Рекомендации по устройству свайных фундаментов в вечномерзлых грунтах

Обновлено: 01.05.2024

РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ТЕХНОЛОГИИ УСТРОЙСТВА И ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИМ РАСЧЕТАМ БУРОНАБИВНЫХ И КОМБИНИРОВАННЫХ СВАЙ В ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ

Рекомендации содержат основные положения по технологии устройства и теплотехническим расчетам буронабивных и комбинированных свай, сооружаемых в вечномерзлых грунтах.

Теплотехнический расчет включает в себя определение относительной прочности бетона как функции температурного режима его твердения, толщины слоя оттаивающего грунта вокруг сваи и времени восстановления температурного режима основания, а также выбор технологических мероприятий по обеспечению оптимальных температурных условий твердения бетона. В работе излагаются основные требования к материалам для бетона и технологии выполнения строительных процессов: транспортирования, укладки, уплотнения и выдерживания бетона.

Рекомендации разработаны канд. техн. наук М.Р.Гохманом /ВНИИОСП/ инж. А.К.Комаровым и канд. техн. наук А.В.Петровым /Иркутский политехнический институт/, канд. техн. наук А.А.Гончаровым /МИСИ/ под общей научной редакцией канд. геол.-минерал. наук Д.И.Федоровича /ВНИИОСП/ и предназначены для специалистов, занимающихся вопросами проектирования и строительства буронабивных и комбинированных свай, сооружаемых на вечномерзлых грунтах.

Рекомендации рассмотрены на секции Научно-технического совета ВНИИОСП и рекомендованы к изданию.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Для ускорения внедрения в практику строительства последних достижений науки и техники и установления прямых связей между научно-исследовательскими и проектными организациями Госстрой СССР разрешил при разработке рабочих чертежей применять рекомендации головных институтов Госстроя СССР до включения их в нормативные документы. При этом соответствующая часть проекта, в которую вошли разработки научно-исследовательского института, должна быть выполнена с участием головного НИИ - автора работы (директивное письмо Госстроя СССР N ИИ-2410-15 от 14.05.88).

* На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют СНиП 3.03.01-87, здесь и далее по тексту.

** На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют СНиП 2.02.04-88, здесь и далее по тексту. - Примечания изготовителя базы данных.

1.3. К буронабивным и комбинированным сваям большого диаметра относятся сваи с диаметром монолитной части более 500 мм. При этом поперечные размеры сборных железобетонных элементов комбинированных свай не должны превышать 0,8 диаметра скважины.

1.4. Буронабивные и комбинированные сваи могут применяться при использовании вечномерзлых грунтов в качестве основания по принципу I (в мерзлом состоянии) и по принципу II (в оттаявшем состоянии). При этом предъявляются различные требования к технологии их устройства, что должно быть отражено в проектной документации.

1.5. Работы по устройству буронабивных и комбинированных свай в вечномерзлых грунтах должны выполняться на основе проекта производства работ, который составляется проектной или строительной организацией по данным изысканий с учетом принятого принципа использования вечномерзлых грунтов в качестве основания.

1.6. В проекте производства работ должны быть отражены:

рекомендуемая технология проходки скважин под сваю, включая очистку и подготовку их призабойной части;

способы армирования свай и способы устройства стыков отдельных элементов конструкции;

состав, технология укладки и уплотнения бетонной смеси в скважинах;

организация процесса транспортирования бетонной смеси, особенно в зимний период;

мероприятия по обеспечению оптимальных температурных условий твердения бетона в контакте с вечномерзлым грунтом;

способы бетонирования надземных частей фундаментов в зимний период.

1.7. При выполнении строительных работ должен быть организован систематический контроль за качеством бетонной смеси, температурой и прочностью бетона в процессе его твердения, а также наблюдения за температурным режимом грунтов основания. Контролю подлежит также соответствие объема уложенного бетона объему забетонированного участка скважины.

1.8. При использовании вечномерзлых грунтов по принципу I в проекте производства работ следует предусматривать меры, обеспечивающие восстановление нарушенного в процессе строительства температурного режима грунта до загружения фундаментов расчетной нагрузкой.

2. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И УСТРОЙСТВА СВАЙ. ТРЕБОВАНИЯ К БЕТОНУ

2.1. Экономичность и надежность свай из монолитного бетона в вечномерзлых грунтах определяется выбором их рациональной конструкции, технологии работ и подбором состава бетона, обеспечивающих расчетную прочность, устойчивость и долговечность свай при минимальных затратах энергетических, материальных и трудовых ресурсов.

2.2. Сваи в вечномерзлых грунтах можно устраивать полностью из монолитного бетона /буронабивные/ или в виде комбинированной сборно-монолитной конструкции, включающей готовые железобетонные элементы. Конструкция свай устанавливается проектом в зависимости от характера нагрузки и мерзлотно-грунтовых условий района строительства (рис.1).

Рис.1. Конструктивные схемы комбинированных свай (а, б, в, г, д):

1 - сборный железобетонный элемент, 2 - раствор, 3 - монолитный бетон

2.3. В качестве сборных элементов комбинированных свай можно применять изготавливаемые на заводах ЖБИ сваи, столбы и трубобетонные вставки, стыкуемые с монолитной частью сваи. Сборные железобетонные конструкции устанавливают в верхней части сваи, расположенной в слое сезонного оттаивания грунта, и выше, где наиболее сильно проявляются процессы морозной деструкции бетона. Для обеспечения надежного стыка сборной и монолитной частей сваи элемент заводского изготовления целесообразно выполнять с выпусками арматуры.

2.4. Состав бетонов, применяемых для изготовления монолитной части сваи, должен подбираться с учетом принятой технологии бетонирования и конкретных температурно-влажностных условий, в которых находятся сваи или их отдельные участки, выделяемые по глубине сваи в зависимости от мерзлотно-грунтовых условий и принятого принципа использования вечномерзлых грунтов в качестве основания.

2.5. При устройстве свай в зоне сезонного оттаивания и промерзания грунта следует применять бетоны с морозостойкостью Мрз 300. К бетону свай на глубине более 2-3 м ниже подошвы слоя сезонного оттаивания требования по морозостойкости не предъявляются.

2.6. При строительстве с использованием вечномерзлых грунтов по принципу I проектную прочность бетона свай ниже глубины сезонного оттаивания грунта допускается назначать переменной по длине сваи с учетом разгружающего влияния сил смерзания боковой поверхности сваи с грунтом, находящимся в твердомерзлом состоянии.

2.7. Понижение фактической прочности бетона сверху вниз по стволу сваи может быть обеспечено:

термообработкой бетона только в верхней части буронабивных свай (в пределах деятельного слоя плюс два диаметра сваи) или зоны стыка комбинированных свай;

заданием разной по высоте скважины начальной температуры укладываемого бетона;

снижением сверху вниз по высоте сваи проектной марки бетона по прочности.

2.8. При строительстве с использованием вечномерзлых грунтов по принципу II проектная прочность на сжатие бетона свай должна приниматься с учетом восприятия сваей значительных дополнительных нагрузок за счет сил негативного (нагружающего) трения оттаиваемого грунта и ее следует принимать не менее 20-30 МПа, а в зоне заделки свай в грунт опорного горизонта - выше на одну марку по прочности на сжатие.

