Содержание, карта.

Устройство свайных оснований и фундаментов


Лекция 7. Устройство свайных оснований и фундаментов.

7.1. Область применения и виды свай.

Свайные фундаменты широко применяют в жилищном и промышленном строительстве, а также при возведении специальных сооружений. По сравнению с ленточными и столб­чатыми свайные фундаменты более экономичны. Они позволяют умень­шить объем земляных работ на 70...75%, расход бетона на 25...30%, сни­зить трудозатраты на возведение фун­даментов в 1,5...2 раза.

Сваи широко используют также для повышения несущей способности слабых грунтов, ограждения котлова­нов и траншей с вертикальными стен­ками при разработке грунта, создания водонепроницаемых перемычек.

По характеру работы в грунте различают:

  • сваи-стойки, прореза­ющие всю толщу слабых грунтов и передающие нагрузку от сооружения на прочные мало сжимаемые грунты своей нижней частью;

  • висячие сваи, не достигающие прочных грунтов и передающие нагрузку от сооружения на слабые грунты за счет сил трения поверхности сваи об грунт.

В зависимости от материала сваи бывают: деревянные, металлические, бетонные, железобетонные, грунтобетонные, песчаные.

Железобетонные сваи изготовляют сплошными, полыми и в виде оболочек. Сплошные и полые сваи могут быть прямоугольного, квадратного и круглого сечения с заостренным нижним концом. Полые сваи диаметром до 800 мм называют трубными, а более 800 мм – сваями-оболочками.

Металлические сваи изготовляют из стальных прокатных профилей (шпунтов) или труб, заостренных к низу.

По способу изготовления сваи разделяют на следующие виды:

  • погружные, предварительно изготовленные на по­верхности земли и внедренные затем в грунт с использованием различных методов;

  • набивные сваи, изготовленные на месте строительства путем заполнения скважин бетонной смесью (после установки арматурных каркасов), песком или грунтобетонной массой.

7.2. Погружение предварительно изготовленных свай

Доставленные на строитель­ную площадку с баз стройиндустрии или производственно-технологической комплектации сваи раскладывают в зоне свайного поля с расчетом на­иболее удобной подачи их к сваебой­ным установкам.

Порядок складирования свай, раз­бивка свайного поля на захватки и очередность погружения свай опре­деляет ППР.

До начала погружения свай вы­полняют планировку участка, геодези­ческую разбивку сооружения с закреп­лением осей рядов свай. В процессе подготовительных работ осуществля­ют пробное погружение сваи с сече­нием, аналогичным запроектирован­ному, и испытывают ее для опре­деления несущей способности. На ос­новании пробных погружений в необ­ходимых случаях в проект вносят коррективы. В качестве пробных свай могут применяться обычные или спе­циальные инвентарные сваи много­кратного использования.

Технологический процесс погруже­ния сваи состоит из следующих операций: подтаскивание сваи к свае­бойной установке; подъема сваи, закрепление ее в направляющих уст­ройствах; погружение до проектной отметки или «отказа», который измеряют глубиной погружения сваи за минуту, определяемой на основе пред­варительного проведения статических или динамических испытаний кустов свай.

Предварительно изготовленные сваи погружают в грунт ударом, вибрацией, вдавливанием или исполь­зуют комбинацию этих методов.

Ударный метод. Основан на забив­ке свай механическими молотами, паровоздушными и дизель-молотами, которые подвешивают к сваебойным агрегатам (копрам) или мобильным установкам, имеющим механизмы подтаскивания, установки и выверки свай. Для погружения наиболее рас­пространенных в жилищном и про­мышленном строительстве свай длиной до 10 м применяют самоходные сваебойные установки на базе кранов, тракторов, автомобилей и экскавато­ров, которые отличаются высокой мо­бильностью и маневренностью (рис. 7. 1).

Рис.7.1. Сваебойная установка на базе трактора

  1. трактор; 2 – гидравлические раскосы; 3 – мачта; 4 – рабочий орган (молот, вибромолот и т.л.); 5 – свая; 6 – рама

Механические (подвесные) молоты из-за низкой производительности (10...15 уд/мин) применяют лишь при небольших объемах свайных ра­бот.

Паровоздушные молоты бывают одиночного и двойного действия. Паровоздушные молоты двойного дей­ствия снабжены золотниковой коробкой, что обеспечивает движение порш­ня в цилиндре вверх и вниз под действием пара или воздуха. При дви­жении вниз к силе воздействия пара прибавляется собственный вес порш­ня, что увеличивает мощность погру­жающего удара.

Дизель-молоты по сравнению с па­ровоздушными молотами отличает бо­лее высокая производительность.

Различают штанговые и трубчатые дизель-молоты.

Ударной частью штанговых дизель-молотов является подвижной цилиндр, открытый снизу и перемещающийся в направляющих штангах. При падении цилиндра на неподвиж­ный поршень в камере сгорания от сильного сжатия воспламеняется смесь воздуха и подаваемого туда топ­лива. Образующиеся при этом газы подбрасывают цилиндр вверх. Падая, снова цилиндр осуществляет новый удар и цикл повторяется.

