31. Выбор типа, способа погружения и размера (длины и поперечного сечения) свай

Поиск оптимального типоразмера свай предусматривает изменение глубины заложе­ния подошвы ростверка, перебор свай различной длины и поперечного сечения, за­бивных и изготавливаемых (различными способами) с выполнением всех расчетов, предусмотренных действующими нормативами.

Выбор конструкции и типа свай (является важнейшим этапом проектирования) про­изводится в соответствии с требованиями и указаниями, приведенными в п.2.1-2.11 СНиП 2.02.03-85 и на рисунке 4.4, с учетом:

а) инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки; б) величины и характера нагрузок, передаваемых от сооружения фундаментам; в) чувствитель­ности сооружения к общим и неравномерным осадкам и крену; г) возможности пог­ружения или изготовления рассматриваемого вида свай до желаемой глубины; д) деформативности основания рассматриваемого вида свай; е) возможности и характера коррозии; ж) легкости и простоты эксплуатации; з) условий производства работ, сро­ков работ, усилий в сваях при погружении, влияния погружения сваи на соседние сваи и сооружения и т. д.; и) технико-экономических показателей сравниваемых вариан­тов свайных фундаментов в конкретных условиях площадки, начальной стоимости, долговечности и эксплуатационных расходов.

В качестве материала для свай используют железобетон, металл и дерево. К материа­лам предъявляются повышенные требования (класс бетона не ниже В15, а класс рабо­чей арматуры AI)

Глубина погружения свай часто оказывается очевидной из условий залегания грунтов (ИГУ). Поэтому рассмотрение инженерно-геологических материалов обычно дает до­статочные данные для выбора типа, длины и материала свай (см. рис. 4.4).

Сборные ж/б сваи являются одним из самых распространенных фундаментов под но­вые здания повышенной этажности из-за уверенности в качестве изготовления ство­ла свай и сравнительно невысокой стоимости.

Конструкции забивных призматических ж/б сплошного сечения свай рекомендуется принимать в соответствии с ГОСТ 19804-74 (СЗ-20 ... С16-40, длина 3 ... 16 м, сечение от 20x20 до 40x40 см).

В общем случае длина свай обуславливается (l_Св=hо+Н+h_загл): положением выбранно­го несущего слоя, высотным положением ростверка и видом сопряжения ростверка со сваей (ho=5…30 см), величиной заглубления в несущий слой грунта h_3arл (h_загл ми­нимальная принимается 0,5 м в крупнообломочные грунты, гравелистые, крупные и средней крупности песчаные и глинистые грунты с Il<0,1 и не менее 1 м в осталь­ные грунты). Окончательная длина свай уточняется расчетами несущей способности по грунту (Fd1) (Блок 6).

Длина висячих свай должна в 2 — 3 раза превышать ширину ростверка.

Залегающие сверху слабые грунты (глинистые в текучепластичном, текучем состоя­нии, торфы, насыпные грунты, рыхлые пески) необходимо обязательно прорезать и острие сваи заглублять в плотные грунты (морены, пески плотные и средней плот­ности, глинистые грунты тугопластичной и ниже консистенции, крупнообломочные).

При наличии на глубине 10-15 м скальных пород и малосжимаемых грунтов (основ­ных морен, плотных песков и др. Е≥50 МПа) почти всегда целесообразно применение свай-стоек.

Для одного здания или сооружения желательно назначать сваи одного размера.

При определении числа висячих свай необходимо иметь в виду, что экономически поч­ти всегда более рентабельно принимать фундамент с меньшим числом более длинных свай, чем с большим числом свай меньшей длины.

Выбирая конструкцию свай, нужно учитывать величину и вид нагрузок и условия погружения в различные грунты.

При слабых грунтах более целесообразно применение наряду с ж/б сваями квадрат­ного сечения свай-оболочек с закрытым или открытым нижним концом, специаль­ной пирамидальной формы.

При глинистых грунтах целесообразно использовать сваи-оболочки небольших диа­метров с закрытым нижним концом, погружаемые молотами.

В случае чередования в толще слабых грунтов с относительно тонкими прослойками очень плотных грунтов (когда они вследствие малой мощности не могут быть приня­ты в качестве опорных слоев) может оказаться наиболее целесообразным применение свай, изготавливаемых в грунте (буровых или набивных свай, в том числе и с уширениями в слоях плотных грунтов).

При глубоком залегании плотных слоев грунта рекомендуется применять сваи с уши­ренной пятой, устраиваемой механическим разбуриванием, камуфлетированием, уп­лотнением забоя скважины.

При наличии в верхних слоях глинистых грунтов от твердой до мягкопластичной консистенции, а также твердых и пластичных супесей могут оказаться рациональны­ми буронабивные сваи с уширением в верхней части, а при наличии песков или туго- пластичных глинистых грунтов — сваи с забивными оголовками.

Выбор материала свай определяется гидрогеологическими условиями и местными особенностями строительства.

Основным материалом для забивных свай является железобетон (ж/б). Ж/б сваи при­меняются независимо от УПВ в любых грунтах при отсутствии включений валунов (менее 15-20%). Они бывают: сплошные, квадратные, пустотелые, круглые с открыты­ми и закрытыми нижним концом формы (пирамидальные, с уширениями и др.).

Поперечное сечение сваи (квадратное, прямоугольное, круглое и др.) обычно уста­навливается в соответствии с действующими ГОСТами в зависимости от длины сваи (от 20x20 до 40x40 см с интервалом через 5 см), характеристики прорезаемых грун­тов, грунтов, залегающих ниже концов сваи, передаваемой на них нагрузки.

Меньшие сечения принимаются при передаче малых нагрузок и при наличии под нижними концами скальных и крупнообломочных грунтов, плотных песчаных и гли­нистых грунтов.

Большее сечение сваи по грунтовым условиям может быть принято для свай, нижние концы которых опираются на грунты средней плотности, а также при большой мощнос­ти слабых грунтов в целях увеличения боковой поверхности. Иногда применяют увели­ченные сечения свай при небольшой длине (при наличии больших сосредоточенных нагрузок от колонн и плотных грунтов под нижними концами), что позволяет умень­шить количество свай и размеры ростверка. Несущая способность свай по грунту (Fd^ зависит от ряда факторов, главным из которых является метод погружения. В таблице 4.1 даны рекомендуемые методы погружения свай в зависимости от грунтовых условий. Наиболее широкое применение на объектах промышленного и гражданского строитель­ства получил ударный способ (забивка молотами). Молоты, используемые для погруже­ния свай, по конструктивным особенностям подразделяются на механические, паровоз­душные одиночного действия, дизельные штанговые и трубчатые, вибропогружатели.

Главным определяющим параметром молота простого действия является масса удар­ной части (m1) молота двойного действия и вибромолота — энергия удара (Ed). На объектах жилищно-гражданского строительства наибольшее применение находят дизельные молоты (штанговые и трубчатые).

Выбрать молот (в первом приближении) можно по коэффициенту применимости мо­лота К — отношению массы ударной части молота (mi) к массе сваи (п-12), которое должно быть для штанговых дизель-молотов и молотов одиночного действия не ме­нее 1,5 при плотных грунтах, 1,25 при грунтах средней плотности и 1 при слабых водонасыщенных грунтах.

Окончательный выбор молота для забивки свай устанавливают следующим образом:

1. определяют минимальную энергию удара молота Eh, кДж (Eh=0,045 N, где N — расчетная нагрузка на сваю, кН);

2. проверяют, чтобы расчетная энергия удара молота Ed>Eh, кДж;

3. принятый тип молота с Ed, должен удовлетворять условию (m1+m2+m3)/Ed≤K (m1 — масса молота, т, m2 — масса сваи с наголовником, т, mз — масса подбабка, т), К — коэффициент применимости молота (приведен в таблице 4.3).