2.9. Проектная прочность бетона должна быть экономически обоснована с учетом условий твердения бетона, сроков загружения фундаментов и принятого принципа использования вечномерзлого грунта в качестве основания.

2.10. Замораживание бетона до набора им менее 50% марочной прочности на сжатие при температуре вмещающих грунтов ниже -3 °С не допускается. При температуре грунтов выше -3 °С, а также при строительстве с сохранением мерзлого состояния грунтов может быть допущено замерзание бетона свай ниже подошвы деятельного слоя плюс два диаметра скважины при достижении бетоном не менее 40% марочной прочности на сжатие, так как дополнительный прирост прочности происходит при длительном выдерживании бетона в диапазоне температур 0. -3 °С, При этом до передачи на сваю расчетной нагрузки должна быть обеспечена проектная прочность бетона.

2.11. Передача на сваю расчетных нагрузок при использовании вечномерзлых грунтов по принципу I до полного смерзания свай с грунтом не допускается.

2.12. Определение несущей способности свай с переменной по длине ствола прочностью бетона по данным полевых испытаний является обязательным и производится после восстановления природной температуры грунта по стандартной методике /ГОСТ 24546-81/, Количество и местоположение испытываемых свай на объекте указывается в проекте производства работ.

2.13. Увеличение расхода цемента, его активности, применение электротермообработки бетона или других методов интенсификации процесса твердения бетона могут быть предусмотрены в случае, если расчетная прочность бетона к моменту его замерзания не может быть обеспечена за счет термосного выдерживания бетонов экономичных составов.

2.14. Материалы, применяемые для приготовления бетонных смесей, должны удовлетворять требованиям стандартов на вяжущие материалы, инертные заполнители и добавки для бетонов.

2.15. Подбор состава бетонных смесей выполняется строительной лабораторией в соответствии с заданной проектной прочностью бетона на сжатие и морозостойкостью с учетом обеспечения требуемых технологических свойств смеси.

2.16. Бетонная смесь должна быть однородной и не расслаиваться при транспортировании и укладке в скважину и обладать требуемой подвижностью /в соответствии с технологией бетонирования/ при минимальном водосодержании. При перевозках без автобетоносмесителей следует учитывать, что по условиям сохранения однородности смеси к моменту укладки время транспортирования не должно превышать 30 мин при средней температуре смеси 40 °С и 2 ч - при 5. 10 °С.

2.17. При диаметре буронабивных свай более 1000 мм и температуре вмещающих грунтов выше -3 °С для приготовления бетонных смесей следует применять обычные портландцементы с умеренной зкзотермией. При диаметре свай менее 800 мм и температуре грунта ниже -3 °С рекомендуется применять быстротвердеющие высокоаллюминатные портландцементы.

2.18. Целесообразно использование в составе бетона пластифицирующих и воздухововлекающих добавок. При этом проектирование состава бетона следует осуществлять с учетом требований соответствующих нормативных документов.

2.19. В целях обеспечения твердения бетона при отрицательных температурах в состав бетонных смесей могут вводиться противоморозные добавки. При устройстве свай с использованием вечномерзлых грунтов в качестве основания по принципу II, а также в пределах слоя сезонного оттаивания грунта состав и количество химических добавок следует принимать согласно положениям СНиП III-15-76 и других нормативных документов. При устройстве висячих свай с использованием вечномерзлых грунтов по принципу I введение противоморозных химических добавок в бетон, укладываемый ниже слоя сезонного оттаивания грунта, не рекомендуется, так как это приводит к существенному снижению несущей способности свай.

2.20. Для буронабивных, а особенно комбинированных свай, должен применяться крупный заполнитель размером не более 40 мм.

3. УКЛАДКА И УПЛОТНЕНИЕ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ В СКВАЖИНАХ

3.1. Укладка бетона в скважину производится в распор с вечномерзлым грунтом без обсадных труб в устойчивых грунтах и с обсадными трубами, извлекаемыми в процессе бетонирования, в неустойчивых грунтах. Бетонирование может производиться как традиционным методом ВПТ (вертикально перемещаемой трубы), так и наиболее прогрессивными методами - напорным бетонированием или методом свободного сброса (в устойчивых сухих скважинах).

3.3. При методе свободного сбрасывания устье скважины необходимо оборудовать приемной воронкой, а высоту падения смеси ограничивать величиной 3-5 м посредством применения технологического оборудования - хоботов, виброхоботов.

3.4. Перед укладкой бетона скважина должна быть очищена от шлама, льда и вывалов грунта и оборудована армокаркасом и средствами термоконтроля согласно проекту, а в случае предусмотренного проектом электропрогрева должны быть установлены электроды и проверена схема их подключения.

3.5. При наличии в основании свай сильнольдистых грунтов, используемых по принципу I, в забое скважины следует устраивать уплотненную грунтовую подушку толщиной не менее 0,5 м.

При устройстве свай с использованием вечномерзлых грунтов по принципу II грунты в забое скважины и в зоне заделки свай в скальные или малосжимаемые грунты следует предварительно оттаять и уплотнить на глубину не менее половины диаметра сваи.

3.6. Подготовленная к бетонированию скважина должна быть освидетельствовала комиссией и принята по акту в соответствии с существующим положением по исполнительской документации в строительстве.

3.7. Укладку бетонной смеси в скважину осуществляют сразу после подготовки и очистки скважины. При наличии перерывов в бетонировании продолжительность их не должна превышать срока окончания схватывания цемента, используемого в бетоне, с учетом времени транспортирования. Особенно тщательно следует придерживаться этого требования при термосном выдерживании бетона.

3.8. Уплотнение бетонных смесей в скважинах производится традиционными методами с учетом указаний СНиП III-15-76.

3.9. Верхняя отметка заполнения бетоном скважины при устройстве комбинированных свай устанавливается по проектной глубине погружения сборного элемента в монолитный бетон с учетом вытеснения бетона в кольцевой зазор в зоне стыка.

3.10. Погружение сборного элемента производится под собственным весом или вибропогружением с последующим закреплением его в проектном положении. Фиксация конструкции в проектном положении осуществляется клиньями или закреплением в кондукторе, или хомутами из уголковой стали.

3.11. Доставку бетонной смеси к скважинам следует производить в автобетоновозах (автобетоносмесителях), которые в зимнее время должны быть утеплены, при этом должны быть исключены перегрузки смеси. Температура бетонной смеси к моменту ее укладки в скважину должна быть не ниже расчетной.

4. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ТВЕРДЕНИЯ БЕТОНА В КОНТАКТЕ С ВЕЧНОМЕРЗЛЫМ ГРУНТОМ

4.1. Качество монолитного бетона буронабивных и комбинированных свай в значительной степени определяется температурным режимом его выдерживания. Для создания оптимальных температурных условий твердения бетона применяются следующие методы: термосное выдерживание, предварительный электроразогрев бетонной смеси, электропрогрев уложенного бетона, введение противоморозных и комплексных добавок в бетон, а также сочетание указанных методов (приведенных в указанной последовательности по стоимостному критерию). Метод выдерживания бетона в вечномерзлом грунте определяется в первую очередь сроками загружения фундаментов проектной нагрузкой и принятым в проекте принципом строительства /I или II принципы/. Предпочтение следует отдавать методу термоса как менее трудо- и энергоемкому.