В трубчатых дизель-молотах принцип действия тот же, только ударной частью является под­вижной поршень, а неподвижный ци­линдр служит направляющей кон­струкцией

Производительность штанговых дизель-молотов 50...60 уд/мин, у труб­чатых - 47...55 уд/мин.

Вибрационный метод. Предусмат­ривает использование вибропогружа­телей (рис.7,1,а), представляющих собой электромеханическую машину вибрационного действия, которую под­вешивают к мачте сваепогружающей установки и соединяют наголовником со сваей. Под влиянием вибрации коэффициент внутреннего трения и си­ла сцепления грунта уменьшаются, что позволяет свае под действием собственного веса и веса вибропо­гружателя входить в грунт.

При вибрационном погружении в глину или тяжелый суглинок под ниж­ним концом сваи образуется пере­мятая глинистая подушка, которая снижает (до 40%) несущую спо­собность сваи. Для устранения этого явления остающиеся до проектной отметки 150...200 мм сваи погружают ударным методом.

Виброударное погружение. Осно­вано на совместном воздействии на сваю вибрации и удара. Для этой цели используют вибромолоты, среди которых наибольшее распространение получили пружинные вибромолоты (рис. 7.2,б). Они имеют два вала с дебалансами, вращающимися в раз­ном направлении и создающие коле­бательные движения по вертикали. Валы укреплены на ударнике с бойком. Так как зазор между бойком и сваей меньше амплитуды колебаний ударни­ка, то боек периодически ударяет по наковальне наголовника сваи.

Вибромолоты погружают в грунт сваи быстрее, чем вибропогружатели, и при этом не требуется исполь­зовать на последнем этапе ударный метод погружения.

Рис.7.2. Схема вибропогружателя (а) и вибромолота (б)

1 – электродвигатель; 2 – пригрузочные плиты; 3- пружины; 4 – вибратор;

5 – дебалансы; 6- наголовник; 7 – свая; 8 – ударная часть электродвигателя; 9 – баек;

10 - наковальня

Погружение методом подмыва. Применяют для ускорения процесса погружения тяжелых свай или свай-оболочек. При этом методе грунт разрыхляют и частично вымывают из-под сваи струями воды, вытекающими под давлением из трубок диаметром 38...62 мм, укрепленных на сваях. Расположение подмывных трубок мо­жет быть боковым, когда две или че­тыре трубки находятся по бокам сваи, и центральным, когда один однострунный или многоструйный на­конечник размещен по оси погружа­емой сваи.

В просадочных грунтах применение этого метода недопустимо, так как используемая для погружения свай вода может вызвать просадку грунта.

Погружение свай вдавливанием. Ведут с помощью специальных уста­новок, воздействующих на сваю соб­ственным весом или весом и вибра­цией одновременно. Для погружения свай методом статического вдавли­вания используют агрегат, состоящий из двух тракторов (рис. 7.3,а), один из которых оборудован направляющей рамой, опорной плитой и лебедкой с блоками для подъема свай, а второй - пятитонной лебедкой.

После подъема сваи малой лебед­кой на опорную плиту въезжает пригрузочный трактор с пятитонной лебедкой. С помощью отводных бло­ков усилие от этой лебедки через рабочий канат передается на наго­ловник сваи, который, перемещаясь по направляющим, вдавливает сваю в грунт. Таким методом погружают сваи на глубину до 6 м.

Вибровдавливание более эффек­тивно по сравнению со статическим вдавливанием. Оно основано на одно­временном воздействии вдавливаю­щей нагрузки и вибрации, создавае­мой вибропогружателем. Вибропогру­жатель работает от электрогенерато­ра, смонтированного на тракторе с пятитонной лебедкой (рис. 7.3,6).

Рис. 7.3. Установка для статического вдавливания (а) и вибровдавливания (б) свай

1 - лебедка с тяговым канатом для опускания опорной плиты и подъема наголовника;

2 – растяжка стрелы; 3 – блоки для тягового каната; 4 – рама стрелы; 5 – наголовник сваи с блоками для рабочего каната; 6 – рабочий канат; 7 – лебедка, создающая нагрузку; 8 – опорная плита; 9 – отводной блок рабочего каната; 10 – свая; 11 – лидерная скважина; 12 – двухбарабанная лебедка, создающая нагрузку; 13 – рабочий канат с блоками; 14 – канат с блоками для подъема вибропогружателя; 15 – вибропогружатель

Погружение свай в мерзлые грун­ты. Выполняют различными способами, в зависимости от глубины про­мерзания грунта.

При глубине промерзания до 0,7 м сваи погружают ударным или вибро­ударным методом, но с применением молота повышенной ударной мощ­ности (не менее 18 кН). В остальных случаях предварительно протаивают лунки или пробуривают скважины ди­аметром, близким к диаметру сваи. Протаивание лунок осуществляют электро- или паропрогревом, термобу­рами, а также термохимическим спо­собом.

Погружение свай в многолетнемерзлый грунт ведут с обеспечением максимальной сохранности естествен­ного состояния грунта, так как мерз­лый грунт имеет высокую несущую способность. С этой целью предусма­тривают обязательное смерзание свай с грунтом на всем протяжении эксплу­атации сооружения.

