Вопрос 7

1 Разновидности фундаментов глубокого заложения

Если подошва фундамента расположена на глубине более 5 – 6 м и отношение этой глубины к ширине подошвы более 1,5 – 2, то фундамент будет глубокого заложения. Такие фундаменты, в свою очередь, подразделяются на свайные, (столбчатые), опускные колодцы и кессонные. Различают свайные фундаменты с высоким и низким ростверком. Подошва высокого ростверка возвышается над поверхностью грунта, а низкий ростверк заглублен в грунт.

Классификация свай:

По материалу сваи подразделяются на:

1) деревянные;

2) железобетонные;

3) металлические;

4) комбинированные.

По способу заглубления в грунт различают сваи следующих видов:

1) сваи забивные, заглубляемые в грунт с помощью молотов, вибропогружателей, вибровдавливающих и вдавливающих устройств без выемки грунта;

2) сваи-оболочки, заглубляемые вибропогружателями без выемки или с частичной выемкой грунта (не заполняемые бетонной смесью);

3) сваи-оболочки, заглубляемые вибропогружателями с выемкой грунта (заполняемые частично или полностью бетонной смесью);

4) сваи набивные, устраиваемые в грунте путем укладки бетонной смеси в скважины, образованные в результате принудительного отжатия (вытеснения) грунта;

5) сваи буровые, устраиваемые в грунте путем заполнения пробуренных скважин бетонной смесью или установки в них железобетонных элементов;

6) сваи винтовые.

По условиям взаимодействия с грунтом сваи подразделяют на сваи-стойки и висячие сваи.

По положению продольной оси сваи относительно горизонта различают вертикальные и наклонные сваи. Последние применяют при действии на фундамент больших горизонтальных нагрузок.

По форме и сплошности поперечного сечения: прямоугольные, квадратные, многоугольные и круглые, сплошные и пустотелые. Изредка применяют сваи сложного сечения – двутавровые, коробчатые.

По продольному профилю: постоянного сечения по длине, призматические, цилиндрические, переменного очертания (конические, пирамидальные).

По типу нижнего конца сваи: заострённые, плоские, с уширенной пятой.

Вопрос 8

Столбчатые фундаменты

Столбчатые фундаменты образуются путем предварительного бурения скважины с последующим заполнением скважины бето­ном или трамбованным грунтом.

Простейшим видом столбчатых свай являются сваи, предложен­ные в 1899 г. киевским инженером А. Э. Страусом. Сваи Страуса изготавливают в следующем порядке: в грунт погружают стальную обсадную трубу, удаляют грунт из трубы, подают порцию бетона и трамбуют его, приподнимают трубу и трамбуют новую порцию бе­тона. При трамбовании бетон раздается в стороны, уплотняя грунт. Подъем обсадной трубы выполняют таким образом, чтобы ее ниж­ний конец всегда был погружен в свежеуложенный бетон на 1 – 1,25 м. После изготовления сваи обсадная труба используется для заполнения другой сваи. Несущая способность свай Страуса мала. Кроме этого, в водонасыщенных грунтах трудно обеспечить необходимую прочность бетона. В отличие от забивных свай преи­мущество свай Страуса в том, что при их изготовлении практиче­ски не сотрясается грунт и, следовательно, можно вести работы даже вблизи жилых и других строений.

На основе свай Страуса было разработано много типов свай. В СССР применяли «частотрамбованные» сваи, у которых обсадная труба диаметром 350 – 400 мм снизу закрыта стальным, чугун­ным или железобетонным башмаком в виде перевернутого гриба. После забивки башмак остается в грунте. В трубу подают бетон и одновременно извлекают трубу частыми ударами (60—80 ударов в 1 мин) молота специальной конструкции: при ударе, направленном вверх, труба вытаскивается на 3 – 4 см, при ударе вниз она осаживается на 1,5—2 см. От ударов вниз уплотняется бетон­ная смесь и окружающий сваю грунт.

За рубежом часто применяют сваи Франки, у которых роль башмака выполняет пробка из сухой бетонной смеси, заполняю­щей нижний конец трубы на вы­соту около 1 м. Ударяя по проб­ке специальной трамбовкой, обсадную трубу диаметром 30 – 40 см погружают в грунт (рис. 5.9). При достижении требуемой отметки трубу закрепляют и, продолжая наносить удары, выталкивают бетонную пробку, которая уплотняет грунт и одно­временно образует уширение под пятой сваи. Постепенно извле­кая трубу, бетонируют внутреннюю полость. Частотрамбованные сваи и сваи Франки выполняют длиной до 12—16 м.