4.2. Метод выдерживания бетона свай устанавливается теплотехническим расчетом, исходя из условий теплообмена бетона с вечномерзлым грунтом основания.

Применение метода термоса ниже деятельного слоя грунта допускается: для свай диаметром 800 мм и более - при температуре вечномерзлого грунта -3 °С и выше; для свай диаметром 1200 мм и более - при температуре вечномерзлого грунта выше -5 °С,

В деятельном слое грунта для буронабивных свай требуется электропрогрев бетона или модификация его состава.

Предварительный разогрев бетонной смеси до расчетной температуры (не более 50 °С в момент окончания укладки смеси в скважину) позволяет расширить область применения метода термоса: при температуре вечномерзлого грунта выше -5 °С для свай диаметром 1000 мм и более, при температуре выше -3 °С для свай диаметром 600 мм и более.

Вышеприведенные положения следует учитывать на предварительном этапе проектирования. Окончательное решение должно приниматься на основе теплотехнического расчета.

4.3. При устройстве стыков комбинированных свай с применением метода термоса в зимний период для предотвращения образования прослойки льда на контакте сборного элемента и монолитной части может быть предусмотрен нагрев замоноличиваемого участка сборного элемента до температуры не ниже начальной температуры укладываемого бетона.

4.4. Начальная температура бетона после укладки в скважину при выдерживании методом термоса определяется теплотехническим расчетом, исходя из обеспечения требуемых прочности бетона и сроков передачи на сваю расчетной нагрузки. В проекте производства работ следует предусматривать мероприятия по снижению теплопотерь бетона на всех этапах технологической цепи. Температура бетонной смеси в момент отгрузки рассчитывается с учетом теплопотерь при транспортировке, перегрузках и укладке.

4.5. Область применения метода термоса при соответствующем технико-экономическом обосновании может быть существенно расширена путем использования бетонов с повышенной прочностью за счет увеличения расхода цемента или снижения содержания воды.

4.6. В зимний период при необходимости сокращения сроков загружения свай-стоек расчетной нагрузкой допускается увеличение глубины электропрогрева бетона на 2-3 м по сравнению с расчетной, а при длине свай 6-8 м целесообразен прогрев конструкции на всю высоту.

4.7. При электропрогреве бетона его максимальная температура из условия обеспечения требуемой морозостойкости назначается не выше 60 °С. С целью снижения интенсивности деструктивных процессов в твердеющем бетоне вследствие температурных напряжений необходимо ограничивать скорость подъема температуры при разогреве до 8. 5 °С/час соответственно при диаметре свай 600-1400 мм.

1.1.Требования настоящей Инструкции должны выполняться при проектировании иустройстве фундаментов из буронабивных свай-стоек в вечномерзлых грунтах сучетом их последующего оттаивания для зданий и сооружений, возводимых в районеНорильска.

1.2.При проектировании и устройстве буронабивных свай-стоек в вечномерзлых грунтахследует руководствоваться, кроме настоящей Инструкции, соответствующими главамиСНиП.

1.3. Буронабивныесваи-стойки, в зависимости от своего конструктивного исполнения, подразделяютсяна:

а)буронабивные железобетонные, выполняемые из монолитного бетона враспор сгрунтом без обсадных труб или с обсадными трубами, извлекаемыми в процессебетонирования свай;

в) трубобетонные,выполняемые из монолитного бетона в отельной обойме из неизвлекаемых обсадныхтруб, учитываемых в расчете несущей способности свай-стоек.

1.4.Исходя из условия экономии металла и обеспечения наибольшей долговечностисвайных фундаментов, эксплуатируемых в агрессивной среде, при прочих одинаковыхусловиях (требуемая длина свай, расчетная нагрузка на сваю и т.п.), следуетотдавать предпочтение варианту буронабивных свай, предусмотренному в подпункте"а" п. 1 настоящейИнструкции.

2.1. Изыскания должны обеспечивать получение полныхисходных данных по инженерно-геологическим, гидрогеологическим и мерзлотнымусловиям площадки проектируемых зданий и сооружений, возводимых на буронабивныхсваях-стойках с учетом возможного последующего оттаивания вечномерзлых грунтовсогласно главе СНиП по инженерным изысканиям для строительства.

2.2. Для опальных грунтов, принимаемых в качествеоснования свай-стоек, должны быть определены следующие характеристики:

а) глубина залегания его верхней границы (кровли);

б) степень выветрелости, размокаемости,растворимости в воде и другие данные, необходимые для определения глубинызаделки свай в этот слой;

в) временное сопротивление одноосному сжатию вводонасыщенном состоянии;

г) температурный режим в природном состоянии;

д) изменение механических свойств при переходе измерзлого в талое и увлажненное состояние.

2.3. Для нескальных грунтов, прорезаемыхсваями-стойками, при изысканиях должны быть определены их физико-механическиехарактеристики (том числе: номенклатурные наименования, влажность, льдистость,заторфованность, засоленность, криогенная текстура, просадочность приоттаивании и др.), на основе которых могут быть определены требуемые длярасчета параметры, включая продольный изгиб свай-стоек и величиныотрицательного трения оттаивающего грунта по боковой поверхности свай-стоек.

2.4. Разведочные скважины для свай-стоек размещаютсяпо сетке со стороной квадрата от 30 до 40 м в пределах габаритов в планепроектируемых зданий и сооружений, уширенных в каждую сторону на 3 м. Принеоднородном грунтовом основании или меняющейся глубине его залегания шаграсположений разведочных скважин следует уменьшить.

2.5. Разведочные скважины необходимо заглублять внесущий пласт ниже проецируемого основания сваи не менее, чем на 3 м в невыветрелые (монолитные) ислабовыветрелые (трещиноватые) скальные грунты и не менее 5 м в грунты свременным сопротивлением одноосному сжатию менее 50 кгс/см 2 .

2.6.При изысканиях должна определяться и, соответственно, отражаться влитологических колонках температура грунта в различных условиях. Температурныеизмерения проводятся не ранее 4 суток после окончания ручного бурения скважин ине ранее 8 суток по окончании механического бурения. При этом следует:

а)скважины, предназначенные для измерения температуры, обсаживать стальнымитрубками, оборудованными колпачками, исключающими попадание в них воды;

б) накаждом сооружении или здании сохранять до его сдачи в эксплуатацию 2-4температурные скважины (в зависимости от его размера в плане), располагаемые в наиболее характерных и доступных дляизмерения местах.

2.7.При наличии грунтовых вод следует определять:

а)глубину их появления в скважине;

г)степень химической агрессивности воды по отношению к металлу и бетону.