Погружают сваи в предварительно устроенные механическим, тепловым или комбинированным способом сква­жины. Наиболее эффективным яв­ляется способ с использованием па­рового вибролидера, позволяющего оттаивать грунт только в пределах коронки трубы, погружаемой вибри­рованием. Различают три способа по­гружения свай: буроопускной, опуск­ной и бурозабивной.

Буроопускной способ при­меняют как при твердомерзлых (имею­щих температуру ниже 1,5°С), так и при пластичномерзлых грунтах (с тем­пературой до 1,5°С). Сваи погружают в заполненные оттаявшим грунтом скважины, имеющие диаметр, пре­вышающий на 50 мм наибольшее се­чение сваи.

Опускной способ применяют только в твердомерзлых грунтах. Скважины в этом случае пробури­вают паровой иглой, которая создает зону оттаивания грунта значительно большую, чем диаметр сваи.

Бурозабивной способ ис­пользуют только в пластичномерзлых грунтах. В этом случае скважины бурят, а сваи погружают в них ударным или вибрационным методом. Диаметр пробуренных скважин должен быть на 10…20 мм меньше наименьшего размера сечения сваи.

Технологии устройства свайных оснований

Виды свай и свайных оснований:

  1. По технологии изготовления:

    1. Свай заранее изготовленные и погружаемые в грунт различными приемами в готовом виде – забивные сваи.

    2. Сваи, изготавливаемые в проектном положении непосредственно в грунте - набивные сваи.

  2. По материалу:

    1. Деревянные (временные)

    2. Бетонные

    3. ж/б – наиболее распространенные

    4. Металлические (длина 12-25 м)

    5. Комбинированные

  3. По форме поперечного сечения

    1. Квадратные

    2. Прямоугольные

    3. Трубчатые

    4. Круглые

    5. Сваи-оболочки

    6. Сплошного сечения

    7. Постоянного и переменного по длине сечения.

Шпунтовые сваи погружают сплошными рядами свая к сваи.

Металлические шпунтовые сваи соединяются между собой замковыми соединениями. Длина 12-25 м.

Деревянные сваи

Ограниченное применение – временные здания и сооружения и при строительстве деревянных зданиях и сооружений. Длина 2-8 м.

Железобетонные сваи могут быть с обычным армированным квадратным сечением от 20х20 до 60х60 см, длинной 2-16 м, с армированным – с сечение от 25х25 см до 40х40 см длиной 9-20 м.

Трубчатые ж/б сваи наружным диаметром 50-80 см, толщиной стенки 6-10 см, звеньями длинной 4-10 м.

Сваи оболочки используют в промышленном и транспортном строительстве для устройства фундаментов и оснований глубокого заложения. Имеют диаметр 2-14 м, длина секции 4-8 м.

Технология устройства свай, заранее изготовленных (забивные сваи)

Такие сваи погружают в грунт, применяя различные воздействия:

  1. динамические

  2. статические

  3. комбинированные

При динамическом воздействии сваи погружаются:

  1. ударом или забивкой

  2. вибрационным или виброударным способом

Технологический процесс забивки свай включает следующие операции:

  1. разметку мест забивки;

  2. передвижку и установку копра или сваебойного агрегата в месте забивки;

  3. подачу свай к копру (сваебойный агрегат);

  4. подъем и установку ее на месте погружения;

  5. забивка сваи.

В зависимости от расположения свай в основании сооружения и его размеров, а также геологических условиях на строительной площадке используются следующие схемы забивки:

1. рядовая схема забивки

2. спиральная схема забивки

Погружение свай берут по проектной отметке.

Висячие сваи забивают до получения проектного или контрольного отказа.

В процесс забивки сваи входит:

1. установка сваи в проектное положение

2. надевание наголовника на сваю

3. опускание молота и первые удары по сваи с высоты 0,2-0,4 м.

От каждого удара свая погружается на определенную глубину. Со временем глубина забивки практически незаметна и свая погружается в грунт на одну и ту же величину, называемую отказом.

Залог - серия ударов, выполняемых для замера средней величины отказа.

Погружение свай с вибрированием

Для погружения сваи вибрированием используют вибропогружатели, которые подвешивают к мачте свае-погружающей установки и жестко соединяют с наголовником сваи.

Используют в песчаных грунтах, водонасыщенных и пылеватых грунтах.

Низкочастотный вибропогружатель используют для погружения тяжелых железобетонных свай и трубчатых свай диаметром меньше 1000 мм.

Высокочастотный вибропогружатель используют для погружения легких свай массой до 3 т.

Виброударный способ погружения сваи

Погружение осуществляется с помощью вибромолотов при работе вибромолота совместно с вибрационным воздействием на сваю. Периодически опускается ударник, оказывая динамическое воздействие на оголовник сваи.

Набивные сваи

Изготавливают непосредственно в проектном положении путем устройства в грунте скважин и заполнения их бетонной смесью или другими материалами.

Положительные стороны:

  1. Возможность устройства свай различной несущей способностью (до 1000 т) без значительного изменения технологии производства работ.

  2. Работа по устройству сваи не связана с динамическим воздействием на окружающею среду, что позволяет производить работы вблизи или внутри зданий и сооружений.

