Комбинированный свайный фундамент повышенной несущей способности

Обновлено: 02.05.2024

ИЗМЕНЕНИЕ N 1
к СП 24.13330.2011 "СНИП 2.02.03-85 Свайные фундаменты"

Дата введения 2017-06-04

Предисловие. Пункт 1. Заменить слова: "институт ОАО "НИЦ "Строительство" (НИИОСП им.Герсеванова)" на "институт АО "НИЦ "Строительство" (НИИОСП им.Н.М.Герсеванова)".

Содержание. Приложение Б. Наименование изложить в новой редакции: "Расчеты несущей способности свай, взаимодействующих со скальными и полускальными грунтами по боковой поверхности".

заменить ссылки и наименования:

"СНиП 3.04.01-87 Изоляционные и отделочные покрытия" на "СП 71.13330.2011 "СНиП 3.04.01-87 Изоляционные и отделочные покрытия";

"СНиП 23-01-99* Строительная климатология" на "СП 131.13330.2012 "СНиП 23-01-99* Строительная климатология";

для СП 14.13330.2014, СП 16.13330.2011, СП 28.13330.2012 наименование дополнить словами: "(с изменением N 1)";

для СП 63.13330.2012 наименование дополнить словами: "(с изменением N 1, 2)";

"ГОСТ 19804-91 Сваи железобетонные. Технические условия" на "ГОСТ 19804-2012 Сваи железобетонные заводского изготовления. Общие технические условия";

"ГОСТ 26633-91 Бетоны тяжелые и мелкозернистые" на "ГОСТ 26633-2015 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия";

"СП 26.13330.2012 "СНиП 2.02.05-87 Фундаменты машин с динамическими нагрузками"

СП 126.13330.2012 "СНиП 3.01.03-84 Геодезические работы в строительстве"

ГОСТ 5180-2015 Грунты. Методы определения физических характеристик

ГОСТ 8732-78 Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент

ГОСТ 8734-75 Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные. Сортамент

ГОСТ 12536-2014 Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава

ГОСТ 19281-2014 Прокат повышенной прочности. Общие технические условия

ГОСТ 20295-85 Трубы стальные сварные для магистральных газонефтепроводов. Технические условия";

ссылку на ГОСТ Р 53231-2008 и его наименование исключить.

Пункт 4.1. Первый абзац изложить в новой редакции:

"Основное назначение свай - это прорезка залегающих с поверхности слабых слоев грунта и передача действующей нагрузки на нижележащие слои грунта, обладающие более высокими механическими показателями. Свайные фундаменты должны проектироваться на основе и с учетом:";

дополнить перечислениями - и), к):

"и) инженерной цифровой модели местности (ИЦММ) с отображением подземных и надземных сооружений и коммуникаций (геоподосновой);

к) технических условий, выданных всеми уполномоченными заинтересованными организациями".

Пункт 4.5 после ссылки на ГОСТ 27751 дополнить словами: "и геотехническую категорию объекта строительства в соответствии с СП 22.13330";

"В дополнении к требованиям СП 22.13330 при проектировании следующих видов свайных фундаментов должна назначаться геотехническая категория 3:

- свайных фундаментов при длине свай более 40 м;

- фундаментов со сваями диаметром 1,5 м и более;

- свай, прорезающих хотя бы один слой скальных или полускальных грунтов".

Пункт 4.7 после слов "сооружений свай" дополнить словами: "погружаемых или устраиваемых с применением динамических воздействий (забивка, вибропогружение, сваи-РИТ и др.)"; после слов "грунта, сооружений" дополнить словами: "(в том числе подземных коммуникаций)".

Пункт 4.8. Первый абзац изложить в новой редакции:

"В программе мониторинга для зданий геотехнической категории 3, возводимых на свайных фундаментах, необходимо предусматривать проведение натурных измерений (мониторинг). Состав, объем и методы мониторинга устанавливают в соответствии с СП 22.13330";

второй абзац после слов "при применении новых" дополнить словами: "(не включенных в настоящий свод правил)";

исключить слова: "или недостаточно изученных";

заменить слова: "сооружений или фундаментов" на "свайных фундаментов".

Раздел 4 дополнить пунктом - 4.8а:

"4.8а В свайных фундаментах зданий и сооружений, проектируемых в условиях геотехнической категории 3, не допускается применение бывших в употреблении стальных конструкций и их частей (армирующих элементов из металлопроката, металлических колец и т.д.)".

Пункт 4.10. Исключить слова: "и СНиП 3.04.01"; после слов "оснований и фундаментов," дополнить словами: "изоляционных и отделочных покрытий".

Раздел 4 дополнить пунктом - 4.11:

"4.11 Защиту стальных свай от коррозии допустимо выполнять цинкованием или путем окраски их поверхности эпоксидными смолами".

Раздел 5 изложить в новой редакции:

"5 Требования к инженерно-геологическим изысканиям

5.1 Инженерно-геологические изыскания для проектирования свайных фундаментов должны назначаться в соответствии с требованиями СП 126.13330, [1], [3], национальных стандартов и других нормативных документов по инженерным изысканиям и исследованиям грунтов для строительства.

