11.2.5. Особенности работы свай, изготовленных в грунте

Способ изготовления набивных свай влияет на сопротив­ление их вдавливающей нагрузке. Сопротивление сдвигу боковой поверхности свай по грунту зависит от того, происходит ли при образовании полости для сваи уплотнение грунта или, на­оборот, разуплотнение. В общем случае несущая способность набивных свай, работающих на вдавливающую нагрузку, как и забивных свай, вычисляется по формуле (11.4). Различие за­ключается в определении коэффициентов условий работы и расчетного сопротивления грунта R под нижним кон­цом сваи.

Коэффициенты условий работы сваи в грунте и условий работы грунта под нижним концом набивных свай прини­мают равными 1. При бетонировании сваи подводным способом

*Временные технические указания по устройству фундаментов гражданских зданий и сооружений в Ленинграде и его пригородных районах: ВТУ 401-01-388-71. Л., 1972.

Таблица 11.5. Значения коэффициента ɣ_cf

Виды свай и способы их изготовления	Значения ɣcf
	Песок	Супесь	Суглинок	Глина
Изготовленные с забивкой инвентарной (извлекаемой) трубы с наконечником	0,8	0,8	0,8	0,7
Виброштампованные	0,9	0,9	0,9	0,9
Буронабивные, в т.ч. с уширенной пятой, бетонируемые: при отсутствии воды в скважине под водой или под глинистым раствором	0,7 0,6	0,7 0,6	0,7 0,6	0,6 0,6
Жесткими бетонными смесями, укладываемыми с помощью глубинной вибрации	0,8	0,8	0,8	0,7
Буронабивные, полые, устраиваемые при отсутствии воды в скважине с помощью вибросердечника	0,8	0,8	0,8	0,7
Сваи-оболочки, погружаемые виброванием с выемкой грунта	1,0	0,9	0,7	0,6
Сваи-столбы	0,7	0,7	0,7	0,6
Буроинъекционные с опресовкой давлением 200…400 кПа (2…4 атм)	0,9	0,8	0,8	0,8

ɣ_cR=0,9, при камуфлетных сваях ɣ_сR=1,3. Коэффициент условий работы грунта по боковой поверхности свай, изготовленных в грунте, ɣ_cf обычно принимают по табл. 11.5.

Расчетное сопротивление грунта R под нижним концом набивных свай для пылевато-глинистых грунтов принимают по табл. 7 СНиП 2.02.03-85, а для песчаных и крупнообломочных грунтов определяют исходя из предельного равновесия массива грунта под сваей.

Учёт слоя сильносжимаемого грунта, находящегося в пределах длины сваи

Иногда свайные фундаменты (рис. 11.14) делают с целью прорезки слоев слабых грунтов (заторфованных, илов и др.). Поскольку часть нагрузки, приходящейся на сваи, передается на грунты их боковой поверхностью, вокруг сваи возникает напряженное состояние. Следовательно, и в слое сильносжимаемого слабого грунта также возникнут напряжения. Если эти напряжения приведут к деформации грунта в вертикальном направлении, то слои грунта, расположенные над слоем слабого грунта, станут перемещаться вниз вместе со сваей. Такие перемещения обязательно будут меньше осадки сваи при ее загрузке. Если разность между осадкой сваи и осадкой верхних слоев грунта будет больше сдвиговой осадки или равна ей, то сопротивление сдвигу боковой поверхности свай по грунту полностью реализуется. Если же указанная разность будет меньше сдвиговой осадки, то сопротивление сдвигу боковой поверхности сваи по грунту верхних слоев в полной мере развиться не сможет. В порядке первого приближения такое сопротивление можно принять

f_r= k_rf (11.15)

где k_r-коэффициент снижения сопротивления сдвигу боковой поверхности сваи по грунту; f- сопротивление сдвигу боковой поверхности сваи по грунту, принимаемое по табл. 11.3.

Используя решение задачи Р. Миндлина о рапределении напряжений в массиве грунта от силы, приложенной в точке внутри него, Д. Пати путем интегрирования нашел значения вертикальных напряжений в грунте около сваи трения. Эти напряжения, показанные на рис. 11.14 в виде эпюр, определяются

σ_f= αf_r

где α- коэффициент, зависящий от отношения расстояния между рассматриваемой точкой и осью сваи r к радиусу сваи r_p и отношения глубины залегания кровли слоя слабого грунта h_z к радиусу сваи r_p (табл. 11.6); f_r- сопротивление сдвигу боковой поверхности сваи по грунту верхних слоев с учетом снижения трения.

Применительно к методу послойного суммирования осадка поверхности слоя сильносжимаемого грунта около сваи может быть найдена по выражению

S_b=0,8αf_rh_b/E_b

где h_b и E_b – толщина слоя и модуль деформации слабосжимаемого грунта.

Таблица 11.6. Значения коэффициента α

hz/rp	При r/rp
	1	2	3	4	5	6
5	1,121	0,429	0,237	0,150	0,099	0,082
10	1,147	0,461	0,286	0,202	0,150	0,118
20	1,150	0,469	0,298	0,218	0,171	0,140
30	1,151	0,471	0,300	0,221	0,173	0,143

Подставив в это выражение значение f _r, получаемое по формуле (11.15), получим:

s_b=0,8αk_rfh_b/E_b.

Сумма s_b и сдвиговой осадки s_s, умноженной на коэффициент k_r, не должна быть больше предельно допустимой осадки свайного фундамента s_u. Следовательно, можно принять

s_b+k_rs_s=s_u.

Подставив в это выражение найденное значение s_b с учетом (11.15) и решив это уравнение относительно k_r, получим:

k_r=s_uE_b/(0,8αfh_b+s_sE_b). (11.16)

Зная k_r и f, по формуле (11.15) находим сопротивление сдвигу верхней части боковой поверхности свай по грунту. Если по выражению (11.16) значение k_r оказывается больше единицы, это будет означать, что осадка поверхности слоя слабого грунта мала и уменьшать значение f не следует. С учетом коэффициента k_r<1, находят расчетное сопротивление сдвигу боковой поверхности сваи по грунту для всех слоёв, расположенных выше слоя сильносжимаемого грунта. Все остальные расчеты выполняют, руководствуясь формулой (11.4).

Когда k_r меньше 1, то даже испытание свай статистической нагрузкой не может дать правильного значения их несущей способности, так как осадка s_b нарастает медленно.

Если слой слабого грунта залегает около нижнего конца сваи, возможен выпор грунта вверх из-под нее. В связи с этим сваю погружают на глубину, равную трем-четырем размерам ее поперечного сечения ниже подошвы слоя слабого грунта.