2.8.Для сооружений, располагаемых в зоне действующих электролизных цехов и другихобъектов, использующих постоянный ток, следует устанавливать наличие иплотность блуждающих токов в грунте.

2.9. Нановых строительных площадках со сложными инженерно-геологическими условияминеобходимо провести статические испытания предельными нагрузками не менее двухопытных буронабивных свай-стоек; результаты испытаний должны учитываться припроектировании оснований и фундаментов.

2.10.Испытания свай должны проводиться применительно к методам, установленным ГОСТ 5686-69"Сваи и сваи-оболочки. Методы полевых испытаний", при этом необходимоисключить влияние на несущую способность свай сил смерзания их с прилегающиммерзлым грунтом, что достигается путем его предварительного электропрогрева.

3.1.Буронабивные сваи-стойки (п. 1.3."а" настоящей Инструкции) применяются:

а) припрорезании сваями твердомерзлых неосыпающихся наносных грунтов;

б) приневозможности изготовления в районе строительства железобетонных свай исложности их доставки из отдаленных баз стройиндустрии;

в) приотсутствии строительных кранов с грузоподъемностью, необходимой для установкибуроопускных свай расчетной длины.

3.2.Буронабивные сваи-стойки следует выполнять как железобетонные с армированием навсю их длину. Частичное армирование буронабивных свай-стоек (в зоне влиянияизгибающих усилий) допустимо только при расчетных нагрузках на сваю до 100 тс иглубине их заложения не более 10 м.

Приагрессивной к бетону грунтовой среде буронабивные сваи следует выполнять изсульфатостойкого цемента.

3.3.Трубобетонные сваи-стойки следует применять:

а) вовсех случаях, когда прорезаемые сваями наносные грунты (пластично-мерзлые,сыпуче мерзлые, водонасыщенные промышленными сбросами и т.п.) при бурениитребуют обсадки скважин трубами, последующее извлечение которых непредставляется возможным;

б) приглубине залегания грунта, используемого в качестве основания, превышающей длинуизготавливаемых предприятиями железобетонных свай, либо предельную длинувозможного погружения буроопускных свай, стыкуемых по длине;

в) счастичным армированием бетонного ствола - только для сопряжения с ростверкомпри диаметре свай-стоек не менее 700 мм и расчетных нагрузках не более 400 тс.С армированием всего бетонного отвода для фундаментов ответственных сооруженийили при расчетных нагрузках на сваю-стойку, превышающих 400 тс.

1. Коррозия трубобетонныхсвай-стоек при неагрессивной и слабо агрессивной к стали грунтовой среде должнаучитываться расчетом при проектировании (п. 3.18настоящей Инструкции)

2. При средней и сильноагрессивной к стали грунтовой среде применение трубобетонных свай-стоек недопускается.

3. При наличии в грунте блуждающихэлектротоков в проекте следует предусматривать средства защиты свай-стоек отэлектрокоррозии согласно "Инструкции по защите железобетонных конструкцийот коррозии, вызываемой блуждающими токами" (СН 65-67).

3.4.При гибкости свай-стоек ℓ ₀ /Д≤ 8,5и расчетном эксцентрицитете относительно центра тяжести сечения (п. 3.14 настоящей Инструкции) ℓ₀≤Д/20 (где ℓ₀ - расчетнаядлина сваи, определяемая по п. 3.20настоящей Инструкции, и Д - диаметрполного сечения сваи) поперечное армирование буронабивных свай-стоекдопускается выполнять с применением расчетной спиральной арматуры, повышающейих несущую способность.

3.5.Для армирования свай-стоек следует применять сборные каркасы. Примеры конструкциисекций арматурных каркасов дня буронабивных свай-стоек с диаметром от 800 до1000 мм даны в приложении 1 .

3.6.Диаметр буронабивных и трубобетонных свай-стоек по технологическим итеплофизическим условиям должен быть не менее:

придлине до 10 м - 500 мм

то жеболее 10 до 30 м - 700 мм

то жеболее 30 до 45 м - 800 мм

то жеболее 45 до 60 м - 1000 мм

3.7.Величины нагрузок и воздействий, значения коэффициентов перегрузок икоэффициентов сочетаний нагрузок, а также подразделение нагрузок на постоянныеи временные - длительные, кратковременные и особые должны приниматься всоответствии с требованиями главы СНиП по проектированию нагрузок ивоздействий.

Крометого, при расчете несущей способности свай-стоек согласно требованиям п. 3.8настоящей Инструкции в качестве внешней продольной нагрузки необходимоучитывать усилие Р_от передаваемое оттаивающим грунтом на сваю-стойку (отрицательное трение),которое определяется по формуле:

где P _от - величина отрицательного тренияоттаивающего грунта;

R_cg = 0,1 кгс/см 2 - удельноезначение отрицательного трения грунта по боковой поверхности сваи-стойки;

R_cg- площадь боковой поверхностисваи-стойки в пределах слоя наносных грунтов.

3.8.Несущую способность свай-стоек Рследует определять как наименьшее из значений, полученных при расчете по двумусловиям:

посопротивлению грунта основания сжатию (пп. 3.9 и 3.10 настоящей Инструкции);

посопротивлению материала свай-стоек (пп. 3.15-3.19 настоящей Инструкции).

Несущаяспособность свай-стоек Ррассчитывается из условия:

где N - расчетная продольная нагрузка наодну сваю-стойку (первая группа предельных состояний) с учетом воздействияоттаивающего грунта (п. 3.7 настоящейИнструкции).

3.9.Несущая способность сваи-стойки по грунту P определяетсяпо формуле:

где F _ст- площадь опирания сваи-стойки на скальныйгрунт в пробуреннойскважине;

K _н= 1,4 - коэффициент надежности;

R ₀ - расчетное сопротивление скального грунта под торцомсваи-стойки, определяемое по формуле:

здесь m и K _г- соответственно коэффициенты условий работы и безопасности по грунту,отношение которых принимается m / K _г = 0,7;

R _сж - среднеарифметическое значение временногосопротивления скального грунта одноосному сжатию в водонасыщенном состоянии,определяемое по данным инженерно-геологических изысканий;

h _з - расчетная глубина заделки сваи-стойки в скальный грунт;

Д _з - диаметр сваи-стойки, заделанной в опорный грунтовый пласт.

Сваи-стойкиследует считать защемленными в основании при их заглублении в скальныеневыветрелые (монолитные) или слабовыветрелые (трещиноватые) грунты не менее,чем на два диаметра сваи. Если сваи-стойки не удовлетворяют этому требованию,расчетное, сопротивление грунта основания сжатию следует определять по формуле(4), принимая выражение:

3.10. При размягченных или сильновыветрелых скальных грунтах (рухляк),в основании свай-стоек, либо скальных грунтах с прослойками нескальныхвозможность их использования в качестве оснований свай-стоек и назначениевеличины расчетных сопротивлений грунта должна решаться по результатамисследований, в том числе статических испытаний свай осевыми нагрузками.