Объемы и состав инженерных изысканий должны устанавливаться с учетом геотехнической категории объекта строительства в соответствии с СП 22.13330.

5.2 Для геотехнической категории 3 программу изысканий рекомендуется дополнять испытаниями грунтов прессиометрами и штампами (ГОСТ 20276), эталонными и натурными сваями (ГОСТ 5686). При применении свай новых конструкций (по специальному заданию проектной организации) в состав работ следует включать опытное погружение или устройство свай, с целью уточнения назначенных при проектировании длин и диаметров свай и режима погружения, а также натурные испытания этих свай статическими нагрузками.

5.3 При передаче на сваи выдергивающих, горизонтальных или знакопеременных нагрузок необходимость проведения опытных работ должна определяться в каждом конкретном случае, а объемы работ назначаться с учетом доминирующего воздействия.

5.4 Несущую способность свай по результатам полевых испытаний грунтов натурной и эталонной сваями и статическим зондированием следует определять в соответствии с подразделом 7.3.

5.5 Глубина инженерно-геологических выработок должна быть не менее чем на 5 м ниже проектируемой глубины заложения нижних концов свай при их рядовом расположении и нагрузках на куст свай до 3 МН и на 10 м ниже - при свайных полях размером до 1010 м и при нагрузках на куст более 3 МН. При свайных полях размером более 1010 м и применении плитно-свайных фундаментов глубина выработок должна превышать предполагаемое заглубление свай не менее чем на глубину сжимаемой толщи, но не менее половины ширины свайного поля или плиты и не менее чем на 15 м.

При наличии на строительной площадке слоев грунтов со специфическими свойствами (просадочных, набухающих, слабых глинистых, органоминеральных и органических грунтов, рыхлых песков и техногенных грунтов) глубину выработок определяют с учетом необходимости их проходки на всю толщу слоя для установления глубины залегания подстилающих прочных грунтов и определения их характеристик.

5.6 Обследование технического состояния фундаментов и конструкций реконструируемых зданий должно выполняться по заданию заказчика специализированной организацией. Оценку длины существующих свай в фундаментах реконструируемого здания рекомендуется осуществлять с использованием геофизических методов.

5.7 Технический отчет по результатам инженерно-геологических изысканий для проектирования свайных фундаментов должен составляться в соответствии с СП 47.13330 и [3].

При наличии натурных испытаний свай статической или динамической нагрузкой должны приводиться их результаты. Результаты зондирования должны включать данные о несущей способности свай.

При применении свай-стоек должен быть определен показатель качества породы RQD для всех слоев скальных грунтов, которые прорезает свая, и для слоя, в котором расположен нижний конец сваи.

При проектировании свайных фундаментов для зданий с уровнем ответственности КС-3 или сваями длиной более 40 м для глинистых грунтов рекомендуется определять коэффициент переуплотнения грунта OCR (в том числе в пределах сжимаемой толщи под нижним концом свай)".

Пункт 6.1. Перечисление а) изложить в новой редакции:

"а) забивные и вдавливаемые (далее - забивные) железобетонные, деревянные и стальные предварительно изготовленные, погружаемые в грунт за счет вытеснения, а также путем установки в лидерные скважины при помощи молотов, вибропогружателей, вибровдавливающих, виброударных и вдавливающих устройств, а также железобетонные круглые полые сваи диаметром до 0,8 м, заглубляемые вибропогружателями без выемки или с частичной выемкой грунта и не заполняемые бетонной смесью (ГОСТ 19804);";

перечисление б) после слов "сваи-оболочки железобетонные" дополнить словами: "диаметром более 0,8 м"; после слов "бетонной смесью" дополнить словами: "а также сваи в виде металлических труб, погружаемые с открытым нижним концом без выемки грунта";

перечисление г) после слов "в них" дополнить словами: "предварительно изготовленных";

перечисление д) изложить в новой редакции:

"д) винтовые сваи, состоящие как минимум из одной металлической винтовой лопасти (спирали) и трубчатого металлического ствола со значительно меньшей по сравнению с лопастью площадью поперечного сечения, погружаемые в грунт путем ее завинчивания в сочетании с регулируемым вдавливанием с лидерными скважинами или без них".

В статье рассматривается влияние фильтрационной консолидации на допустимую нагрузку и несущую способность свайных фундаментов в водонасыщенных глинистых грунтах в строительный период.

Ключевые слова: свайные фундаменты, водонасыщенные грунты, степень консолидации.

Поведению свайных фундаментов в водонасыщенных глинистых грунтах в СП-24–13330 2011 (Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СниП 2.02.-03–85) не уделяется должного внимания.

При погружении свай в водонасыщенный глинистый грунт под действием динамического воздействия происходит вытеснение грунта в сторону и уплотнение в торцевой части. Пористость грунта уменьшается, а находящаяся в порах вода испытывает повышенное поровое давление, уменьшая силы трения грунта, взвешивающе воздействуя на скелет грунта. При этом в результате нарушения структурных связей в скелете грунта происходит его размягчение и даже разжижение. Известно, что начальная несущая способность свай ориентировочно меньше стабилизированной в супесях в 1,1–1,2, в суглинках 1,3–1,5, а в глинах в зависимости от влажности 1,7–6 раз.

