С. Проектирование свайных фундаментов под колонны промышленного здания
- формат doc
- размер 2.56 МБ
- добавлен 05 февраля 2012 г.
Методические указания к курсовому проекту по дисциплине Основания и фундаменты для студентов специальностей 270102 Промышленное и гражданское строительство и 270114 Проектирование зданий . – Омск: Изд-во СибАДИ, 2006. – 46 с. На основе современных нормативных документов изложена методика проектирования свайных фундаментов. Даны рекомендации по оформлению проекта. Таблиц: 9 Иллюстраций: 19 Библиография: 9 названий Содержание Введение Оценка грун.
Цымбал С.И., Потапенко И.Ф., Олейник А.О. Расчет свайных фундаментов
- формат djvu
- размер 786.2 КБ
- добавлен 27 августа 2009 г.
К.: КИСИ, 1990г., -56с. По курсу "Механика грунтов основания и фундаменты". Методические указания к курсовому проектированию по "Основаниям и фундаментам" для студентов специальности "ПГС", "Коммунальное строительство и хозяйство", "Строительство тепловых и атомных электростанций" всех форм обучения. В данных методических указаниях приведены примеры, в которых определяется расчетная нагрузка, допускаемая на забивную и буронабивную сваю, рассчит.
Метелюк - Сваи и свайные фундаменты. Справочное пособие
В книге содержится справочные сведении по расчету, проектированию и устройству свай и свайных фундаментов различных видов, применяемых в Промышленном и гражданском строительстве. Приведены классификации, номенклатура, характеристика свай, физико-механические свойства грунтов и методы определения несущей способности свай; рассматриваются технические решения свайных фундаментов и даны рекомендаций по выбору их оптимальных параметров. Изложены справочные данные по производству работ и современным видам оборудования для устройства свай.
Книга предназначена для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций.
Нормативные данные приведены по состоянию на 1 декабря 1976 г .
Раздел I. КОНСТРУКЦИИ СВАЙ И ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
Глава 1. КОНСТРУКЦИИ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ СВАЙ
Сваи, применяемые в массовом строительстве (промышленном, гражданском, жилищном), в соответствии со СНиП 11-Б.5—67* разделены на следующие типы:
сваи забивные железобетонные и деревянные;
сваи набивные бетонные и железобетонные;
сван винтовые со стальным или железобетонным стволом.
Указанные типы свай могут быть классифицированы по характеру работы в грунте, технологическим (способ изготовления) и конструктивным признакам и по расчетной схеме. По характеру работы в грунте различают сваи-стойки и висячие сваи. К сваям- стойкам относятся сван, прорезающие слабые грунты н передающие нагрузку нижним концом на практически несжимаемые грунты. К висячим сваям относятся сваи, погружаемые в сжимаемые грунты и передающие нагрузку на грунт боковой поверхностью и нижним концом.
По способу изготовления различают сван забивные и набивные. Забивные сван изготавливают в заводских условиях и на полигонах; готовые изделия доставляют на строительную площадку и погружают на месте строительства в заданных точках с помощью молотов и вибровдавливающих агрегатов.
Набивные сваи изготавливают непосредственно на строительной площадке в заранее подготовленных скважинах. Набивные сваи по способу изготовления разделяют на следующие виды:
буронабивные, изготовляемые с предварительным бурением скважин под глинистым раствором или бурением скважин диаметром до 600 мм сухим способом (в необходимых случаях с обсадкой) с последующей установкой в них инвентарных бетоноподающих труб, извлекаемых по мере укладки бетонной смеси в скважину;
буронабивные с уширенной питой, изготовляемые аналогично предыдущему виду свай, с устройством в нижней части ствола уширения, образуемого путем разбуривания скважины специальным механизмом;
набивные частотрамбованные, изготовляемые путем предварительной забивки инвентарных труб с башмаком, оставляемым в грунте, с последующим заполнением этих труб бетонной смесью и ее трамбованием.