По технологии устройства различают следующие набивные сваи:

1) буронабивные

2) пневмонабивные

3) вибротромбованные

4) частотромбованные

5) вибронабивные

6) песчаные

7) грунтобетонные

Буронабивные сваи

Особенностью устройства является предварительное бурение скважин до заданной глубины.

Изготовление свай включает следующие операции:

1) пробуривание скважин

2) опускание в скважину обсадной трубы

3) извлечение из скважины осыпавшегося грунта

4) заполнение скважины бетоном отдельными порциями

5) тромбование бетона порциями

6) постепенное увеличение обсадной трубы

В пробуренную до проектной отметки скважину опускают трубу диаметром 25-40 см и загружают бетонную смесь.

После заполнения скважины на глубине около 1 м бетонную смесь тромбуют и медленно поднимают вверх обсадную трубу до тех пор, пока высота смеси в трубе не уменьшится до 0,3-0,4 м.

Недостатки способа:

1) невозможность контролировать плотность и монолитность бетона по всей высоте сваи;

2) возможность размыва несхватившейся бетонной смеси грунтовыми водами.

Армирование сваи производят только в верхней части, где на глубину 1,5-2 м в свежеуложенный бетон устанавливают металлические стержни для их последующей связи с ростверком.

В зависимости от грунтовых условий буронабивные сваи могут устраиваться:

1) сухим способом – без крепления стенок скважины;

2) с применением глинистого раствора;

3) с креплением скважины обсадной трубой.

Наиболее эффективны буронабивные сваи с уширенным основанием (пятой), обладающие большей несущей способностью.

Способы устройства пяты:

1) Распирание грунта усиленными тромбованием бетонной смеси в нижней части скважины.

2) Скважину пробуривают станком, имеющим на буровой колонне специальное устройство в виде раскрывающего ножа, для образования уширения скважины d до 3м.

3) Взрывной способ. В скважину устанавливают обсадную трубу, на дно скважины опускают заряд ВВ, скважину заполняют бет. смесью на 1,5-2 м, поднимают на 0,5 м обсадную трубу и производят взрыв.

Пневмотромбованные сваи

Такие сваи применяют при устройстве фундаментов в насыщенных водой грунтах, в этом случае бетонная смесь поступает обсадную трубу при постоянном повышенном давлении воздуха, который подается от компрессора. Бет. смесь подается небольшими порциями через спец. устройства – шлюзовую камеру, действующую по принципу пневмонагнетатальных установок, применяемые для транспортирования бет. смеси.

Частотромбованные сваи

Устраивают путем забивки обсадной трубы в пробуренную скважину в месте с надетой на конус чугунным башмаком, который остается в грунте.

Загруженные бетонной смеси осуществляется порциями за 2-3 при помощи вибромолота.

Песчаные набивные сваи

Наиболее дешевый способ закрепления слабых грунтов.

Стабильная обсадная труба с башмаком погружается в грунт с помощью вибропогружателя. Достигнув проектной отметки она частично заполняется песком, при подъеме обсадной трубы за счет массы песка она отделяется от и с помощью вибропогружателя извлекается.

Дополнительное уплотнение может быть достигнуто проливом скважины водой. Такие трубы применяют диаметром от 32 до 50 см, используются для скважин глубиной до 7 м.

Грунтобетонные сваи

Устраивают с помощью бурильных установок с пустотелой буровой штангой, имеющей на конце смесительный бур.

После пробуривания скважины в слабопесчаных грунтах до нужной отметки в пустотелую штангу под давлением из растворосмесительной установки подают цементный раствор (водоцементная суспензия).

Буровая штанга поднимается вверх, грунт насыщается цементным раствором и дополнительно уплотняется буром.

Буронавинчивающиеся сваи

В случае плотной застройки лучше применять метод буронавинчивающихся свай.

Сущность метода в том, что металлическая труба, на конец которой надевается узкий шнек из арматуры диаметром от 10 до 16 мм с шагом 200-500 мм.

Если труба в нижней части глухая, то после завинчивания до проектной отметки в нее вставляется арматурный каркас и она заполняется бетонной смесью.

При особо плотных грунтах возможно предварительное пробуривание скважин (до 1 м), диаметр таких труб от 200 до 500 мм, длина 4-20 м.

5. Устройство оснований и фундаментов

5.1.Работы по устройству оснований и фундаментов следует выпол­нять в соответствии с требованиямиСНиП 3.02.01-87,СНиП 3.03.01-87, указаниями настоящего раздела и проекта.

5.2.При приемкеработ по устройству фундаментов разных типов необходимо соблюдать требования настоящего раздела, используя при этом следующие дополнительные материалы:

а) исполнительные схемы расположения фундаментов, ростверков, свайных элементов и шпунтовых ограждений с указанием их отклонений в плане и по высоте;

6)сводные ведомости и журналы погружения свай, свай-оболочек и шпунта, журналы буренияибетонирования скважин для буровых свай;

в) результаты динамических испытаний свай(забивныхивибропогруженных);

г)результаты статических испытаний свай, свай-оболочек или грунтов (если онибыли предусмотрены рабочей документацией).