3.11.Расчет буронабивных и трубобетонных свай-стоек из условия сопротивленияматериала следует производить в соответствии с требованиями главы СНиП попроектированию бетонных и железобетонных конструкций с учетом дополнительныхтребований, приведенных в настоящей Инструкции. Для наиболее частовстречающихся случаев свай-стоек, указанных в п.3.15, расчет несущей способности (прочности) допускается по формулам,приведенным в пп. 3.16-3.19 настоящей Инструкции.

3.12.При проектировании буронабивных и трубобетонных свай-стоек должны применяться:

а)батон по прочности на осевое сжатие не ниже М 300 и по морозостойкости для зданий и сооружений классов I и II не нижеМрз 300; в остальных случаях не ниже Мрз 200 с противоморозными и пластифицирующимихимическими добавками, приведенными в п.4.27 ( табл.6 ) настоящей Инструкции;

б) дляпоперечного армирования - арматурная сталь класса A - I марокСт3сп3, ВСт3сп2 и ВСт3Гпс2, а для продольных стержней каркасов - арматурнаясталь класса А- III марки25Г2С;

в) для обсадных труб, а также для промежуточных иконцевых колец арматурных каркасов:

свай-стоек, полностью заглубленных в грунт, - стальмарок ВСт3сп5 или ВСт3пс5;

свай-стоек, выступающих из грунта (выше отметкипланировки), - сталь марок 09Г2-6 или 10Г2С I -6.

1.Указания настоящего пункт распространяются на районы с расчетной температуройвоздуха не ниже минус 50°С.

2.Забивка обсадных труб трубобетонных свай-стоек при температуре ниже минус 40°Сне допускается.

3.13. Расчетные сопротивления бетона и арматуры, атакже коэффициенты условий работы следует принимать в соответствии стребованиями главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонныхконструкций. Расчетное сопротивление стали труб (при трубобетонных сваях)следует принимать в соответствии с главой СНиП по проектированию стальныхконструкций. Кроме того, дополнительно необходимо вводить в расчет следующиекоэффициенты условий работы бетона и обсадных труб трубобетонных свай:

m _бн1 = 0,75,учитывающий замедленное твердение бетона, в контакте с вечномерзлым грунтом;

m _бн2 = 0, 6,учитывающий условия бетонирования конструкций глубокого заложения иотносительно малого поперечного сечения;

m _т = 0,8,учитывающий условия забивки труб в скважины.

3.14. При расчете несущей способности (прочности)свай-стоек на воздействие сжимающей продольной силы должен приниматься вовнимание случайный эксцентрицитет е _о сл ,обусловленный неучтенными в расчете факторами. Эксцентрицитет е _о сл в любомслучае принимается в одном из следующих значений:

1/600 всей длины сваи или длины ее части,учитываемой в расчете (п. 3.20 настоящейИнструкции);

1/30 диаметра всего сечения сваи-стойки.

Расчетная величина эксцентрицитета продольной силыотносительно центра тяжести сечения - e _o принимается равнойэксцентрицитету, полученномуиз статического расчета конструкции, но не менее е _о сл .

3.15.Несущую способность (прочность) свай-стоек из бетона марок М 300 и М 400, длякоторых величина расчетного эксцентрицитета е _о , определенная в соответствии с п. 3.14, не превышает Д /10 , допускается рассчитывать в соответствии с требованиями пп. 3.16-3.19настоящей Инструкции. В этих случаях следует расчетные сопротивления бетона дляпредельных состояний первой группы умножать на произведение соответствующихчастных коэффициентов условий работы бетона, которое принимается равным m _бс = 0,36.

3.16.Несущая способность (прочность) буронабивных свай-стоек Р определяется по формулам:

а) припоперечном армировании, не учитываемом в расчете,

б) припоперечной армировании, учитываемом в расчете (косвенное армирование в видеспирали),

Вформулах (5) и (6):

φ - коэффициент продольного изгиба,определяемый по п. 3.19, и с учетомуказаний п. 3.20 настоящей Инструкции;

F - площадь бетона впоперечном сечении сваи;

F _я - то же, ограниченная осью стержня спиральной арматуры (ядросечения);

F _a - площадь сечения всей продольнойарматуры;

R _ac - расчетное сопротивление арматурысжатию;

- приведеннаяпризменная прочность бетона, определяемая по формуле:

здесь R _пр - расчетная признанная прочность бетона;

- расчетноесопротивление растяжению арматуры спирали;

e _o - расчетный эксцентрицитет;

Д _я - диаметр ядра бетонного сечения;

- коэффициентпоперечного армирования, равный:

здесь f _сп - площадь поперечного сечения стержняспиральной арматуры;

S - шаг навивки спирали.

1.Косвенное армирование учитывается в расчете при условии, что несущаяспособность сваи-стойки, определенная по формуле (6), превышает ее несущую способность, определенную пополному сечению - по формуле (5).

2.Косвенное армирование должно удовлетворять конструктивным требованиям п. 3.22 настоящей Инструкции.

3.17.При расчете свай-стоек с косвенным армированием (формула (6)) должно соблюдаться условие, обеспечивающеетрещиностойкость защитного бетонного слоя:

P = φ ·1,8 m _бс · R _пр · F _п ,

гдеφ - коэффициент, определяемый по указаниям п. 3.19 настоящей Инструкции;

F _п - площадь полного приведенного сечения сваи-стойки,определяемая по формуле:

3.18.Несущая способность (прочность) трубобетонных свай-стоек в общем случае (приналичии наряду со стальной трубой арматурного каркаса) определяется по формуле:

гдеφ - коэффициент продольного изгиба, определяемый по п. 3.19;

R- расчетное сопротивление сжатию стали обсадной трубы;

- приведеннаяпризменная прочность, определяемая по формуле (7), при:

но не более 0,06;

здесьF_я - площадь сечения бетонного отвода;

F_тр - площадь сечения трубы,определяемая с учетом многолетней коррозии по формуле:

F _тр =πД(δ– nη );

здесьД и δ - соответственно диаметр и толщина стенки трубы;

n- расчетное число десятилетней эксплуатации свайного фундамента;

η= 0,02 см - глубина коррозии стенки трубы в течение десятилетия.

Примечание . При применениитрубобетонных свай-стоек без арматурного каркаса слагаемое R _ас· F _а в формуле (11) принимается равным нулю.

3.19. Значения коэффициента продольного изгиба φ при расчете по прочности свай-стоекв соответствии с пп. 3.15-3.18 настоящей Инструкции определяются:

а) для буронабивных свай-стоек

при поперечном армировании, не учитываемом в расчете(формула (5)), по зависимости:

φ = φ _мин +( φ _макс - φ _мин )·50μ_а,

ноне более φ_макс,

гдеφ_мин и φ_макс - минимальные имаксимальные значения φ определяемые по табл. 1.

μа- коэффициент продольного армирования:

Таблица 1

Расчетный эксцентрицитет e _о

коэффициенты продольного изгиба φ _мин и φ _макс для расчета по формуле (5) при ℓ ₀ /Д равном

РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО УСТРОЙСТВУ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ В ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ С ПРОХОДКОЙ СКВАЖИН ПАРОВЫМ ВИБРОЛИДЕРОМ

* На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют СНиП 2.02.04-88.