Первый этап работы свайного фундамент включает погружение и «отдых свай». После погружения свайного основания поровое давление постепенно рассеивается до гидростатического, обычно за период времени 4–6 недель, а давление на скелет грунта возрастает, за счет увеличения сил трения. Происходит восстановление природного напряженно-деформированного состояния грунтового массива с внедренными сваями, на которые действует давление уплотненного грунта.

Второй этап нагружения свайного фундамента внешней нагрузкой. При этом свайный фундамент работает как условный уплотненный массив грунта, воздействуя на область грунта ниже острия свай. В этом случае уплотненная область свайного массива грунта под действием внешней нагрузки увеличивает поровое давление более глубоких слоев грунта, причем срок его рассеивания может достигать несколько лет, вызывая осадку фундамента сооружения во времени.

Расчет свайных фундаментов, взаимодействующих с водонасыщеным грунтом, в строгой постановке относится к числу смешанных упругопластических задач двухфазной сплошной среды, решаемых численным методом в программных комплексах Plaxis, ЛИРА и др. Ввиду сложности задачи, наряду со строгими решениями существуют инженерные. Ниже предлагается инженерный вариант такого решения.

При современных темпах строительства зданий и сооружений на свайных фундаментах необходимо знать несущую способность такого фундамента в любой промежуток времени после забивки, чтобы учитывая явление «засасывание» не перегрузить фундамент.

Несущая способность свайного фундамента в виде условного грунтового массива шириной B и протяженностью L в процессе фильтрационной консолидации со дня забивки аналогична [1]:

где К_об = 1.45 — обобщенный коэффициент учитывающий расчетную схему; — ширина и длина поперечного размера фундамента; , — нагрузка на уровне низа фундамента и нагрузка от сил сцепления; – предельное значение безразмерной функции вертикального давления — коэффициенты пассивного и активного давления условной грунтовой стенки клина выпирания, наклоненного к вертикали под углом α=45 о -0.5φ к вертикали); q — интенсивность нагрузки от грунтового массива, F — площадь грунтового массива.

Несущая способность сил трения по боковой поверхности условного грунтового массива в процессе фильтрационной консолидации равна:

где Е_б — равнодействующая бокового давления на боковую часть свайного основания шириной 1мм.

Таким образом несущая способность свайного фундамента на водонасыщенных глинистых грунтах с учетом фильтрационной консолидации имеет вид:

Величиназависит от коэффициента (степени) консолидации (уплотнения) определяемого из фильтрационной теории:

Кривая безмерного деформирования, зависящая от времени рассеивания порового давления имеет вид:

где , — переменное и стабилизированное время фильтрации;

m–показатель степени

Примем период времени рассеивания порового давления свайного фундамента в процессе забивки в глинистых грунтах c показателем текучести I_l 0,25–0,75 составляет порядка 6 недель [2].

Зависимость несущей способности свайного фундамента во времени со дня забивки, связанная с величинами Q и приведена на рис 1.

Рис. 1. Влияние коэффициента консолидации на величину безразмерной функции давления, значение которой ограничивают допускаемую нагрузку со дня забивки свайного фундамента

К примеру, при величине несущая способность грунта в данной контактной точке на относительный момент времени ограничена до величины определяемой горизонтально к кривой, (рис. 1).

По решению теории фильтрационной консолидации периоду времени соответствует коэффициент консолидации , приведенный во втором квадранте. Значениюбудет соответствовать свое предельное значение несущей способности грунта для данного периода времени в виде коэффициента вертикального давления на безразмерной кривой в первом квадранте. Опустив из значения вертикаль в четвертый квадрант определим величину допускаемой нагрузки от сооружения на период времени .

Дальнейшее увеличение периода времени приведет к повышению значения , что в свою очередь способствует смещению точки на относительной кривой вправо. По графику на рис. 1 в первом квадранте, видно что в начальный период времени несущая способность свайного фундамента минимальна.

Приведено уравнение несущей способности свайного фундамента в виде условного грунтового массива, зависящее от времени рассеивания порового давления в глинистом водонасыщенном грунте основания.

Показано влияние коэффициента консолидации на величину безразмерной функции давления, которая определяет несущую способность свайного фундамента во времени.

Коровкин В. С. Расчет бетонных камер судоходных шлюзов. СПб: СПбГПУ, 2010. 64 с
А. А. Бартоломей и др. Прогноз осадок свайных фундаментов. Стройиздат. Москва, 1994, 380с

Основные термины (генерируются автоматически): свайный фундамент, несущая способность, поровое давление, фильтрационная консолидация, период времени, грунтовой массив, день забивки, скелет грунта, условный грунтовой массив, фундамент.