По конструктивным признакам сван классифицируются; по форме поперечного сечения — квадратные, круглые, прямоугольные, треугольные, трапецеидальные, трубчатые, переменного поперечного сечения (сваи с профилированной боковой поверхностью и т. п.); по длине — цельные и составные (из отдельных секций); по материалу ствола — железобетонные, бетонные, металлические, деревянные, грунтобетонные, комбинированные (например, стальная или асбестоцементная оболочка, заполненная бетоном и т. п.), при этом ствол сван — сплошной или пустотелый; по способу армирования — с ненапрягаемой продольной арматурой, круглой или периодического профили, предварительно напряженной стержневой, проволочной или прядевой арматурой, с поперечным армированием ствола либо без него. Продольная рабочая арматура в свае может быть расположена по углам или по периметру сечении; сваи могут иметь центральное армирование одним предварительно напряженным стержнем в центре ствола или пирамидальное — в голове стержни расположены по периметру сечения и сходятся в пучок в острие сваи; по конструкции нижнего конца — сваи с острым или тупым концом, с закрытым или открытым нижним концом (для полых свай), с уширением в одном или в нескольких уровнях. Уширение может быть образовано разбуриванием полости, вытрамбованием тяжелыми трамбовками, раскрытием специального наконечника (сваи с лучевидной пятой), взрывом (камуфлетные уширении).
По расчетной схеме сваи подразделяют на жесткие, или короткие, изгибом которых можно пренебречь, и конечной жесткости (средней жесткости и гибкие), или длинные, для которых необходим учет влияния изгиба. При выборе типа и конструкции свай следует руководствоваться Рекомендациями Госстроя СССР по применению свай различных конструкций [20], требованиями главы СНиП П-Б.Б—67* с учетом указаний, приведенных в рабочих чертежах типовых конструкции свай (серии 1.011-6; 1.011-5; 1.0П-Зм; 1.821-1), а также требовании соответствующих нормативно-инструктивных документов для свай индивидуального применения [2—6,19, 24, 28—30J.
Типовые конструкции свай. В качестве типовых утверждены железобетонные забивные сваи различных конструкций. Типы, марки, основные размеры, технические требования к сваям, правила приемки, методы испытаний, маркировка, правила транспортирования и хранения свай, а также допускаемые отклонения от размеров и формы свай приведены в ГОСТ 19804—74 и ГОСТ 17382—72. Рабочие чертежи свай, данные о воспринимаемых усилиях, расходе материалов приведены в альбомах типовых изделий серии 1.011-6 (вып. 1), 1.011-Зм (вып. 1,2), 1.011-5, 1.821-1.
Сваи забивные железобетонные квадратного сечения (серия 1.011-6) различают трех типов:
сплошные с поперечным армированием ствола с ненапрягаемой и напрягаемой стержневой арматурой и напрягаемой проволочной и прядевой арматурой; сплошные без поперечного армирования ствола с напрягаемой стержневой, проволочной и прядевой арматурой, располагаемой в центре сечения сваи; с круглой полостью с ненапрягаемой стержневой и напрягаемой проволочной арматурой.
Согласно техническим требованиям в качестве крупного заполнителя для бетона свай применяют фракционированный щебень из естественного камня и гравия по ГОСТ 10268—70*; размер фракций Должен быть не более, мм: 40 — для свай сплошных квадратного сечения, 20 — Для .свай квадратного сечения с круглой полостью.
Допускается применение свай сплошных квадратного сечении из бетона с гравийным заполнителем по согласованию с авторами проекта свайных фундаментов при следующих условиях:
длина свай не превышает 12 м ;
сваи прорезают рыхлые пески, суглинки и глины текучей и тенучепластичной консистенции, илы и торфы.
Сваи сплошные с поперечным армированием ствола (рис. 1-1, табл. 1.1) рекомендуется применять для свайных фундаментов любых зданий и сооружений. При наличии соответствующей производственной базы предпочтительнее использовать предварительно напряженные сваи, обладающие повышенной трещиностойкостью. Применение этих свай, армированных высокопрочной проволокой и семи проволочными прядями, позволяет снизить расход стали на 50% (в натуральном весе) по сравнению со сваями без предварительного напряжении.