** На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют СНиП 3.02.01-87. - Примечания изготовителя базы данных.

Рекомендации обобщают результаты исследований, проведенных в полевых условиях НИИОСП им. Н.М.Герсеванова в 1973-1980 гг. на объектах строительства газопровода Мессояха-Норильск треста "Норильсктрубопроводстрой" Главтрубопроводстроя Миннефтегазстроя СССР и объединения "Норильскгазпром" Мингазпрома СССР с учетом разработок института "ВНИПИгаздобыча" Мингазпрома СССР.

Работа выполнена НИИОСП при участии ГПИ "Фундаментпроект", треста "Норильсктрубопроводстрой" Главтрубопроводстроя Миннефтегазстроя, объединения "Норильскгазпром", института "ВНИПИгаздобыча" Мингазпрома СССР.

"Рекомендации по устройству свайных фундаментов в вечномерзлых грунтах с проходкой скважин паровым вибролидером" одобрены Научно-техническим советом Госстроя РСФСР и научно-техническим советом НИИОСП и рекомендованы для применения при строительстве зданий и сооружений на территории РСФСР в районах с вечномерзлыми грунтами.

Настоящие Рекомендации написаны Ю.О.Таргуляном и Д.П.Высоцким (НИИОСП) при участии А.А.Колесова (ГПИ "Фундаментпроект"), В.И.Снобкова (НИИОСП), А.И.Гараева (ВНИПИгаздобыча), В.В.Харионовского (Норильскгазпром), В.И.Мандрыкина, Е.В.Пьянова, В.А.Коновалова (Норильскгазопроводстрой). Научное редактирование Рекомендаций осуществлено Д.И.Федоровичем.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Способ устройства свайных фундаментов в вечномерзлых грунтах с проходкой скважин паровым вибролидером применяется для объектов, строящихся как с сохранением грунтов оснований в мерзлом состоянии (I принцип), так и с оттаиванием вечномерзлых грунтов (II принцип) в процессе эксплуатации.

При разработке данного способа учитывался положительный опыт использования традиционных способов проходки скважин под свайные фундаменты - механического, термомеханического, теплового.

1.2. Паровым вибролидером успешно проходятся скважины в песчаных и глинистых грунтах независимо от их температуры с содержанием крупнообломочных включений до 30% и с одиночными валунами диаметром до 1/2 внутреннего диаметра лидера. Скорость проходки скважин диаметром 350-450 мм составляет 20-40 м/ч. Общий вид установки с паровым вибролидером приведен на рис.1.

Рис.1. Общий вид установки с паровым вибролидером для проходки скважин в вечномерзлых грунтах:

1 - паровой вибролидер; 2 - пароподводящие шланги; 3 - гидроцилиндры; 4 - трубоукладчик ТО 15-30; 5 - стрела; 6 - параллельные щеки с пальцами (держатель); 7 - вибропогружатель ВПП- 2А; 8 - направляющая; 9 - кронштейн для блока грузового троса; 10 - несущая скоба вибропогружателя

1.3. Способ обладает следующими преимуществами: а) во много раз повышается производительность буровых работ и снижаются их стоимость и трудоемкость; б) незначительно прогреваются грунты оснований и быстро вмерзают погруженные сваи, что сокращает общую продолжительность строительства зданий и сооружений, а также предупреждает пучение свай; в) ровные стенки скважин и переход слоя мерзлого грунта, прилегающего к стенкам скважин, в пластичномерзлое состояние создает предпосылки для широкого применения высокоэффективного бурозабивного способа погружения свай не только в высокотемпературных, но и в низкотемпературных вечномерзлых грунтах, т.е. практически на всей территории распространения вечномерзлых грунтов; г) исключаются "мокрые" процессы приготовления, подвозки и заливки грунтовых растворов для заполнения пазух между сваей и стенками скважины; д) прогрев грунтов и нарушение естественных условий минимальны, что имеет большое значение при устройстве опор ЛЭП, газопроводов, эстакад, мостов через малые водотоки и т.п., так как способствует сохранению природной среды (не вызывает образования термокарста, наледей, солифлюкации).

1.4. Паровые вибролидеры могут изготовляться на местах в мастерских строительно-монтажных управлений. Проходка скважин паровыми вибролидерами практически возможна с любой базовой машины (копра, крана, трубоукладчика, трактора). Поэтому применение нового способа погружения свай позволяет быстро и значительно повысить эффективность работ нулевого цикла на вечномерзлых грунтах без существенных затрат на приобретение дорогостоящего бурового оборудования.

1.5. Мерзлотно-грунтовые и технологические условия для применения паровибролидерного бурения в сопоставлении с другими способами бурения скважин в вечномерзлых грунтах приведены в табл.1 и 2.

Способы бурения (станки)

Мерзлотно-грунтовые условия, определяющие выбор рационального способа бурения

Устройство свайных фундаментов в вечномёрзлых грунтах требует знания технической стороны вопроса. На Крайнем Севере суровый климат и устройство свай в вечномерзлых грунтах, а также строительство свайных фундаментов проводится в соответствии с технологическими требованиями по монтажу буронабивных и буроопускных опор. При проектировании и проведении монтажных работ, учитываются особенности и свойства земли на строительной площадке.

Характеристики пород

К вечномёрзлым относятся породы, находящиеся в мёрзлом состоянии от 3-х и свыше лет. Они характеризуются нестабильной структурой: в период оттаивания значительно оседают из-за нарушения естественной структуры. К деятельной полосе земли относится верхний слой, который оттаивает летом, а и с приходом зимы замерзает. Периоды обильного оттаивания и замерзания приводят к её пучению. Это ухудшает устойчивость, и снижает прочность домов, возведённых на таком покрытии.

На глубину деятельного слоя влияют климатические условия и геологический тип залегающей земли. В зависимости от этих факторов его мощность может колебаться в пределах от 0,3 до 4 метров. По мере продвижения к югу, глубина деятельного слоя увеличивается. Максимальную глубину поверхностного слоя имеет земля с открытыми порами, в структуре которых преобладают куски скальных пород и песок.

Деятельные покрытия делятся на:

Сливающиеся – в период зимних холодов поверхностный грунт промерзает на всю глубину, и смерзается со своим вечномёрзлым основанием;
Не сливающиеся – наличие незамерзающей перемычки между поверхностным слоем и материковым основанием.

Вечномёрзлая толща делится:

Непрерывно мёрзлый грунт – состоит из однородной массы земли;
В состав слоистой толщи входят прослойки из смёрзшихся пород, льда или слоёв, подверженных воздействию подпочвенных вод.

Земля под основание сооружения может состоять из покрытий любого вида, среди которых наибольшее распространение получили основные типы. К редко встречающимся типам мерзлотных покрытий относятся скальные породы.

В зависимости от состояния, мёрзлые почвы делятся на такие типы:

Твёрдомёрзлая порода – относится смерзшийся песок, который в мёрзлом виде обладает характеристиками скальной подошвы.
Пластичномёрзлые слои. В их состав входят глинистые почвы. Вследствие содержания в них замёрзшей воды, они подвержены сжатию под воздействием определённой нагрузки;
Сыпучемёрзлые покрытия – относится песчаный и гравийный слой. Они даже в мёрзлом виде не скреплены льдом и достаточно рыхлые.