Проанализированы преимущества использования буроинъекционных свай. Рассмотрены способы повышения несущей способности свай. Сопоставлены способы устройства забивных и комбинированных свай. Наиболее эффективными являются комбинированные сваи, состоящие из буронабивной части, расположенной в устойчивых грунтах, и забивной, погружаемой со дна скважины с помощью инвентарного подбабка. Создание фундаментов высокой несущей способности с применением решения свай–инъекторов, выполненных в виде заводского элемента с центральным сквозным каналом.

Ключевые слова: буроинъекционная свая, комбинированная свая, несущая способность сваи, инъецирование, свая-инъектор заводского изготовления.

Выбор вида свай и технологии их устройства производится на основании технико-экономического сравнения нескольких вариантов, применяемых в зависимости от инженерно-геологических условий, типа и конструктивных особенностей строящегося здания, условий строительства и возможностей строительных организаций.

Усиление свайных фундаментов может быть выполнено путем применения дополнительных задавливаемых или забивных свай-инъекторов. При нецелесообразности использования буронабивных свай по технико-экономическим соображениям используют буроинъекционные сваи. У буроинъекционных свай меньшая себестоимость и более низкая трудоёмкость, при высокой степени надёжности и обеспечении требуемой несущей способности.

Особенность сваи-инъектора заключается в том, что по продольной оси ее ствола устанавливается стальная трубка. После погружения сваи до требуемой отметки через эту трубку производят закрепление грунта вокруг нижнего острия сваи. В результате образуется опорный массив из закрепленного грунта, играющий ту же роль, что и уширенная пята.

При устройстве набивных свай с уширенной пятой, изготавливаемых на месте, требуется специальное, дорогостоящее оборудование, при этом, при сложности их изготовления могут возникнуть многочисленные дефекты.

Комбинированные и специальные виды свай применяют в тех случаях, когда имеется возможность рационального сочетания достоинств свай различного вида или применения специальных приемов погружения или устройства свай.

Для массового внедрения целесообразнее использовать комбинированные сваи, состоящие из буронабивной части, расположенной в устойчивых грунтах, и забивной, погружаемой со дна скважины с помощью инвентарного подбабка. Длина забивной части зависит от глубины залегания несущего слоя и требуемой несущей способности сваи. Технологическая схема изготовления таких комбинированных свай представлена на рис. 1.

Рис. 1. Технология устройства комбинированных свай

а — бурение скважины; б — установка обсадной трубы; в — забивка сваи до уровня грунта; г — добивка сваи подбабком; д — установка арматурного каркаса, бетонирование и извлечение обсадной трубы; е — бетонирование скважины с уплотнением; I, II — соответственно устойчивые и неустойчивые грунты; III — несущий слой грунта; 1 — буровой снаряд; 2 — обсадная труба; 3 — забивная свая; 4 — подбабок; 5 — арматурный каркас; 6 — глубинный вибратор; 7 — монолитный бетон; УГВ — уровень грунтовых вод.

По результатом экспериментальных исследований несущей способности забивных и комбинированных свай было установлено, что при вертикальной нагрузке несущая способность комбинированных свай в песчаных грунтах выше, чем у забивных, на первых ступенях нагрузки в среднем на 25 %, а в предпредельной стадии — на 60 %. С возрастанием нагрузки, когда решающую роль начинает играть сопротивление сваи по острию, дополнительная площадь подошвы буронабивного участка сваи активнее включается в работу.

На основании проведенных экспериментов по исследованию несущей способности забивных и комбинированных свай были сделаны следующие выводы:

Несущая способность комбинированной сваи в песчаных грунтах выше, чем у забивной, при вдавливающих нагрузках на 48 %, а при горизонтальных — на 62 %;
Расчет комбинированных свай можно производить по действующим нормам с учетом особенностей совместной работы буронабивной и забивной частей сваи;
Наиболее высокая экономическая эффективность комбинированных свай может быть достигнута при использовании их вместо буронабивных, требующих «мокрого» способа производства работ [2].

Расчет экономической эффективности комбинированных свай, определенной по результатам опытного проектирования, показал, что применение таких свай позволяет при указанных условиях снизить первоначальную сметную стоимость фундаментов на 35–40 %.

Таким образом, наиболее эффективными являются комбинированные сваи, состоящие из буронабивной части, расположенной в устойчивых грунтах, и забивной, погружаемой со дна скважины с помощью инвентарного подбабка.

Технология устройства свай, изготавливаемые непосредственно на месте строительства требует специального дорогостоящего оборудования, а технология их изготовления достаточно сложная, что может стать причиной многочисленных дефектов.

В большинстве случаев выгоднее применять наиболее простые виды свай: готовые забивные железобетонные сваи квадратного сечения, заостренные в виде конуса.

Свая-инъектор представляет собой модернизацию этих двух видов свай — готовых забивных железобетонных и свай Страуса, изготовляемых путем постепенной набивки бетона в предварительно пробуренные скважины с последующим извлечением инвентарной обсадной трубы. Особенностью сваи-инъектора является то, что по продольной оси ствола сваи устанавливается стальная труба. После забивки сваи до требуемой глубины через эту трубу можно закрепить грунт вокруг нижнего конического конца сваи любым из известных методов. В результате вокруг нижнего конца сваи образуется опорный массив, который выполняет ту же задачу, что и уширенная пята. Разница заключается в том, что тот же результат можно достичь при использовании обычных типов свай более простыми приемами и с небольшими дополнительными затратами.