Для выполнения глубоких мощных столбов с несущей способ­ностью до 5000—15000 кН и более используют специальные буро­вые механизмы. При строительстве ряда крупных мостов в нашей стране успешно применяют отечественную буровую технику и не­которые установки зарубежных фирм «Беното» (Франция), «Като» (Япония).

Широкое применение нашли сваи ВНИИ транспортного строи­тельства, предложенные в 1950 г. проф. Е. Л. Хлебниковым. Техно­логия изготовления таких свай дает возможность выполнять их даже на местности, покрытой водой (рис. 5.10). Буровую установ­ку монтируют на понтонах, располагая над точкой бурения. На­клоняют стрелу копра до необходимого угла (наибольший наклон 4:1), опускают обсадную трубу, внутрь ее вводят фрезу с уширителем, ножи которого должны быть сложены. Буровой механизм (фреза и уширитель) соединен со штангой, которую вращает ро­тор. Разбуренные грунты можно удалять путем циклического подъ­ема конусообразной створчатой фрезы бокового резания или с по­мощью глинистого раствора, который подается в скважину и кре­пит ее стенки. Способ крепления стенок скважин глинистым рас­твором без обсадных труб широко применяется в мостостроении для свай ВНИИ транспортного строительства. Глинистый раствор предохраняет стенки скважины от обрушения водонасыщенных пластичных грунтов, несвязных и малосвязных грунтов. Непрерыв­ная подача глинистого раствора сверху и откачка его около фрезы позволяет удалять разбуренный грунт без подъема фрезы. Но при этом необходимо на поверхности непрерывно отделять грунт и осветлять глинистый раствор, чтобы опять подать его в скважину.

При достижении необходимой отметки оператор начинает рас­крывать ножи уширителя, изменяет скорость погружения бурового механизма, при этом образуется верхняя часть уширения сфериче­ской, параболической или эллиптической формы. Далее дают поступательное бурение с раскрытыми ножами, образуя среднюю часть цилиндрической формы высотой 0,3 – 0,5 м. При диаметре ствола 0,9 – 1,7 м диаметр уширения может быть до 3,5 м с высотой около 2 м.

Для восприятия изгибающих моментов в скважину опускают арматурный каркас из стержней периодического профиля диамет­ром не менее 26 мм и спиралью диаметром 10 мм с шагом 150 – 200 мм. Защитный слой должен быть не менее 10 см. Бетонирование сваи выполняют методом вертикально перемещающейся трубы под глинистым раствором. Рифленая поверхность арматуры обес­печивает сцепление с бетоном. Если по дну реки перемещаются твердые насосы, защитную оболочку оставляют как кожух вокруг бетона заполнения и как часть несущей конструкции.

Станки системы «Беното» и «Като» позволяют совмещать буре­ние скважины, удаление грунта и погружение специальных метал­лических обсадных труб. Станки «Беното» могут выполнять сква­жины диаметром 0,4 – 1,2 м на глубину до 80 м под прикрытием двухстенчатых труб в любых грунтах. По мере углубления сква­жины трубу наращивают очередной секцией. Быстроразъемные стыки обеспечивают соединение секций (без образования выступов и впадин) с помощью болтов с потайными головками. Грунты из скважины удаляют двух- или трехчелюстным грейфером ударного типа, грунты текучей консистенции — желонкой с донным клапаном. Погружение (извлечение) обсадной трубы обеспечивается си­стемой из пяти гидравлических домкратов: один домкрат зажима­ет съемный хомут на трубе, к хомуту прикреплены штоки двух вертикальных и двух горизонтальных домкратов, обеспечивающих вертикально поступательное и вращательное движение трубе.

Для устройства уширений в основании скважин агрегаты «Беното» оснащены подвешиваемым на тросе электрогидравлическим уширителем в виде трех раскрывающихся ножей, позволяющих выполнить диаметр уширения до 245 см. При разработке грунта уширитель обязательно должен упираться в низ обсадной трубы.