ПОГРУЖЕНИЕ СВАЙ И СВАЙ-ОБОЛОЧЕК

5.3.Сваи следует забивать молотом на проектную глубину заделки дополучения расчетного отказа, но не менее 0,2см от удара, а сваи-оболочки —заглублять вибропогружателем синтенсивностью погружения на последнем залоге не менее 5см/мин. Если эти требования не могутбытьвыполнены, необходимо применять подмыв или установку сваи влидерныескважины сдобивкойдо расчетного отказа, а для оболо­чек —применять опережающую разработку грунта ниже их ножа или болеемощныйпогружатель.

Таблица 4

Технические требования

Контроль

Метод или способ контроля

1. На месте приготовления и укладки подвижность смеси не должна отличаться от заданной более чем на ±15 %, а жесткость более чем на ±20 с

Не менее, чем 2 раза в смену, а при неус­той­чи­вой погоде, нес­табильной влаж­ности и коле­ба­ниях зернового состава запол­ни­телей - через каждые 2 ч

Проверка по ГОСТ 10181.1-81 с регист­ра­ци­ей в журнале

2. Температуры составляющих и бетонной смеси не должны отличаться от расчетной более, чем на +2о С (воды и заполнителей при загрузке в смеситель, бетонной (растворной) смеси - на выходе из смесителя, бетонной (растворной) смеси - на месте укладки)

Через каждые 4 ч в зимнее время, 2 раза в смену - при положи­тель­ных темпе­ра­ту­рах воздуха толь­ко бетонной смеси

Регистрацион­ный, измерительный

3. Толщина укладываемого слоя бетонной смеси не должна превышать:

40 см - при уплотнении на виброплощадках виброподдонами или гибкими вибросистемами

Постоянный в процессе укладки бетона

Измеритель­ный, визуально

25 см - то же, при бетонировании конструкций сложной конфигурации и густоармированных

То же

То же

на 5-10 см длины рабочей части вибратора при уплотнении тяжелыми подвесными вертикально располо­жен­ными вибраторами

«

«

вертикальной проекции длины рабочей части вибратора при уплотнении тяжелыми подвесными вибраторами, располагаемыми под углом до 35о С к вертикали

«

«

1,25 длины вибронаконечника и 40 см - при уплотнении ручными глубинными вибраторами

«

«

25 см - при уплотнении поверх­ност­ны­ми вибраторами или вибробрусками в неармированных конструкциях и с одиночной арматурой

Постоянный в процессе укладки бетона

Измеритель­ный, визуальный

12 см - в конструкциях с двойной арматурой

То же

То же

4. При разделении на блоки бетонирования следует предусматривать:

площадь каждого блока - не менее 50 м2

Каждой конструкции

Измеритель­ный, регист­ра­ционный

высоту блока - не менее 2 м

То же

То же

площадь рабочих швов блоков - в перевязку

«

«

5. Высоту свободного сбрасывания бетонной смеси следует принимать не более, м:

2 - при бетонировании армированных конструкций

Постоянный

Измеритель­ный, визуальный

1 - при изготовлении сборных железо­бе­тонных конструкций

То же

То же

6 - при бетонировании неармированных конструкций, устанавливаемых из условия обеспечения однородности бетона и сохранности опалубки

«

«

Опережающую разработку песчаныхгрунтовследуетвыполнять на1—2мниженожа оболочки при условииналичия вееполости избыточногодавления воды,превышающегона 4—5м уровеньповерхностных или подземных вод.

5.4.Глубинулидерныхскважин следует принимать равной 0,9 заглублениясвай в грунт, а диаметр — 0,9диаметра цилиндрической или 0,8 диагонали призматической сван, и уточнять по результатам пробной забивки.

5.5.Свайныеэлементы следует погружать в толщу мерзлых грунтов влидерныескважины.

Непосредственная забивка свай допускается в пластичномерзлые глинистыеили суглинистыегрунты, не имеющие твердых включений.

Практическую возможность забивки имеющимся молотомсвай и глубинуихпогружения в вечномерзлый грунт необходимоустанавливать по результатам пробной забивки в конкретных местных условиях

Погружение свай в предварительно оттаянный грунт допускается при необходимости заглубления их низа в немерзлый грунт сквозь слой сезонного промерзания, а такжев толщутвердомерзлогопеска.

5.6.Сваи-оболочки в зонеположительных температургрунта и воды (по всей их высоте или только в нижней части) следует заполнять бетонной смесью после приемки работ по их погружению,извлечению из полостигрунта, зачистки, приемки оснований (в том числеуширенной полости) и установки, в случаенеобходимости, арматурного каркаса.

Послевынужденного перерыва укладку бетонной смесиможно возобновить,если длительность перерыва не привела к потереподвижности уложенной смеси. В противном случаеработу допускается продолжить послеосуществления мер, обеспечивающихкачественноесоединение укладываемой смеси с ранее уложенной.

5.7.Работы по заполнению бетонной смесью полости железобетонных свайных элементов в пределах зоны воздействиязнакопеременных температурокружающей среды (воды, воздуха, грунта) с запасом вниз на диаметр элемента, но не менее 1м, следует выполнять ссоблюдением специальных требований, указанных в проекте иППР(в отношении подбора состава смеси, ее укладки, очистки внутренней боковойповерхности и др.), направленных на предотвращениепоявления трещин в бетоне элементов.