При изготовлении свай на заводах железобетонных изделий отрезают вершину стального наконечника и в полученное отверстие вваривают конец трубы, уложенной по продольной оси сваи. Диаметр трубы (обычно газовой) выбирается в пределах 37,5–50 мм в зависимости от длины сваи. Второй конец трубы фиксируется таким образом, чтобы она находилась в центре шаблона. Верхний конец трубы, который ниже верхней плоскости сваи на несколько десятков сантиметров, закрывают приваркой небольшой пластинки или бумажной пробкой.

Армирование сваи-инъектора производится так же, как армирование обычных железобетонных свай. Нижний конец трубы закрывают глухим наконечником, который в процессе забивки сваи предохраняет трубу от повреждения и закупоривания грунтом.

Шейка наконечника свободно входит в трубу, а его буртик упирается в стенку трубы. Наконечник после забивки сваи легко выбивается из трубы и остается в грунте. Забивка сваи-инъектора заводского изготовления осуществляется обычным способом. После достижения требуемой глубины разрушают бетон верхней части ствола сваи, удаляют запорную пластинку с высвобожденного конца трубы и выбивают наконечник из нижнего конца трубы. После этого можно проводить работы по нагнетанию раствора под нижний конец сваи. После закрепления грунта инъекторная труба заполняется цементным раствором [3].

Схема устройства сваи–инъектора с использованием заводского элемента представлена на рис. 2.

Рис. 2. Свая-инъектор с железобетонными элементами заводского изготовления

1 — инъекторная труба; 2 — железобетонная свая;

3 — стальной башмак; 4 — закрепленный грунт

С учетом исследований, выполненных на кафедре ТСП перспективными являются решения свай-инъекторов, выполненных в виде заводского элемента с центральным сквозным каналом. В случае необходимости через указанные каналы можно проводить дополнительную цементацию грунта. Схема устройства сваи–инъектора представлена на рис. 3

Рис. 3. Схема устройства сваи–инъектора:

1 — заводская свая; 2 — армирование сваи; 3 — сквозное отверстие; 4 — инъектор или буровая труба; 5 — ствол сваи; 6, 7- трубки-инъекторы; 8 — зона закрепленного грунта

Способ возведения буронабивной сваи-инъектора включает бурение скважины, армирование скважины с одновременной установкой армокаркаса с закрепленной в нем инъекторной трубкой, бетонирование ствола сваи по всей высоте скважины, нагнетание укрепляющего раствора пульсирующим потоком под нижний конец сваи при незатвердевшем бетоне свайного ствола. Через одну инъекторную трубку, которая расположена выше забоя скважины на (0,3–1) ее диаметра производят нагнетание укрепляющего раствора до выхода его из устья скважины при незатвердевшем бетоне свайного ствола, а через — другую трубку, расположенную в уровне забоя скважины или ниже его до двух диаметров скважины производят нагнетание укрепляющего раствора после твердения бетона ствола сваи. Состав укрепляющего раствора, нагнетаемого до твердения бетона, подбирают для улучшения качества бетона, а состав укрепляющего раствора, нагнетаемого после твердения бетона, подбирают для улучшения свойств грунта.

Давление нагнетания укрепляющего раствора 6 до 0,25 МПа. Давление при силикатизации до 0,3 МПа и до 0,5 МПа — при цементации.

В результате прокачки укрепляющего раствора происходит уплотнение и упрочнение бетонной смеси ствола сваи.

Заводские сваи с центральным сквозным каналом и дополнительной цементацией целесообразно применять в тех случаях, когда такие способы как дублирование свай, увеличение их диаметра или изменение технологии производства свайных работ не представляется возможным. Увеличением несущей способности заводских сваи с дополнительной цементацией можно снизить их число или избежать подведения опор, понижения уровня грунтовых вод или выполнения других трудоемких и дорогостоящих строительных работ, когда залегание прочного грунта резко колеблется или структура грунта неоднородна и, следовательно, нельзя с уверенностью выбрать необходимую длину и величину несущей способности сваи.

На рис. 4 представлены примеры использования заводских свай с центральным сквозным каналом и дополнительной цементацией.

Рис. 4. Различные способы использования заводских свай с центральным сквозным каналом и дополнительной цементацией

Фундаменты из свай-инъекторов могут быть применены как при возведении новых зданий и сооружений, так и при усилении фундаментов старых, поврежденных или требующих реконструкции зданий и сооружений (особенно при устройстве свай в предварительно пробуренных скважинах). Использование этих свай в целях усиления существующих фундаментов обладает рядом преимуществ при восприятии динамических нагрузок.

Главным вопросом при устройстве фундаментов с применением свай-инъекторов является выяснение возможности закрепления грунта вблизи нижнего конца сваи методом инъецирования и выбор технологии его осуществления.

Инъецирование допускается при любых видах зернистых грунтов при условии, чтобы нагнетаемый материал и технология нагнетания были выбраны технически правильно. Обязательным требованием является тщательное исследование грунта, т. е. точное определение параметров физических свойств грунта.