По грунтовым условиям сваи сплошные с поперечным армированием ствола разрешается применять при прорезании всех видов сжимаемых грунтов, за исключением случаев, когда сван необходимо погружать через насыпь с непробиваемыми включениями в виде остатков разрушенных каменных, бетонных, железобетонных конструкций н т. п., или когда требуется проходка слоев грунта природного сложения в виде твердых глинистых грунтов, слоев с валунами и т. п., а также вечномерзлых грунтов. Допускается применять указанные сваи при строительстве на пластичномерзлых грунтах северных районов, если длина свай не превышает номенклатурную.
Грунты под остриями свай могут быть всех видов, за исключением вечномерзлых.
Не рекомендуется применять сван сплошные с поперечным армированием ствола, если по грунтовым условиям длина свай должна быть больше, чем принято по ГОСТ 19804—74; вблизи существующих зданий с несущими конструкциями, не обладающими необходимой прочностью при сотрясениях от забивки, а также вблизи зданий с оборудованием, не допускающим сотрясений; при резком колебании отметок залегания плотных грунтов несущего слоя в пределах площади застраиваемого здании, что может вызвать непроизводительные потери железобетона из-за недопогружения свай до проектных отметок и срубки верхних концов.
Сван сплошные без поперечного армирования ствола (рис. 1.2, табл. 1.2) рекомендуется применять для свайных фундаментов зданий и сооружений, в которых сваи погружены на всю глубину в грунт или выступают над его поверхностью на высоту не более 2 м (выступающие часто расположены внутри помещения с положительными расчетными температурами) и на сваи не передаются растягивающие усилии.
По грунтовым условиям сваи сплошные без поперечного армировании ствола рекомендуется применять при прорезании следующих видов грунтов, за исключением вечномерзлых: пески средней плотности и рыхлые; супеси пластичные и текучие ; суглинки и глины тугопластичные, мягкопластичные, текучепластичные и текучие. Для свай длиной до 9 м допускается прорезание прослоек других видов сжимаемых грунтов толщиной до 0,5 м . Погружать сваи рекомендуется забивкой и вдавливанием, применение вибропогружения не допускается.
В мерзлый слой грунта (сезонно промерзающий) сваи следует погружать с предварительным бурением лидирующей скважины на глубину мерзлого слоя.
Грунты под острием сваи могут быть всех видов, за исключением скальных, крупнообломочных и вечномерзлых. Сваи длиной до 9 ж допускается опирать также на аргиллиты, алевролиты, алевриты и дресвяные грунты.
Запрещается применять сваи сплошные без поперечного армирования ствола в районах вечной мерзлоты; при сейсмичности более 6 баллов для зданий, в которых сваи выступают над поверхностью грунта, за исключением вышеуказанных случаев; в зданиях и сооружениях, от которых на сваи могут быть переданы горизонтальные нагрузки.
Применение забивных предварительно напряженных железобетонных свай без поперечного армирования позволяет снизить расход стали по сравнению с соответствующими предварительно напряженными сваями, имеющими поперечное армирование, примерно на 20%, а по сравнению со сваями без предварительного напряжения —до 7Q%, при этом отсутствие в сваях поперечной арматуры упрощает арматурные работы при изготовлении свай.
Забивные железобетонные сваи квадратного сечения с круглой полостью (рис. 1.3, табл. 1.3) рекомендуется применять для свайных фундаментов любых зданий и сооружений, кроме гидротехнических. По грунтовым и конструктивным условиям сваи с круглой полостью применяют аналогично сваям сплошным без поперечного армирования ствола.
Внутреннюю полость свай можно не заполнять в том случае, если сваи погружены на всю глубину в грунт и уровень грунтовых вод находится ниже глубины промерзания грунта или если сваи расположены под помещениями с положительными расчетными температурами воздуха. В период строительства, когда сваи с круглой полостью погружены и остаются открытыми на зимнее время, головы свай и грунт возле них необходимо утеплить опилками, шлаковатой и пр.
Железобетонные полые круглые сваи и сваи-оболочки (серия 1.011-5) разработаны диаметром 400, 500, 600 и 800 мм — для свай, 1000, 1200 и 1600 мм — для свай-оболочек (рис. 1.4).
Цельные сваи длиной от 4 до 12 м с шагом по длине 1 ж изготовляют с открытым нижним концом (табл. 1.4) и с металлическим наконечником (табл. 1.5); цельные сваи-оболочки имеют длину от б до 12 ж с (нагом по длине 1 м (табл. 1.6).
Составные сваи (табл. 1.7, 1.8) и сваи-оболочки (табл. 1.9, 1.10) могут быть со сварным или с болтовым стыком (рис. 1.4, е, г). Для составных свай предусмотрена секции с наконечником.
2. Секции свай-оболочек поднимают за торцы. Максимальная длина составных свай-оболочек равна 48 м независимо от их диаметра. Железобетонные полые круглые сваи и сваи-оболочки рекомендуется применять для свайных фундаментов зданий и сооружений в районах с сейсмичностью 7 баллов и выше; при передаче на сваи и сваи-оболочки горизонтальной нагрузки, превышающей 3 тс; ври строительстве на слабых грунтах, мощность которых не превышает 45 м (при общей длине сван, сваи-оболочки 48 ж), учитывая необходимость заглубления в несущий слой грунта и заделки в ростверк.
Полые круглые сваи с наконечником следует применять там, где необходимо прорезать сваями слабые грунты и заглубить сван в пески средней плотности, глины и суглинки тугопластичной и мягкопластичной консистенции. В вечномерзлых грунтах не применяются. Погружение свай может осуществляться молотами и вибропогружателями, свай-оболочек — вибропогружателями. Погружение полых круглых свай и свай-оболочек в несвязные грунты может осуществляться с помощью подмыва через полость.
Сваи-колонны (серия 1.821-1) разработаны квадратного сечения размерами 200 X 20G и 300 X 300 мм с двусторонними консолями (рис. 1.5, табл. 1.11). Консоли увеличивают несущую способность сваи-колонны по грунту, служат для опирания цокольных балок под наружные стены. Применение их упрощает технологию погружения сваи-колонны до проектной отметки. Для свай сечением 200 X 200 мм разработан вариант сборной консоли.
Номенклатурой типовых свай-колонн предусмотрено 22 типоразмера их, отличающихся сечением ствола, армированием и отношением общей длины к верхней надконсольной части.
Сваи и свайные фундаменты Н.С. Метелюк, 1977
Пособие «Сваи и свайные фундаменты», разработанное Н.С. Метелюк, Г.Ф. Шишко и др., предназначено для инженерно-технических работников проектных организаций. Книга состоит из четырех разделов.
В первом разделе рассматриваются конструкции свай и технические решения свайных фундаментов. Раздел состоит из двух глав. В первой главе рассмотрены конструкции и область применения различных типов свай. Вторая глава описывает технические решения и технико-экономическое обоснование применения свайных фундаментов.
Второй раздел посвящен исследованию оснований и испытанию свай. Раздел состоит из трех глав. В первой главе рассмотрены исследования грунта основания. Вторая глава посвящена испытанию свай. В третьей главе приводятся методы определения несущей способности свай по результатам полевых испытаний.
В третьем разделе приводятся расчеты свай и свайных фундаментов. Третий раздел состоит из пяти глав. В первой главе рассмотрены общие положения. Вторая глава содержит расчеты свай по первому предельному состоянию. В третьей главе описаны расчеты свайных фундаментов и их оснований по второму предельному состоянию. В четвертой главе разобраны расчеты ростверков свайных фундаментов. В пятой главе описаны особенности расчета свай и свайных фундаментах в сложных геологических условиях.
В четвертом разделе изложены основные сведения об устройстве свайных фундаментов. Раздел состоит из трех глав. В перовой главе описывается производство свайных работ. Вторая глава посвящена описанию машин и оборудования для погружения забивных свай. В третьей главе приводится рассматривается контроль качества и приемка свайных работ.
Фундаменты в сейсмических районах, свайные фундаменты
Сейсмические районы – это зоны, в которых продолжаются горообразовательные процессы. С инженерной точки зрения это районы с силой землетрясения 6 баллов и выше.
Каждая точка земли в таком районе испытывает последовательное воздействие волн разного вида, поэтому колебания грунта при землетрясениях носят сложный пространственный характер. Из-за этого сейсмические силы могут иметь любое направление, быть переменными по скорости и величине.
Здания и сооружения, расположенные в сейсмических районах, подвергаются воздействию особых факторов, которые приводят к появлению дополнительных усилий в конструкциях и изменению условий их работы. Поэтому для обеспечения их надежности при проектировании и строительстве нужно учитывать силу землетрясения, которую обычно оценивают по общему разрушительному эффекту. Это касается как надземных построек, так и фундаментов.
1. Расчет фундаментов в сейсмических районах
Фундаментные конструкции и их основания рассчитываются на основное и особое сочетание нагрузок. В последнее обязательно включается сейсмическая нагрузка, которую получают при динамическом расчете всего здания на колебания и прикладывают в точках расположения масс элементов конструкций.
Динамический расчет учитывает:
массу отдельных элементов здания;
формы собственных колебаний;
особенности колебания сооружения;
конструктивное решение сооружения;
характер допустимых повреждений и дефектов.
Когда сейсмические нагрузки получены, выполняется статический расчет конструкций здания в предположении совместного действия сейсмической и статической нагрузки.
Отдельные категории грунтов требуют предварительного искусственного улучшения до начала строительства. Так, водонасыщенные пески разжижаются во время землетрясения и влекут провальную осадку зданий, поэтому их нужно предварительно уплотнять вибрированием).
Глубина заложения фундамента увеличивается для зданий повышенной этажности (строительство дополнительных подземных этажей).
Из-за растяжения и сжатия грунтов во время землетрясения части фундаментных конструкций могут смещаться относительно друг друга, потому в случае с бетоном рекомендуется строительство сплошных плитных фундаментов или непрерывных фундаментов из перекрестных лент. Для свайных фундаментов, подвергающихся аналогичному воздействию, в СП 24.13330.2011 также предусмотрен ряд рекомендаций.
2. Свайные фундаменты в условиях сейсмического воздействия
При проектировании свайных фундаментов (в том числе из винтовых свай), запланированных к эксплуатации в условиях сейсмического воздействия, необходимо учитывать требования раздела 12 «Особенности проектирования свайных фундаментов в сейсмических районах» СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» к сейсмостойкому строительству.
Согласно нормативному документу:
заглубление свай при строительстве в подобных районах должно быть не менее 4 м.
ростверк под несущими стенами здания в пределах одного отсека должен быть непрерывным и расположен в одном уровне;
верхние концы свай должны быть жестко заделаны в ростверк.
Устройство безростверковых свайных оснований недопустимо.
Влияние сейсмических воздействий на работу свайных фундаментов учитывают с помощью понижающих коэффициентов условий работы.
В случае с фундаментом из винтовых свай, увеличение горизонтальных усилий при землетрясении, может быть нивелировано, если использовать модификации свай с двумя и более лопастями (подробнее «Особенности расчета многолопастных винтовых свай»).
Такие конструкции демонстрируют лучшее восприятие всех типов воздействий, благодаря рассчитанным на основании данных о грунтах расстоянию между лопастями, конфигурации, шагу и углу наклона лопастей. Моделирование винтовой сваи выполняется в системах автоматизированного проектирования, которые базируются на методе конечных элементов (МКЭ).
Читайте также: