5. Методы определения несущей способности свай
Наибольшие напряжения сжатия сваи получают в момент забивки. При вертикальной нагрузке от сооружения материал свай, забитых в грунт, чаще всего недогружен.
Качество бетона свай, изготовляемых в грунте, часто бывает низким, особенно если бетонирование производили подводным способом. В связи с этим на прочность материала вводят снижающий коэффициент условий работы, равный 0,6.
Расчеты свай по прочности материала производят в соответствии с методами расчета металлических, деревянных, бетонных и железобетонных конструкций.
По характеру передачи нагрузок на грунт:
а) сваи-стойки, передающие нагрузку на грунт нижним концом и опирающиеся на скальные или малосжимаемые прочные грунты. Сваи-стойки прорезают толщу слабых или недостаточно прочных грунтов и опираются на прочные грунты скальные, полускальные, крупнообломочные, плотные песчаные грунты, глинистые грунты твердой консистенции. Свая-стойка всю свою нагрузку передает через нижний конец, так как при малых ее перемещениях/осадках не происходит мобилизации сил трения по боковой поверхности. Свая-стойка работает как сжатый стержень в упругой среде. Ее несущая способность определяется прочностью самого материала на сжатие и сопротивлением грунта под нижним концом/острием.
б) висячие сваи, опирающиеся на сжимаемые грунты и передающие нагрузку на грунты основания боковой поверхностью и нижним концом. Висячие сваи рассчитываются по грунту. Сопротивление погружению сваи возникает под ее пятой-острием (лобовое сопротивление) и по боковой поверхности (сопротивление благодаря мобилизации сил трения). К висячим сваям относятся сваи, опирающиеся на сжимаемые грунты. Они имеют перемещения под воздействием нагрузок значительно большие, чем сваи-стойки, при этом в работу включаются силы трения, возникающие по боковой поверхности. У висячих свай нагрузка передается основанию не только через нижний конец, но и боковой поверхностью. Нагрузка на такую сваю определяется суммой этих двух воздействий. Таким образом, висячая свая отличается от сваи-стойки тем, что передает нагрузку от веса сооружения не только своим нижним концом, но и боковой поверхностью.
Рис. 1. Схемы передачи нагрузки на основание: а – свая-стойка; б – висячая свая
6. Обследование фундаментов и порядок проектирования фундаментов при реконструкции.
Целью обследования зданий и инженерно-геологических изысканий является получение необходимых материалов для принятия решений о возможности или целесообразности реконструкции зданий, методах усиления или переустройства фундаментов, закрепления грунтов основания и обеспечение нормальной эксплуатации прилегающих зданий.
Обследование здания заключается в детальном изучении технической документации, включающей общие сведения о здании, времени его строительства и сроках эксплуатации, объемно-планировочном и конструктивном решениях, системах инженерного оборудования; выявлении режима и технологических особенностей эксплуатации здания, установлении факторов, отрицательно действующих на основание, фундаменты и конструкции здания; фиксации визуально, а при необходимости и инструментально, дефектов в конструкциях здания (трещины в элементах несущих и ограждающих конструкций, коррозия арматуры, прогибы изгибаемых элементов, смещение плит перекрытий и т. п.).
Обследование фундаментов и несущего слоя грунтов основания производится из шурфов (отрытых фрагментов фундаментов), число которых определяется состоянием, размером и конфигурацией объекта, грунтовыми условиями и целями обследования. Шурфы откапываются в наиболее загруженной части здания, в каждой секции, в местах промежуточных опор, обязательно на участках развития трещин и в аварийных зонах. Глубина шурфов должна быть на 0,5 м ниже подошвы фундамента. При обследовании фундаментов в открытых шурфах устанавливается тип и материал фундамента, его форма, размеры в плане и глубина заложения. Одновременно выявляются выполненные ранее подводки и усиления, трещины и другие дефекты кладки, определяется прочность материала фундамента, наличие гидроизоляции, наличие и состояние дренажа. Ширину подошвы фундамента и глубину его заложения определяют натурными обмерами. У свайных фундаментов замеряется диаметр или размеры поперечного сечения свай, шаг, число свай на 1 м длины. Прочность материала фундаментов устанавливается испытанием проб в лаборатории, механическими или неразрушающими методами.
Инженерно-геологические изыскания. Задачей инженерно-геологических изысканий является: определение геол. и гидрогеологического режима площадки, агрессивности подземных вод, характеристик физико-механических свойств грунтов, возможности развития неблагоприятных геологических процессов, прогноз изменения гидрогеологической и экологической обстановки в связи с реконструкцией зданий.
Инженерно-геологические изыскания при реконструкции включают: бурение скважин с отбором образцов грунта и определением уровня подземных вод; зондирование грунтов; испытания грунтов штампами или статическими нагрузками; лабораторные исследования физико-механических свойств грунтов и химический анализ воды.
Основным видом работ при инженерно-геологических изысканиях для строительства и реконструкции промышленных и гражданских зданий и сооружений является бурение скважин. Бурением скважин определяют порядок грунтовых напластований, наличие линз, выклинивание пластов, распределение их в плане, уровень подземных вод с указанием водовмещающих пород и водоупоров и т. д.
После выполнения указанных выше работ анализируют материалы обследований и изысканий, в соответствии с проектом реконструкции здания определяют действующие и проектируемые нагрузки, оценивается возможность использования существующих и места расположения дополнительных фундаментов, в случае необходимости разрабатывают решения по усилению существующих фундаментов и укреплению грунтов основания.