Для закрепления грунта рекомендуется применять метод цементации или двухрастворный (жидкое стекло + катализатор) так называемый метод Юстена.

При правильном проведении процесса цементации прочность закрепленного грунтового массива зависит в первую очередь от давления нагнетания и срока выдержки. Следует учитывать, что повышение давления нагнетания может привести к значительному увеличению прочности грунта, но при этом есть опасность разрушения грунта.

При мелкозернистых грунтах (илистые, мелкопесчаные и пылеватые грунты) повышением давления нагнетания преднамеренно разрушают грунт вокруг нижнего конца сваи и в качестве инъецируемого материала используют только цемент.

Инъецирование допускает почти полную механизацию. Для нагнетания раствора следует применять специальные нагнетательные насосы, которые могут обеспечить возможность изменения количества подаваемого за единицу времени раствора и предотвращать скачкообразное изменение давления нагнетания.

Устройство фундамента с применением свай-инъекторов по сравнению с обычными сваями имеет две дополнительные статьи расходов: приобретение инъекторных труб и дополнительные работы по их установке; проведение инъецирования.

Остальные статьи расходов при сваях-инъекторах такие же, как и при забивных или набивных сваях. Расходы на проведение инъецирования слагаются из нескольких статей.

Снижение расходов возможно за счет замены достаточно дорогостоящих стальных труб трубами из более дешевых материалов или в результате извлечения стальной трубы из полузатвердевшего бетона. При любых вариантах верхний конец трубы должен быть оформлен таким образом, чтобы он обеспечивал возможность присоединения шланга и не допускал попадания грязи в трубу.

За единицу расхода обычно принимают стоимость упрочнения 1 м3 грунта. В среднем считается, что на одну сваю приходится 0,5 м3 упрочненного грунта и в зависимости от нагнетаемого материала могут быть дополнительные расходы на одну сваю. Логично, что экономичность применения свай-инъекторов зависит от их длины, так как при коротких сваях дополнительные расходы, отнесенные к 1 пог. м сваи, окажутся большими, чем при длинных. Из практики также известно, что цементация требует меньше расходов, а химический метод (жидкое стекло) — больше.

Результаты устройства фундаментов с применением свай-инъекторов по сравнению с другими методами показали, что устройство фундамента с применением свай-инъекторов позволяет снизить расходы на строительство фундаментов на 59 %, удельную трудоемкость работ на 26 %, срок строительства сократить на 38 %. Производительность труда при этом возрастает в 3,9 раза.

При сравнении технико-экономических показателей различных методов устройства фундаментов следует учитывать, что применение свай-инъекторов во всех случаях приводит к экономии материала, требуемого для изготовления элементов, связывающих фундамент с надфундаментными конструкциями.

Используя классификацию способов химического закрепления грунтов, можно выбрать более рациональный способ закрепления грунта в основании, по техническим и производственным показателям.

Таким образом, устройство фундамента с применением свай-инъекторов (при соответствующих геологических условиях) в подавляющем большинстве случаев более экономично и эффективно, чем все остальные методы, особенно при больших сосредоточенно нагруженных колоннах, при сваях длиной более 5 м и высоком уровне грунтовых вод.

Основные термины (генерируются автоматически): свая, укрепляющий раствор, грунт, нижний конец сваи, центральный сквозной канал, дополнительная цементация, несущая способность, буронабивная часть, обсадная труба, требуемая несущая способность.

Ключевые слова

буроинъекционная свая, комбинированная свая, несущая способность сваи, инъецирование, свая-инъектор заводского изготовления

Введение

Настоящий свод правил устанавливает требования к проектированию фундаментов из разных типов свай в различных инженерно-геологических условиях и при любых видах строительства.

Разработан НИИОСП им.Н.М.Герсеванова - институтом ОАО "НИЦ "Строительство": д-ра техн. наук Б.В.Бахолдин, В.П.Петрухин и канд. техн. наук И.В.Колыбин - руководители темы; д-ра техн. наук: А.А.Григорян, Е.А.Сорочан, Л.Р.Ставницер; кандидаты техн. наук: А.Г.Алексеев, В.А.Барвашов, С.Г.Безволев, Г.И.Бондаренко, В.Г.Буданов, A.M.Дзагов, О.И.Игнатова, В.Е.Конаш, В.В.Михеев, Д.Е.Разводовский, В.Г.Федоровский, О.А.Шулятьев, П.И.Ястребов, инженеры Л.П.Чащихина, Е.А.Парфенов, при участии инженера Н.П.Пивника.

Изменение N 2 разработано институтом АО "НИЦ "Строительство" - НИИОСП им.Н.М.Герсеванова (руководители темы - д-р техн. наук Б.В.Бахолдин, канд. техн. наук И.В.Колыбин, канд. техн. наук Д.Е.Разводовский; исполнители - д-р техн. наук Н.З.Готман, д-р техн. наук Л.Р.Ставницер, канд. техн. наук А.Г.Алексеев, канд. техн. наук А.М.Дзагов, канд. техн. наук В.А.Ковалев, канд. техн. наук А.В.Скориков, канд. техн. наук В.Г.Федоровский, канд. техн. наук О.А.Шулятьев, канд.техн. наук П.И.Ястребов) при участии д-ра техн. наук В.В.Знаменского, д-ра техн. наук В.А.Ильичева.

Изменение N 3 к своду правил подготовлено АО "НИЦ "Строительство" - НИИОСП им.Н.М.Герсеванова (руководители темы - д-р техн. наук Б.В.Бахолдин, канд. техн. наук И.В.Колыбин, канд. техн. наук Д.Е.Разводовский, д-р техн. наук Н.З.Готман, канд. техн. наук А.Г.Алексеев, канд. техн. наук А.М.Дзагов, канд. техн. наук В.В.Сёмкин, канд. техн. наук А.В.Скориков, канд. техн. наук В.Г.Федоровский, канд. техн. наук А.В.Шапошников, канд. техн. наук П.И.Ястребов, при участии д-ра техн. наук В.В.Знаменского, д-ра техн. наук В.А.Ильичева).

1 Область применения

Настоящий свод правил распространяется на проектирование свайных фундаментов вновь строящихся и реконструируемых зданий и сооружений (далее - сооружений).

Свод правил не распространяется на проектирование свайных фундаментов сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, свайных фундаментов машин с динамическими нагрузками, а также опор морских нефтепромысловых и других сооружений, возводимых на континентальном шельфе.

2 Нормативные ссылки

ГОСТ 5180-2015 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик

ГОСТ 5686-2012 Грунты. Методы полевых испытаний сваями

ГОСТ 8732-78 Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент

ГОСТ 8734-75 Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные. Сортамент

ГОСТ 9463-2016 Лесоматериалы круглые хвойных пород. Технические условия

ГОСТ 10704-91 Трубы стальные электросварные прямошовные. Сортамент

ГОСТ 19804-2012 Сваи железобетонные заводского изготовления. Общие технические условия

ГОСТ 19804.6-83 Сваи полые круглого сечения и сваи-оболочки железобетонные составные с ненапрягаемой арматурой. Конструкция и размеры

ГОСТ 19912-2012 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием

ГОСТ 20276-2012 Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости

ГОСТ 20295-85 Трубы стальные сварные для магистральных газонефтепроводов. Технические условия

ГОСТ 20522-2012 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний

ГОСТ 26633-2015 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия

ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения

ГОСТ 31937-2011 Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния

СП 14.13330.2018 "СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах"

СП 20.13330.2016 "СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия" (с изменением N 1)

СП 21.13330.2012 "СНиП 2.01.09-91 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах" (с изменением N 1)

СП 22.13330.2016 "СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений"

СП 25.13330.2012 "СНиП 2.02.04-88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах" (с изменением N 1)

СП 26.13330.2012 "СНиП 2.02.05-87 Фундаменты машин с динамическими нагрузками" (с изменением N 1)

СП 28.13330.2017 "СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии" (с изменением N 1)

СП 38.13330.2018 "СНиП 2.06.04-82* Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)"

СП 40.13330.2012 "СНиП 2.06.06-85 Плотины бетонные и железобетонные"

СП 47.13330.2016 "СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения"

СП 58.13330.2012 "СНиП 33-01-2003 Гидротехнические сооружения. Основные положения" (с изменением N 1)

СП 63.13330.2012 "СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения" (с изменениями N 1, 2, 3)

СП 64.13330.2017 "СНиП II-25-80 Деревянные конструкции" (с изменением N 1)

СП 71.13330.2017 "СНиП 3.04.01-87 Изоляционные и отделочные покрытия"

СП 126.13330.2017 "СНиП 3.01.03-84 Геодезические работы в строительстве"

СП 131.13330.2012 "СНиП 23-01-99* Строительная климатология" (с изменениями N 1, 2)

Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов.

3 Термины и определения

Термины с соответствующими определениями, используемые в настоящем СП, приведены в приложении А.

Наименования грунтов оснований зданий и сооружений приняты в соответствии с ГОСТ 25100.

4 Общие положения

4.1 Основное назначение свай - это прорезка залегающих с поверхности слабых слоев грунта и передача действующей нагрузки на нижележащие слои грунта, обладающие более высокими механическими показателями. Свайные фундаменты должны проектироваться на основе и с учетом:

а) результатов инженерных изысканий для строительства;

б) сведений о сейсмичности района строительства;

в) данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения и условия их эксплуатации;

Свайные фундаменты широко применяются в строительстве на слабых сильносжимаемых грунтах, а также при повышенной нагрузке на основание. Так, при строительстве зданий повышенной этажности и других, имеющих значительные нагрузки, свайные фундаменты применяются вместо обычных независимо от типа грунтов.

Свайные фундаменты экономичнее ленточных на 32-34%, на 40% по затратам бетона, на 80% по объему земляных работ.

Сваей называется стержень, погруженный в грунт и предназначенный для передачи грунту нагрузки от сооружения.