В процессе возведения здания следует учитывать особенности и структуру земли, чтобы построенное здание было надежным и долговечным.

Возведение фундаментов в условиях вечной мерзлоты

Для возведения дома используются специальные технологии. На стадии проектирования конструкций сооружения, необходимо предусмотреть такие моменты:

Разработать меры по снижению износа постройки вследствие деформаций;
Тщательно рассчитать глубину закладки фундамента;
Выбрать тип конструкции, учитывая местные особенности грунта;
Технологический проект по монтажу опор здания, рассчитанный на строительство в сложных природных условиях. Определить метод заглубления деталей.

Независимо от климатических условий, в которых ведётся строительство, в процессе возведения здания требуется соблюдать строительные стандарты и нормы. Особо тщательно контролируется правильность выполнение технологии работ. На вечномёрзлых грунтах строительству домов необходимо уделять еще больше внимания, подбирая соответствующие несущие конструкции постройки.

Фундамент на сваях

При возведении ленточного основания здания на вечной мерзлоте возникает много вопросов: вынуть большой объём грунта, сложность рытья траншеи и другие моменты. В отличие от остальных видов, столбчатая конструкция обладает значительными достоинствами:

Нет необходимости в выемке грунта из котлована. Это экономит средства на дорогостоящих работах в тяжёлых естественных условиях;
Возможность возведения при любой погоде, в любой период года;
Технологически, обустройство свайного фундамента методом погружения столбов, является простым и доступным мероприятием;
В условиях мерзлоты столбы обычно монтируются на значительную глубину. Такой подход исключает риск неравномерного оседания дома и опрокидывания сооружения.

Расчётная величина заглубления деталей учитывает показатели по результатам геологических и гидрологических изысканий, а также сезонные колебания величины толщины грунта, подверженного промерзанию и оттаиванию. С особым вниманием следует отнестись к пучению из-за морозов, которое имеет место на пылеватых и глинистых смесях. При выпучивании замёрзшего грунта нарушается равномерность осадки опор во время сезонного таяния поверхности мёрзлой почвы.

Важно знать

Опоры более приспособлены к сопротивлению силе морозного пучения, чем прочие типы фундаментов. Установка СВФ для дома в замёрзшей земле, гарантирует постройкам долговечность и высокие прочностные характеристики.

Фундамент на буроопускных сваях

Технология обустройства фундамента с помощью буроопускных столбов рассчитана именно на районы с вечномёрзлыми почвами. Метод заглубления свай включает в себя основные технологические этапы:

Заглубление квадратных опор в пробуренную скважину, размеры которой превышают опускаемую сваю;
Наполнение бетонной смесью полостей между столбом и стенами скважины.

Столбы эффективно перераспределяют массу дома на нижние горизонты глины и на боковые стенки, сжатые породой. Выпускаемые заводом буроопускные столбы прямоугольного сечения изготавливаются из металла. Низ ствола оборудуется уширением с прикреплённой опорной деталью и рёбрами жёсткости. Установленный между телом сваи и наконечником специальный технологический элемент, влияет на несущие характеристики всей конструкции.

Важно

Квадратные детали и опоры-оболочки также используются для обустройства свайного основания. Сваи-оболочки необходимо усиливать бетонным раствором, заливаемым в полости после окончания строительных работ.

Размеры элементов принимаются в соответствии с проектными расчётами. Увеличенная прочность свайной конструкции достигается при использовании составных опор. При этом они обязательно должны опираться на твёрдую поверхность.

Технология и методы погружения столбов

Установка свай в вечномёрзлом грунте делится на несколько подготовительных операций. Технология возведения основания из буроопускных конструкций выглядит так:

Подготовительное бурение отверстий;
Создание амортизационного слоя из песчано-гравийного материала – в отверстие закладывается крупнозернистый песок и утрамбовывается. Затем закладывается мелкий гравий с последующим уплотнением;
Опускание металлической сваи в подготовленное отверстие с использованием специальной техники;
Заливка пазух вокруг внешней поверхности опоры раствором цемента с песком или глиной.

Песчано-гравийная смесь утрамбовывается с помощью квадратной детали. Она опускается в отверстие с большой высоты, уплотняя гравийно-песчаную смесь.

На выбор способа погружения деталей в мёрзлую почву влияет комплекс условий, включающий состояние покрытия. В различных ситуациях используются такие способы погружения столбов:

Механизированный монтаж элементов – при этом методе буроопускные сваи устанавливаются в отверстия с помощью подъёмных механизмов. За счёт привлечения дорогостоящей техники этот способ монтажа не дёшев;
Установка столбов в предварительно оттаянную почву. Оттаивание осуществляется с помощью использования источника пара или электричества. Это сложный и дорогостоящий метод;
Установка конструкций в заведомо зауженные предварительно пробуренные скважины бурозабивным методом;
Забивка деталей без подготовительных работ.

Первые два метода нашли своё применение на твёрдомёрзлых почвах. Технология установки основания дома забивкой обычно используется в пластичной породе. При выборе метода заглубления свай необходимо учитывать особенности, плюсы и минусы каждого метода, а также изучить местные условия на строительной площадке.

Люди селятся не только в южных районах и средней полосе, огромная часть населения нашей страны проживает в суровых районах Крайнего Севера, где очень сложные климатические условия. Но даже в таких районах жизнь не останавливается – растут города и поселки, где больше половины жилья возводится частным образом. В этом случае очень актуальным становится возведение фундаментных оснований, способных выдержать сложные условия. Тема этой статьи – фундаменты на вечномерзлых грунтах, их устройство и технология работ.

Вечномерзлые грунты: характеристики, свойства

Вечномерзлыми считаются такие грунты, которые находятся в мерзлом состоянии 3-х и более лет, они имеют неустойчивую структуру, при оттаивании подвергаются значительной просадке в результате нарушений природного структурного состояния.

Срез вечномерзлого грунта

Вечномерзлый слой разделяется на две части по вертикали:

Деятельный слой – поверхностный слой мерзлого грунта подвергается частичному оттаиванию во время летнего сезона и снова замерзает с наступлением зимы. Интенсивные процессы оттаивания и замерзания почвы вызывают пучение, что негативно сказывается на устойчивости и прочности зданий, построенных на этом грунтовом основании.

Мощность деятельного слоя зависит от климата местности и геологического состава залегающего грунта, может составлять от 0,3 до 4,0 метров, при этом при продвижении к югу, толщина деятельного слоя значительно возрастает. Наибольшей толщины поверхностный слой достигает в почвах, сложенных их песка и осколочных скальных пород, имеющих открытые поры.

Различают два типа деятельных грунтов:

Сливающиеся – в условиях зимних холодов почва деятельного слоя промерзает на всю толщину, и смерзается с вечной мерзлотой основания, на которое опирается.
Несливающиеся грунты – между деятельным грунтовым слоем и вечномерзлым материковым, существует незамерзающая перемычка.

Вечномерзлая толща – этот грунтовый слой принято подразделять на два вида:

Непрерывная мерзлая толща – состоит из сплошного однородного слоя мерзлого грунта.
Толща слоистая – представлена прослойками из смерзшихся почв, льдистых включений или слоев, которые размываются подпочвенными водами.

Вечная мерзлота может быть сложена из грунтов любого типа, среди которых наиболее широко представлены основные группы почв. Самый наименьший процент в мерзлотных почвах составляют скальные породы.

Твердомерзлый грунт

По состоянию вечномерзлые грунты принято подразделять на следующие виды:

Твердомерзлые – этот вид представлен смерзшимся песком, который в замерзшем состоянии приобретает все свойства и характеристики скального грунта.
Пластичномерзлые – состоят из глинистых пород, которые в результате глубокого промерзания, содержат замерзшую воду, и могут сжиматься при воздействии определенных нагрузок.
Грунты сыпучемерзлые – эту группу составляют песчаные и гравийные грунты, которые даже в замерзшем состоянии не скованы льдом, находятся в достаточно рыхлом состоянии.

Особенности фундаментов на вечной мерзлоте

Фундаменты на вечномерзлых грунтах требуют особого подхода, для их возведения применяется специальная технология. Уже в момент проектирования опорного основания в условиях вечной мерзлоты, следует предусмотреть ряд аспектов:

Разработка мероприятий по уменьшению возможных деформаций постройки.
Тщательный расчет глубины заложения фундамента.
Выбор вида фундаментного основания с учетом местных условий.
Технология возведения опоры здания, разработанная для строительства оснований здания в вечной мерзлоте (способ погружения опор).

Строительство дома в любых условиях – ответственный процесс, требующий тщательного выполнения строительных норм и правил, с особой тщательностью следует выполнять технологию работ. В условиях вечной мерзлоты к строительству зданий следует подходить еще более ответственно, выбирая подходящее основание для опоры постройки.

Свайные фундаменты

Оголовки свай для мерзлых грунтов

По сравнению с другими типами оснований, фундамент на вечной мерзлоте (свайный), имеет значительные преимущества:

Исключается необходимость разработки природного грунта в котловане, что достаточно тяжело выполнить в силу природных условий местности.
Свайные фундаменты в мерзлоте допускается возводить при любых погодных условиях, в любое время года.
Технология устройства свайных фундаментов (способ погружения) отличается простотой, доступностью.
Свайные основания в условиях мерзлоты обычно заглубляют на большую глубину, поэтому исключается опасность неравномерной осадки здания и опрокидывания конструкций.

Необходимо выполнять тщательные расчеты величины заглубления свайных опор, учитывая весь комплекс действующих факторов по геологическим и гидрогеологическим показателям, в том числе – глубины сезонного промерзания и оттаивания грунта.

Особое внимание следует уделять морозному пучению почв, которые возникают в пылеватых и глинистых почвах. Выпучивание замерзшей почвы чревато неравномерной осадкой при сезонном оттаивании верхних слоев мерзлой породы.

Свайные опоры в большей мере, чем другие виды фундаментных оснований, способны сопротивляться силам морозного пучения. Устройство основания из свай под здания в условиях вечной мерзлоты, соблюдая необходимую технологию, гарантирует зданию устойчивость, прочность и долговечность.

В настоящей статье рассмотрим подробно технологию возведения свайных фундаментов в районах вечной мерзлоты.

Буроопускные сваи

Каркас буроопускной сваи

Технология устройства фундаментов из буроопускных свай разработана специально для районов с вечномерзлыми грунтами.

Способ погружения опор включает выполнение основных технологических операций:

Погружение свай квадратного сечения в заранее приготовленную скважину, превышающую по размерам погружаемую опору.
Заполнение зазора между свайной опорой и стенками скважины бетонным раствором.

Свайные опоры, принимая нагрузку от веса здания и прочих воздействий, перераспределают ее на нижние слои почвы, а также на боковые поверхности, сжимаемые грунтом.

Промышленность выпускает прямоугольные буроопускные опоры из металла. Внизу ствола имеется уширение с закрепленным опорным элементом и ребрами жесткости. Между телом сваи и наконечником устанавливается специальная цилиндрическая вставка, которая определяет несущую способность всей опорной конструкции.

Допускается применять для устройства фундаментного основания сваи квадратного сечения и сваи-оболочки. Для повышения прочности последних опор, требуется выполнить бетонирование внутренней полости после завершения монтажных работ.

Габариты свайных опор принимаются согласно проектным расчетам. Для обеспечения повышенной прочности могут быть применены составные опоры, при условии их обязательного опирания на твердое основание.

Рекомендуем посмотреть видео, рассказывающее о процессе монтажа опор в мерзлых почвах.

Технология и способы погружения свай

Способ погружения свайных опор в мерзлые грунты при использовании технологии строительства оснований из буроопускных свай, включает следующие операции:

Предварительное бурение скважин в вечномерзлом грунте.
Устройство амортизационной песчано-гравийной подушки – в скважину послойно засыпается крупный песок с проведением тщательного уплотнения слоев. Второй слой подушки выполняется из мелкого гравия или щебня мелкой фракции. Устройство песчано-гравийной подушки предполагает выполнение тщательного уплотнения слоев песка и щебня.

Способ уплотнения подушки состоит в следующем: с большой высоты в скважину опускается фундаментная опора квадратного сечения, которая уплотняет слой песка или щебня.

Погружение металлической сваи в подготовленную скважину (существует специальная технология).
Заполнение пазух свайного фундамента грунтом или раствором – устройство основания под здание в вечномерзлых грунтах предполагает заполнение пространства вокруг наружных поверхностей свайной опоры мерзлым материковым грунтом; цементно-песчаным или цементно-глинистым раствором.

При заполнении пустого пространства раствором, важно помнить, что состав должен заполнить скважине не более 1/3 от ее глубины.

Посмотрите видео, как производится установка буроопускных опор.

Способ погружения свайных опор в мерзлые грунты выбирается в зависимости от комплекса условий, которые включают состояние мерзлых грунтов. В зависимости от ситуации, могут применяться следующие варианты погружения опор:

Механизированная установка опор – при этом варианте буроопускные опоры монтируются в скважины при помощи специальных механизмов. Способ монтажа опор нельзя назвать экономичным, так как привлекается дорогая грузоподъемная техника.
Устройство фундаментного основания методом погружения свай в предварительно оттаянный грунт (оттаивание проводится специальными иглами с помощью пара или электричества). Этот способ отличается сложностью и сопряжен с высокими затратами.
Монтаж свай в скважины заведомо меньшего диаметра (бурозабивной способ).
Забивка свайных опор в вечномерзлые грунты без проведения предварительной подготовки.

Два первых способа применяются в твердомерзлых грунтах, технология забивного погружения свай применяется обычно в мерзлых пластичных грунтах. Каждый способ имеет свои особенности, преимущества и недостатки, выбирая технологию погружения свай, следует всесторонне оценить существующие условия строительства.

Читайте также: