Конструкция и область применения фундаментов с низким и высоким свайным

ростверком.

Требования норм проектирования к размещению свай в ростверках.

Классификация свай.

Конструкция свай.


Тема №

2. Свайные фундаменты

правил по проектированию и строительству
"Проектирование и устройство свайных фундаментов"
(одобрен постановлением

Госстроя РФ от 21 июня 2003 г. N 96)
ГОСТ 19804-91 Сваи железобетонные. Технические условия
ГОСТ 19804.2-79* Сваи забивные ж.б. цельные сплошные квадратного сечения с поперечным армированием ствола с напрягаемой арматурой. Конструкция и размеры
ГОСТ 19804.3-80* Сваи забивные железобетонные квадратного сечения с круглой полостью. Конструкция и размеры
ГОСТ 19804.4-78* Сваи забивные железобетонные квадратного сечения без поперечного армирования ствола. Конструкция и размеры
ГОСТ 19804.5-83 Сваи полые круглого сечения и сваи-оболочки железобетонные цельные с ненапрягаемой арматурой. Конструкция и размеры
ГОСТ 19804.6-83 Сваи полые круглого сечения и сваи-оболочки железобетонные составные с ненапрягаемой арматурой. Конструкция и размеры

РОСТВЕРКОМ
Свая - это стержень, находящийся в грунте и передающий на

него нагрузку от сооружения.
Ростверк - это объединяющая сваи плита.

По расположению плиты ростверка

1. C низким ростверком (НСР);

2. C высоким ростверком (ВСР);

грунт только вертикальные нагрузки.

Горизонтальные нагрузки передаются на

грунт через боковые грани плиты ростверка.

котловане.

Область применения НСР:
а) на реках с тяжелым ледовым режимом для

обеспечения нормального пропуска ледохода (исключается прямое воздействие льдин на сваи);
б) по условиям обеспечения лесосплава или пропуска селевых потоков;
в) при необходимости заглубления свай ниже зоны интенсивного истирающего воздействия перемещающихся наносов из песчаных и гравийно-галечниковых грунтов;
г) для устоев на косогорах;
д) когда плиту нельзя располагать над грунтом или поверхностью воды по эстетическим требованиям.

Вывод: 1) фундаменты с НСР рекомендуются в виде исключения;
2) подавляющее большинство русловых опор больших мостов в РФ и за рубежом построены и строятся с высокорасположенной плитой.

водотока. При этом величина "h" заглубления недостаточна для передачи горизонтальной

нагрузки на грунт.
На суходоле подошва плиты ВСР располагается не менее 0,5 м от поверхности грунта после планировки.

способностью и жесткости затраты труда и материалов на возведение ВСР

меньше;
б) отпадает необходимость разработки котлована ниже уровня воды;
в) вместо дорогого шпунтового ограждения используются перемычки разных конструкций;
г) вместо монолитных плит возможны сборные из ж.б.;
д) уменьшается местный размыв дна у опор;
е) применение наклонных свай и оболочек позволяет получить фундаменты, равные по жесткости фундаментам с заглубленной плитой.

СНиП 2.05.03-84. "Мосты и трубы". гл. 7 "Основания и фундаменты".
-

СНиП 2.02.03-84. Свайные фундаменты

Между вертикальными 3….6 dсв

b

а

Не менее 3dсв (для стоек не менее 1,5 dсв)

Не менее 1,5dсв

между наклонной и
вертикальной3….6 dсв

1. Расстояние между осями висячих свай в плане должно быть:
в уровне острия свай - не менее 3dсв,
где dсв - диаметр или сторона квадратного сечения сваи;
- в уровне подошвы плиты - не менее 1,5dсв.
Расстояние между осями свай-стоек в уровне острия сваи (ОС) - не менее 1,5dсв.

2. Расстояние в свету между сваей и вертикальной гранью плиты ростверка:
- не менее 25 см;
- при сваях-оболочках диаметром свыше 2 м - не менее 10 см.

0,25 м

Не менее 0,25 м

- не менее 2dсв ;
- ж.б. сваи при d

0,6 м - > 2dсв ;
- ж.б. сваи при d > 0,6 м - > 1,2 м.
Б) с выпуском арматуры:
а - заделка арматурных стержней
а>30 см для периодической арматуры;
а>40 см для гладкой арматуры.

расчету;
- из бетона - армирование выполняется конструктивно в его нижней

части в промежутках между сваями.

Площадь поперечного сечения стержней арматуры вдоль и поперек оси моста не менее 10 см на 1 п.м ростверка.

Тампонажный слой бетона, уложенного подводным способом, запрещается использовать в качестве рабочей (несущей) части ростверка.

Слой бетона над головой сваи должен быть не менее 50…75 см. При этом он проверяется расчетом. При недостатке сопротивления бетона укладываются 1-2 арматурных сетки.

концы, д.б. не менее:
- в крупнообломочные грунты, гравелистые, крупные и

средней крупности пески и глинистые грунты с JL < 0,1 - не менее 0,5 м;
в прочие грунты - не менее 1 м.

Глубина забивки свай от уровня дна после размыва или уровня срезки грунта (дна котлована) - не менее 4 м (для постоянных мостов).

сваи-стойки;
висячие;
уплотнения;
трения
Б - по способу заглубления или устройства

свай в грунте
изготавливаемые заранее и погружаемые в готовом виде;
изготавливаемые в проектном положении;
комбинированные
В - по материалу:
деревянные, бетонные, ж.б., стальные,
грунтовые (песчано-гравийные), комбинированные.

Сваи-стойки передают нагрузку на грунт в основном нижним концом на малосжимаемые грунты (скальные, крупнообломочные с песчаным заполнителем, твердые глины).
Висячие сваи передают нагрузку на любые грунты нижним концом и за счет сил трения по боковой поверхности.

многогранные;
- квадратные; - трубчатые;
- прямоугольные; - крестовые;
- треугольные; - и т.д.
2. по форме

продольного сечения:
- цилиндрические (призматические);
- конические;
- пирамидальные;
- с рифленой поверхностью.
3. по характеру действующего усилия:
- сжатые;
- растянутые;
- изгибаемые.
4. по расположению в фундаменте:
- вертикальные;
- наклонные.
5. по способу погружения:
- забивные;
- завинчиваемые;
- вибропогружаемые;
- погружаемые в лидерные скважины.

(тип. проект инв. №1241/2 изг. на ж.б. заводах).
Сваи-оболочки (тип. проект

инв. №1241/2 изг. на ж.б. заводах).
Колодцы-оболочки.

Железобетонные трубчатые сваи

2. Теоретический метод определения несущей

способности сваи
3. Испытание свай статическими нагрузками
4. Испытание свай динамическими нагрузками

Несущая способность сваи – наибольшее силовое воздействие, которое может воспринять свая. Зависит от прочности материала сваи и несущей способности грунтов, в которые она погружена.

Определяют:
- несущую способность сваи по материалу;
- несущую способность сваи по грунту

при действии центрально приложенной вдавливающей силы слагается из сопротивления грунта

σ0 под ее нижним концом и сопротивления грунта σб по боковой поверхности сваи

Массив грунта, окружающий сваю, в котором возникают
перечисленные напряжения (σ0, σб и τ)
называют активной зоной.

грунта вдоль боковой поверхности и сопротивления грунта под торцом;
2. Метод

пробных статических нагрузок –
по графикам зависимости осадки от нагрузки и осадки во времени; нагрузка на сваю передается домкратами.
3. Динамический метод – несущая способность сваи определяется в зависимости от погружения сваи от одного удара молота.

В расчетах несущую способность сваи следует принимать наименьшую из трех значений:
по условию сопротивления грунта основания (несущая способность сваи "по грунту");
по условию сопротивления материала сваи (несущая способность сваи "по материалу");
по возможностям сваебойной техники, имеющейся у строителей.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СВАЙ

ф-ты").
Свай-стоек



Висячих свай


с -

коэффициент условий работы сваи в грунте;
n- коэффициент надежности сооружения;
R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, (тс/м2),;
A - площадь опирания на грунт сваи, м2,
u - наружный периметр поперечного сечения сваи, м;
fi - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, (тс/м2);
hi - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;
cR, cf- коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи;

(п. 4.10 СНиП "Свайные ф-ты").
Fd

= c 1 c1 + 2 2 h2 )A + u fi (h - d),

с- коэффициент условий работы, зависящий от вида нагрузки, действующей на сваю, и грунтовых условий;
1, 2 - безразмерные коэффициенты, зависящие от расчетного значения угла внутреннего трения грунта в зоне , слое грунта толщиной, равной d);
c1 - расчетное значение удельного сцепления пылевато-глинистого или параметр линейности песчаного грунта в рабочей зоне, (тс/м2);
2 - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше лопасти сваи;
h1 - глубина залегания лопасти сваи от природного рельефа, м;
A - проекция площади лопасти, м2,
fi - расчетное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола винтовой сваи, (тс/м2),
u - периметр ствола сваи, м;
h - длина ствола сваи, погруженной в грунт, м;
d - диаметр лопасти сваи, м.

целью проверки соответствия несущей способности свай расчетным нагрузкам, установленным в

проекте свайного фундамента.

Испытания свай статической и динамической нагрузками следует производить, соблюдая требования ГОСТ 5686-94


Для определения несущей способности свай по результатам полевых исследований для каждого здания или сооружения должно быть проведено не менее:
- статических испытаний свай и свай-штампов 2
- динамических испытаний свай 6
- испытаний грунтов эталонной сваей 6
- испытаний свай-зондов 6
- испытаний статическим зондированием 6

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СВАИ ПО ДАННЫМ ИСПЫТАНИЯ НАГРУЗКОЙ

зданий или сооружений, на расстоянии не более 5 м и

не менее 1 м от выработок, из которых отобраны монолиты грунтов для лабораторных испытаний и где выполнено статическое зондирование. Испытания должны быть выполнены на участках, где выявлены слабые грунты, а также грунты, характерные для данной площадки.

Испытания свай в связных грунтах следует производить после того, как закончатся процессы упрочнения грунтов
в супесях – 5 суток;
в суглинках – 15 суток;
в глинах – 25 и более суток.
Несущая способность сваи за это время может повыситься в 1,5-6,0 раз.
В песках: в пылеватых, мелких песках, особенно, если есть примеси коллоидных частиц характерно то же явление.
Чистые пески – в них несущая способность сваи с течением времени уменьшается (процесс разупрочнения занимает 2-3 суток после погружения сваи).

балка;
4 – домкрат 150-200 т
5 – домкратный столик;
6 – испытываемая

свая
7 – реперная система с прогибомерами

Схема установки для испытания сваи статической нагрузкой:

(осадки, выхода, горизонтального перемещения) сваи или отдельных ее элементов (нижнего

конца и ствола для эталонной сваи типов II и III) от нагрузки и измерения деформации во времени по ступеням нагружения

сваи. В этот момент в грунте будут преодолены сопротивления сдвигу

у боковой поверхности ствола, а также значительно разовьются области предельного равновесия ниже подошвы сваи

Несущую способность Fd (тc), свай по результатам их испытаний вдавливающей, выдергивающей и горизонтальной статическими нагрузками следует определять по формуле




с - коэффициент условий работы;
Fu,p- нормативное значение предельного сопротивления сваи, кН (тc);
g - коэффициент надежности по грунту.

вибрационной) нагрузкой проводят забивными сваями для проверки возможности погружения свай

на намечаемую глубину, для оценки несущей способности сваи, определяемой по значению отказа, а также для относительной оценки однородностей грунтов по их сопротивлению погружению.
Для полевых испытаний грунтов динамическими нагрузками с помощью натурных свай применяют то же оборудование, что было использовано для забивки сваи.

забивке сваи - подсчеты количества ударов молота на каждый метр

погружения и общего количества ударов, а на последнем метре - на каждые 10 см погружения;
- при вибропогружении сваи - подсчеты времени на каждый метр погружения, а на последнем метре - времени на каждые 10 см погружения;
- определение отказов сваи при забивке после "отдыха", т.е. после перерыва между окончанием забивки и началом добивки.

Продолжительность "отдыха" устанавливается
в зависимости от состава, свойств и состояния прорезаемых грунтов и грунтов под нижним концом сваи, но не менее:
3 сут - при песчаных грунтах, кроме водонасыщенных мелких и пылеватых;
6 сут - при глинистых и разнородных грунтах.

В процессе испытания ведут журнал испытания.
Результаты испытаний оформляют в виде графиков изменения отказов по глубине и зависимости общего количества ударов от глубины забивки сваи

погружение сваи в грунт и ее несущей способностью.
За отказ сваи

принимают среднюю глубину погружения от одного удара молотом или глубину погружения от работы вибропогружателя за 1 мин, выраженные в сантиметрах .
При забивке сваи энергия удара (Еd) молота расходуется на сопротивление грунта погружению сваи и на непроизводительные потери – нагрев, трение в механизме, упругие деформации ствола сваи и грунта и пр.
Если от одного удара молота погружение (отказ) сваи равен Sa, то
Ed=Fu· Sa+ Eпот
- Fu - предельное сопротивление сваи;
- Sa-отказ от одного удара (перемещение сваи);
- Eпот- непроизводительные потери энергии
- Ed – расчетная энергия удара (для дизель молотов (0,9HхQ)

коэффициент, принимаемый зависимости от материала сваи, (тс/м2);
A - площадь, поперечного

сечения ствола сваи , м2;
M -коэффициент, принимаемый при забивке свай молотами ударного действия равным единице, а при вибропогружении свай - в зависимости от вида грунта под их нижними концами;
Ed -расчетная энергия удара молота, (тcм), или расчетная энергия вибропогружателей;
Sa -фактический остаточный отказ, равный значению погружения сваи от одного удара молота, а при применении вибропогружателей - от их работы в течение 1 мин, м;
m1 - масса молота или вибропогружателя, т;
m2 - масса сваи и наголовника, т;
m3 - масса подбабка (при вибропогружении свай m3 = 0), т;
m4 - масса ударной части молота, т;
 - коэффициент восстановления удара; при забивке железобетонных свай молотами ударного действия с применением наголовника с деревянным вкладышем 2 = 0,2, а при вибропогружателе 2 = 0;

обеспечивается несущая способность сваи
Отказ должен измеряться с точностью до

0,2 мм. Практически трудно замерить отказ от одного удара с такой точностью. Поэтому при забивке замеряют погружение сваи от нескольких ударов, называемых залогом. Обычно для дизель-молотов принимают залог равным 10 ударам.