По материалу сваи бывают железобетонные, деревянные, бетонные, металлические, комбинированные, грунтовые.

В зависимости от способа погружения в грунт различают забивные, набивные, буроопускные, винтовые и сваи-оболочки.

Забивные сваи погружают с помощью копров, вибропогружателей и вибровдавливающих агрегатов. Железобетонные сваи могут быть сплошного сечения (квадратные и круглые) и полые – сваи-оболочки (d=800мм).

После погружения до отказа верх сваи срубается.

Набивная свая устраивается методом заполнения бетонной или иной смесью предварительно пробуренных, пробитых или выштампованных скважин. Нижняя часть скважины может быть расширена с помощью взрывов (сваи с камуфлетной пятой). Этот метод эффективен при действии усилий выдерживания; на просадочных грунтах.

Буроопускные сваи отличает от набивных то, что в скважину устанавливают готовые железобетонные сваи с заполнением зазора между скважиной и сваей цементно-песчаным раствором.

Винтовые сваи могут быть со стальным или железобетонным наконечником, а также сваи с шарнирно-раскрывающимися упорами. Применяются, как правило, для возведения уникальных зданий со значительными горизонтальными нагрузками. Конструкция препятствует выдергиванию сваи и опрокидыванию фундамента.

В зависимости от свойств грунтов сваи могут передавать нагрузку от здания на практически несжимаемые грунты, опираясь на них нижними концами – сваи-стойки или передавать нагрузку боковыми поверхностями и нижним концом за счет сил трения – «висячие» сваи.

Рис. 18 Виды свай в зависимости от способа передачи нагрузок

Для равномерного распределения нагрузки в сжимаемых грунтах по верхним концам свай непосредственно на них или специально устраиваемые оголовки укладывают распределительные балки или плиты-ростверки, которые могут быть либо монолитными, либо сборными. Монолитные ростверки используются для кирпичных зданий, сборные - для крупнопанельных. В последнее время широкое применение получили безростверковые свайные фундаменты (для крупнопанельных зданий с небольшим шагом), плиты перекрытия и цокольные панели в этих случаях опирают на сборные оголовки свай.

Ростверки бывают высокие – нижняя плоскость расположена выше поверхности земли, и низкие – когда нижняя плоскость опирается на грунт или заглублена в него.

Свайные фундаменты в плане могут представлять собой:

- ленты с расположением свай в один или два ряда на расстоянии друг от друга 3d –8d (при передаче небольших нагрузок (для зданий средней и малой этажности) расстояние между сваями принимают 1,5-1,8м (8d)), где d – диаметр или сторона сваи;

- под опоры – одиночные сваи или расположенные кустом;

-в виде сплошного свайного поля – под тяжелые сооружения с равномерными нагрузками.

Сваи располагают обязательно под всеми углами здания и в точках пересечения осей стен.

При связных грунтах (глина, суглинок, супеси) под монолитным ростверком наружных стен укладывается подстилающий слой из примененных в отмостке материалов (шлак, щебень или крупнозернистый песок) толщиной от 0,2 м, а под ростверком внутренних стен – подготовка из тощего бетона, щебня или шлака толщиной 0,1 м.

Сопряжение ростверка со сваями допускается предусматривать как свободно опирающимся, так и жестким.

· дают меньшую усадку,

· экономичны (снижают расход материалов, например, бетона на 40%),

· менее трудоемки (при их сооружении значительно уменьшается объем земляных работ),

· возможность сооружения на грунтах, обладающих низкой несущей способностью).

Рис. 19 Виды свай

а - поперечных:
1 - квадратная; 2 - квадратная с круглой полостью; 3 - круглая пустотелая; 4 - прямоугольная; 5 - швеллерная; 6 - двутавровая;
б - продольных:
7 - призматическая; 8 - цилиндрическая; 9 - пирамидальная;
10 - трапецеидальная; 11 - ромбовидная; 12 - с уширенной пятой.

Рис. 20 Свайный фундамент с монолитным ростверком

Фото 2. Свайный фундамент из металлических труб

Рис.20 Свайный фундамент: варианты расстановка свай, сечение фундамента

доб в рис 20

Рис.21 Свайный фундамент под колонну

Рис. 22 Варианты устройства свайных фундаментов

При значительных уклонах или сложном рельефе местности, а также при высоком уровне грунтовых вод, здания ставят на комбинированный ленточно-свайный фундамент. При этом сваи заглубляются за глубину промерзания грунта.

Читайте также:

Комбинированный свайный фундамент повышенной несущей способности

Ключевые слова

Похожие статьи

Испытаний свай статической вдавливающей нагрузкой

Зависимость несущей способности свайных фундаментов от.

Технологии устройства сваиных фундаментов заводского.

Применение и проблемы свайного фундамента | Статья в журнале.

Оценка применения ударного метода погружения свай при.

Экспериментальное исследование несущей способности.

Определение качества устройства свайных фундаментов.

Конструкции фундаментов под водопропускными трубами на.

Особенности расчёта буроинъекционных свай вида ГЕО на.

Введение

1 Область применения

2 Нормативные ссылки

3 Термины и определения

4 Общие положения