книги / Расчет осадок ленточных свайных фундаментов

Книга посвящена вопросам осадок ленточных свай­ ных фундаментов с расположением свай в один, два и три ряда. Излагаются результаты специальных опытов по исследованию работы ленточных свайных фундамен­ тов, приведены данные об изменении порового давления в глинистых грунтах вокруг свай, о распределении сил трения по боковой поверхности и сопротивлении острия при работе свай в составе фундаментов, о деформации грунта активной зоны. На основании аналитического решения излагаются методы расчета осадок ленточных свайных фундаментов и определения напряжений под этими фундаментами. Для практического пользования составлены с помощью ЭЦВМ таблицы и номограммы перемещений от единичных сил в зависимости от вели­ чины коэффициента бокового расширения грунта, глуби­ ны активной зоны и приведенной ширины фундамента. Дана методика прогноза осадок -свай и свайных фунда­ ментов во времени. Рассмотрены результаты многолет­ них наблюдений за действительными осадками зданий, возведенных на свайных фундаментах.

Книга предназначена для инженерно-технических работников и проектировщиков.

Таблиц — 13, иллюстраций — 48, библиография — 70 наименований.

3-2-6

55 -72

Свайные фундаменты нашли широкое применение в жилищ­ ном и промышленном строительстве. В настоящее время они применяются во многих городах Советского Союза, что объясняется целым .рядом преимуществ свайных фундаментов по сравнению с фундаментами на естественном основании: индуст­ риализация работ нулевого цикла, сокращение объема земляных работ, снижение расхода бетона, снижение стоимости фундамен­ тов, уменьшение неравномерности осадок зданий. Дальнейшее совершенствование свайных фундаментов и снижение их стоимо­ сти возможны лишь на основе более полного учета действитель­ ной работы свай в составе фундаментов, разработки новых мето­ дов расчета и проектирования по предельным состояниям. Основ­ ным является расчет осадок. Однако методы расчета .осадок раз­ личных свайных фундаментов разработаны еще недостаточно. По назначению, условиям работы и характеру передачи нагруз­ ки сваями на грунт свайные фундаменты можно разделить на следующие группы: одиночные сваи, кусты свай и ленточные свайные фундаменты с 'расположением свай в один, два и три ряда.

Осадки одиночных свай до недавнего времени определяли по графикам «осадки—нагрузки», полученным в результате статиче­ ских испытаний. В последнее время появились работы А. А. Лу­ га [49, 50], X. Р. Хакимова [64], посвященные определению оса­ док одиночных свай и основанные на результатах обобщения большого количества данных статических испытаний свай в раз­ личных грунтовых условиях. В. Н. Голубков [26, 28] установил зависимости осадки от нагрузки на основании эксперименталь­ ных исследований и анализа работы свай.

Р. Хефели и X. Вечера [69], используя результаты испытания моделей, получили эмпирическую зависимость для определения осадки одиночных свай. А. Кезди [71], используя безразмерные параметры, предложенные О. Грилло [74], получил линии влия­ ния напряжений от сил трения по боковой поверхности и сопро­ тивления острия для случая единичной нагрузки. При помощи линий влияния напряжений можно найти осадки сваи, вызван­ ные силами трения и сопротивлением острия. Аналогичный под­ ход к определению осадок свай использован Г М. Петренко [59].

ментов при расположении свай в один, два и три ряда. Однако эти свайные фундаменты широко применяются в жилищном и промышленном строительстве.

Для более полного изучения осадок ленточных свайных фун­ даментов были проведены комплексные исследования, которые предусматривали:

1) экспериментальные исследования осадок свайных фунда­ ментов при расположении свай в один, два и три ряда и харак­ тера работы свай в составе этих фундаментов;

2)разработку методов расчета осадок ленточных свайных фундаментов;

3)определение напряжений под ленточными свайными фун­ даментами;

4)наблюдения за действительными осадками зданий, возве­ денных на ленточных свайных фундаментах, от начала строи­ тельства до стабилизации осадок.

Работа проводилась на кафедре механики грунтов, основа­ ний и фундаментов МИСИ им. В. В. Куйбышева под руководст­ вом чл.-корр. АН СССР, проф. Н. А. Цытовича и доц. H. М. Дорошкевич в 1962—1965 гг. и в Пермском политехническом инсти­ туте в 1962—1970 гг.

Результаты исследований были доложены и обсуждены на

XXIII (1964 г.), XXIV (1965 г.) и XXVII (1969 г.) научно-тех­ нических конференциях МИСИ им. В. В. Куйбышева; первом (Уфа, 1963 г.) и втором (Москва, 1966 г.) Всесоюзных совещани­ ях-семинарах по обмену опытом проектирования и возведения свайных фундаментов; Всесоюзной юбилейной IV межвузовской конференции по вопросам совершенствования крупнопанельного

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРА РАБОТЫ И ОСАДОК ЛЕНТОЧНЫХ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

1. ЗАДАЧИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ, ОПЫТНЫЕ ПЛОЩАДКИ

Несмотря на широкое применение свайных фундаментов, еще недостаточно изучены многочисленные факторы, влияющие на несущую способность и осадку свай при их работе в составе различных свайных фундаментов и в различных грунтовых ус­ ловиях. Это объясняется тем, что обычно проводят испытания одиночных свай, которые не могут дать полной картины действи­ тельной работы фундаментов. Испытания в натуре свайных фундаментов с числом свай более трех слишком трудоемки, тре­ буют значительных средств, много времени и технически трудно осуществимы. В последние годы проведен целый ряд испытаний кустов свай и исследованы различные факторы, влияющие на ра­ боту фундаментов. Наиболее подробные данные о действитель­ ной работе свай в составе кустов приведены в работах В. Н. Го­

длиной 5,55 м в составе куста из девяти свай. Эти исследования позволили выявить влияние погружения свай на свойства окру­ жающего мягкопластичного глинистого грунта, изменение пороиого давления в грунтовой воде, распределение напряжений вдоль свай, деформации грунта в межсвайном пространстве.

С целью исследования действительной работы свай в составе ленточных свайных фундаментов автором были проведены по­ левые испытания в глинистых грунтах одиночных свай, свайштампов, тензосвай, свайных фундаментов при расположении свай в один и два ряда с расстоянием между сваями 3 и (сваи сечением 25X25 и 30X30 см, длиной 5—8 м), ленточного фун­ дамента на естественном основании.

«

Планы трех основных экспериментальных площадок А, Б, В приведены на рис. 1. Кроме того, были проведены опыты с ма­ ломасштабными ленточными свайными фундаментами в лесчаных грунтах в лаборатории и в глинистых грунтах в полевых условиях (сваи диаметром 30 мм, длиной 350, 650, 1000 мм).

Программой экспериментов было предусмотрено:

1) исследование изменения давлений в скелете грунта и поровой воде, тиксотропное упрочнение глинистых грунтов вокруг свай после их погружения и изменение несущей способности свай во времени;

2) исследование осадок ленточных свайных фундаментов

вразличных грунтовых условиях;

3)определение напряжений под ростверками и их роль в не­ сущей способности;

4)исследование раопределения сил трения по боковой поверх­ ности и сопротивления острия свай при их работе в составе свайных фундаментов, распределения нагрузки между сваями;

5)определение зон деформации грунта и распределения на­ пряжений в активной зоне свайных фундаментов.

Одним из основных условий при всестороннем изучении ха­ рактера работы свайных фундаментов является выбор площадок с однородными грунтами значительной мощности, что позволяет обобщить результаты исследований и избежать неправильных выводов. Специальные экспериментальные площадки А и В представлены четвертичными суглинками и глинами мягкопла­ стичной консистенции мощностью 12 м. Ниже залегают водонасыщенные пески, гравийно-галечниковые отложения, подсти­ лаемые коренными породами.

Результаты лабораторных исследований образцов глини­ стых грунтов, отобранных с интервалами через 1 м на глубину до 12 м, приведены в табл. 1.

С целью исследования работы свай и свайных фундаментов в водонасыщенных глинистых грунтах мягкопластичной конси­ стенции экспериментальные сваи были приняты длиной 5—8 м.

Гидрогеологические исследования показали, что на весь пе­ риод экспериментов уровень грунтовых вод находился на 0,15 м ниже поверхности площадки, что позволило проводить опыты в одинаковых условиях.

Площадка Б сложена слоем суглинков различной консистен­ ции. С поверхности до глубины 5,5—7 м залегают аллювиально­ делювиальные суглинки, консистенция которых изменяется от полутвердой до тугопластичной, а на глубине 4—5 м суглинки находятся в текучепластичном и текучем состоянии. Под слоем аллювиально-делювиальных суглинков расположены моренные суглинки тугопластичной консистенции с редким включением гравия, мощность слоя в среднем около 7 м. С глубины 13—14 м

залегают галечники с включением глины. Под нижними концами свай на данной площадке залегает суглинок тугопластичной консистенции. Грунтовые воды находятся на глубине 2,2—3 м от поверхности.

Основные физико-механические характеристики грунтов при­ ведены в табл. 2.

В лаборатории опыты проводились в грунтовом лотке .разме­ ром в плане 1,4—2 м и высотой 2 м. Основанием служил одно-

У150 f ISOУ150 У 150^ 150^ 150 ° 15о\ 150 J

At п$ Щ

родный пылеватый песок, полученный в .результате просеивания на наборе сит. В лоток песок укладывали слоями по 10 см, за­ тем уплотняли. Плотность песка контролировали по величине объемного веса грунта. Рабочее значение объемного веса было принято 1,75—1,8 г/м3. В связи с тем что в процессе эксперимен­ тов грунт уплотняется и изменяется влажность, после каждой серии опытов грунт из лотка извлекали, затем вновь укладыва­ ли, уплотняли до необходимого объемного веса и одновременно увлажняли до первоначального значения (16—-17%). Это поз­ волило провести все опыты в грунте одинаковой плотности и влажности и тем самым получить более достоверные результаты.

ïï’ïï

сечением 25X25 см, длиной 6,5 м; Ао — сваи сечением 30X30 см, длиной 9 м; 1—Î ! —номера мессдоз общего давления; tfiie — мессдозы норового давле­ ния; Mi- 9 — глубинные марки