5.8.Операционный иприемочныйконтроль качествапогружения в разныегрунты свай и свай-оболочек следует производить в соответствии с техническимитребованиями, приведеннымив табл. 5.

Таблица 5

Технические требования

Контроль

Способ контроля

1. Смещение в плане центров свай и оболочек от проектного положения в уровне низа ростверка или насадки не должны превышать:

а) для свай квадратного и круглого поперечного сечений размером не более 0,6 м (стороны квадрата, меньшей стороны прямоугольника или диаметра) при монолитном ростверке или насадке, в долях стороны или диаметра:

при расположении их в фундаменте в один ряд по фасаду моста:

± 0,2 - вдоль моста

Каждой сваи

Приемочный

± 0,3 - поперек моста

То же

То же

при расположении свай в два ряда и более по фасаду моста:

± 0,2 для крайних рядов - вдоль моста

«

«

± 0,3 для средних рядов - вдоль моста

«

«

± 0,4 - поперек моста

«

«

б) для свай квадратного, прямоугольного и круглого поперечного сечений размером не более 0,6 м - 5 см (независимо от числа рядов) при сборных ростверках и насадках с обязательным применением направляющих устройств (каркасов, кондукторов, стрел)

в) для свай-оболочек диаметром более 0,6 м до 3 м, погруженных с отклонениями, в долях диаметра, не должны превышать:

без применения направляющих устройств:

0,1 - для одиночных и при расположении в один ряд по фасаду моста

Каждой сваи-оболочки

«

0,15 - при расположении в 2 ряда и более

То же

«

через направляющий каркас (кондуктор):

5 см - на суше

«

«

0,03Н - на акватории с глубиной воды Н

«

«

2. Смещение осей закрепленного направ­ля­ю­щего каркаса от проектного положения в уровне его верха:

2,5 см - на суше

Каждой сваи-оболочки

Приемочный

0,015 Н - на акватории глубиной воды Н

То же

То же

3. Отклонения (уменьшение) от проектной глубины (с учетом местного размыва) глубины погружения свай и свай-оболочек на величину не менее 4 м:

а) свай (при условии обеспечения предусмотренной проектом несущей способности по грунту) длиной, м:

до 10..........25 см

Каждой сваи

Измерение лентой воз­вы­шающейся части свай

10 и более .... 50 см

То же

То же

б) свай-оболочек разной длины - 25 см

Каждой оболочки

«

4. Уточнение несущей способности свай и свай-оболочек, погруженных в немерзлые грунты, по результатам испытаний:

а) свай

по проекту фундаментов динамической нагрузкой

Несущей способности

Проверка по ГОСТ 5686-78* (6 испы­та­ний на 1 мост)

то же, вдавливающей статической нагрузкой

То же

То же, 2 ис­пы­тания

то же, выдергивающей статической нагрузкой

«

«

б) свай-оболочек (или буровых свай):

по проекту фундаментов вдавливающей статической нагрузкой

«

Операцион­ный по ГОСТ 5686-78* (1 ис­пытание на 1 мост)

то же, выдергивающей статической нагрузкой

«

То же, 2 испытания

то же, штампом грунта в основании свай-оболочек (или буровых свай)

«

Операцион­ный по ГОСТ 20276-85 (2 ис­пытания на 1 мост)

5. Уточнение несущей способности свай и свай-оболочек (или буровых свай), погруженных в вечномерзлые грунты, по результатам испытаний:

по проекту фундамента вдавливающей статической нагрузкой

1 испытание на 1 мост

Операцион­ный по ГОСТ 24546-81

то же, выдергивающей статической нагрузкой

То же

То же

то же, штампом грунта в основании оболочки

«

Операцион­ный по ГОСТ 23253-78

Примечания: 1. Значения допускаемых отклонений от проектного положения в плане приведены для свайных элементов (свай и свай-оболочек), используемых в фундаментах и безростверковых опорах с бетонируемым на месте соответственно ростверком или насадкой. В приведенные значения допускаемых отклонений от проектного положения в плане свайных элементов включены значения смещения их в уровне низа ростверка или насадки вследствие отклонения элементов от вертикали или изменения наклона.

Значения допускаемого изменения тангенса угла от вертикали (от проектного положения) наклонных свайных элементов не должно превышать 200:1 при расположении их в один ряд и 100:1 - в два ряда и более.

2. Для фундаментов и безростверковых опор со сборными ростверком или насадкой, соединяемых со свайными элементами с помощью омоноличенных бетоном выпусков стержней продольной арматуры, значения допускаемых отклонений в плане от проектного положения свайных элементов в уровне низа ростверка или насадки следует принимать до 5 см.

При сборных ростверке или насадке, соединяемых со сваями или сваями-оболочками сварными болтовыми комбинированными стыками, значения допускаемых отклонений принимают в соответствии с проектом.

3. Число свайных элементов с предельными значениями допускаемых отклонений не должно превышать 25 % для однорядных фундаментов или опор и 40 % - для двух- и многорядных фундаментов.

4. При фактических отклонениях свайных фундаментов от проектного положения, превышающих предельно допускаемые значения, решение о возможности использования элементов должна принимать организация, проектировавшая фундаменты или безростверковые опоры.

УСТРОЙСТВО БУРОВЫХ СВАЙ

5.9.Избыточноедавлениеводыили глинистый раствордопускается использовать для крепления поверхности скважин, разрабатываемых не ближе 40мот существующих зданий и сооружений.

5.10.В скважинах, необсаженныхинвентарными трубами или оболочкамии разрабатываемых грейфером (особенно при наличии вскважинах воды), необходимо зачищать их боковыеповерхностидопроектного диаметра цилиндрическим устройством (калибровщиком).

5.11.В целях предотвращения подъема и смещения в скважине арматурногокаркаса укладываемой бетонной смесью или в процессеизвлечениябетонолитнойинвентарной обсадной трубы, а такжево всех случаях армирования не на полную глубину буровой сваи в конструкциикаркаса необходимо предусмотреть фиксаторы для закрепленияего в проектном положении.

5.12.Сухие скважины в песках, обсаженные стальными трубами илижелезобетоннымиоболочками, а такженеобсаженныескважины,пробуренныев пластах суглинков и глин, расположенных выше уровняподземныхвод и не имеющих прослоек и линз песков и супесей,разрешается бетонировать без применениябетонолитныхтруб способомсвободного сброса бетоннойсмеси с высоты до 6м. Допускается укладывать бетоннуюсмесь способом свободного сброса с высоты до 20м при условии получения положительных результатов при опытной проверкеэтого способас использованием смеси со специально подобраннымисоставом и подвижностью.

В скважины, заполненныеводой, бетонную смесь следует укладывать способом вертикально перемещаемой трубы(ВПТ).

5.13.Операционный и приемочный контроль качества устройства буровыхсвай следует осуществлять в соответствии с техническими требованиями,указанными в табл. 6.

УСТРОЙСТВО И ОПУСКАНИЯКОЛОДЦЕВ

5.14.Для обоснованного выбора в конкретных местных условиях лучшегорешения следует обследовать техническую возможность и экономическуюцелесообразность осуществления (имеющимисясредствами) разных способов изготовления колодцев:на месте сооруженияфундаментов (на предварительно подготовленной площадке, на поверхности отсыпанного островка, на стационарных подмостях) и в стороне от ме­ста возведения фундаментов (на специальном полигоне, на плавучих или стационарных подмостях), а такжеспособов погружения колодцев в грунт: под действием собственного веса (с дополнительнойпригрузкой с помощью балласта, домкратови безних; с применением подмыва; с использованиемтиксотропнойрубашки и др.) и с помощью вибропо­гружателей.

Таблица 6

Допускаемые отклонения

Контроль

Способ контроля

1. От проектного положения в плане, в долях d, верха и наклона оси (tg a) буровых свай:

при расположении их в один ряд по фасаду моста:

± 0,04; 1:200 - в пределах акватории

Каждой сваи

Приемочный (измерения теодолитом, отвесом или лентой)

± 0,02; 1:200 - на суше

То же

То же

при расположении свай в два ряда и более по фасаду моста:

± 0,1; 1:100 - в пределах акватории

«

«

± 0,05; 1:100 - на суше

«

«

2. Фактических размеров скважины от проектных и уширенной полости (уширения), см:

± 25 - по глубине скважины (по отметке ее забоя)

Каждой скважины

Операционный (измерения по указаниям про­екта фун­да­мен­та)

± 5 - по диаметру скважины

То же

То же

± 10 - по глубине расположения низа цилиндрической части уширения

Каждого уширения

«

± 10 - по диаметру уширения

То же

«

± 5 - по высоте цилиндрической части уширения

«

«

3. От проектного положения элементов арматурного каркаса буровой сваи, см:

± 1 взаимного расположения про­доль­ных стержней по периметру каркаса

Каждого каркаса

Операционный (измерения стальной лентой и линейкой)

± 5 длины стержней

То же

То же

± 2 шага спирали

«

«

± 10 расстояний между кольцами жесткости

«

«

± 10 расстояний между фиксаторами защитного слоя

Каждого каркаса

Операционный (измерения стальной лентой и линейкой)

± 1 высоты фиксаторов

То же

То же

± 2 диаметра каркаса в местах распо­ло­жения колец жесткости

«

«

4. Параметров бетонной смеси с осадкой конуса 16-10 см для подводной укладки ее в скважины методам ВПТ:

± 2 см подвижности

ГОСТ 10181.1-81

Операционный, проверка по ГОСТ 10181.1-81

± 2 % водоотделения

То же

То же

5. Показатели бетона свай:

не допускается нарушение сплошности

2 сваи на 1 мост

Операционный и визуальный

+ 20; - 5 % прочности

То же

Испытания 6 образцов из выбуренных кернов сваи

5.15.На период опускания колодцев до проектного уровня необходимо принять меры по предотвращению возможности перекосов колодцев (применять направляющиеустройства, равномерную разработку грунта по площади забоя, равномернуюпригрузкуколодцав случае использова­ния балласта или гидравлических домкратов и др.) или затирания их грунтом (применятьтиксотропнуюрубашку, гидравлический или гидропневматический подмыв,пригрузкии др.).

5.16.Для предотвращения возможности наплыва песчаных или гра­вийно-песчаных грунтов в полость опускаемого колодца необходимо, чтобыего нож был постоянно заглублен в грунт на 0,5—1м,а уровень воды в колодце не опускался ниже уровня воды внеего. Если при зависании колодцев или при необходимости удаления валунов из-под ихножа требуется грунт выбирать ниже ножа, то это допускается произ­водить только приналичии вполости колодца постоянного избыточного давления воды за счет еедоливадо уровня, возвышающегося на4—5м надповерхностьюводы вокруг колодца.

5.17.Приемочный контроль качества изготовления и опускания колодцев следует осуществлять в соответствиис техническимитребованиями, приведеннымив табл. 7.

Таблица 7

Допускаемые отклонения

Контроль

Способ контроля

1. Проектных размеров сечений колодцев, %:

± 0,5 по внешнему диаметру, но не более 10 см

Каждого колодца

Приемочный (изме­рение лентой)

± 0,5 по длине и ширине, но не более 12 см

То же

То же

1 по диагонали

»

»

0,5 по радиусу закругления, но не более 6 см

»

»

2. Проектной толщины стен колодца, см:

± 3 бетонного

Каждого колодца

Приемочный (измерение лентой)

± 1 железобетонного

То же

То же

3. Проектного положения опущенного колодца:

0,01 глубины погружения при горизон­таль­ном смещении в уровне его верха

»

Приемочный (измерения теодолитом и линейкой)

1 % наклона от вертикали

»

То же, измерения отвесом и линейкой

± 30 см по глубине погружения колодца

»

То же, измерение лентой

УСТРОЙСТВОФУНДАМЕНТОВ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ

5.18.Перерывмежду окончанием разработкикотлована и устройствомфундамента, как правило, не допускается. Привынужденных перерывахдолжны быть приняты меры к сохранениюприродных свойств грунта основания. Дно котлована до проектных отметок (на 5-10 см) необходимо зачищать непосредственно перед устройствомфундамента.

5.19.До устройства фундаментовдолжны быть выполнены работы по отводу поверхностныхиподземных вод от котлована.Способ удаленияводыиз котлована (открытый водоотлив или дренаж, водопонижениеи др.) должен быть выбран с учетом местных условий и согласован с проектной организацией.Приэтомдолжны бытьпредусмотрены меры против выноса грунта из-под возводимых и существующих сооружений, а также против нарушения природныхсвойств грунтовых оснований.

5.20.До начала работ поустройствуфундаментовподготовленное основание должно бытьпринято поактукомиссией с участием заказчика и представителя строительнойорганизации,а принеобходимости - представителяпроектнойорганизациии геолога.

Комиссия должна установить соответствие фундамента проекту: расположение, размеры, отметку дна котлована, фактическоенапластованиеисвойства грунтов, а такжевозможность заложенияфундамента напроектной илиизмененной отметке.

Проверки для установления отсутствия нарушенийприродных свойств грунтовоснованийследует, при необходимости, сопровождать отбором образцов для лабораторныхиспытаний, проведением зондирования илиштамповыхиспытанийоснования.

В случае, если комиссией установлены значительные расхождения между фактическимии проектными характеристиками грунтов основания и возникла в связи с этим необходимость пересмотра проекта, решениео проведениидальнейших работ следует принимать при обя­за­тельном участиипредставителей проектной организации и заказчика.

5.21.Блоки сборных фундаментов следует укладывать на тщательновыравненноепесчаное основаниеили песчано-цементную подушку толщиной не менее 5см (на глинистых грунтах основания).

Случайные переборы грунта в отдельных местах должны быть заполнены тем же грунтом, доведенным до естественной плотности.

5.22.Приемочный контроль качества работ следует осуществлять согласно техническим требованиям, указанным в табл. 8.

Таблица 8

Допускаемые отклонения

Контроль

Способ контроля

Фактических размеров и положения забе­тонированных на месте (и сборных) фун­даментов и ростверков от проектных, см:

±5 (±2) размеров в плане

Каждого фун­дамента и ростверка

Приемочный (изме­рения теодолитом, лентой и линейкой)

+2; -0,5 (+ 1; - 0,5) толщины защитного слоя

То же

То же

±2 (±1) положения по высоте верха (обреза) фундамента или ростверка

»

»

2,5 (1) положения в плане относитель­но разбивочных осей

»

»

Примечание. Значения, приведенные в таблице в скобках, относятся к сборным фундаментам и ростверкам.

В процессе устройства фундаментов необходимо контролировать:

обеспечение необходимых недоборов грунта в котловане, недопущение переборов и нарушений структуры грунта основания;

недопущениенарушений структуры грунта во время срезки недоборов,подготовки оснований и укладки блоков фундаментов;

предохранениегрунтов в котлованеотподтапливанияподземными или поверхностнымиводами с размягчением и размывом верхних слоев основания;

соответствие характеристик вскрытых грунтов основания предусмотренным в проекте;

достаточность примененных мер по защитегрунта основания от промерзания в период от вскрытия котлована и до окончаниявозведения фундамента;

соответствие фактической глубины заложения и размеровфундамен-та, а такжеего конструкции и качества примененных материалов, предусмотренным в проекте.

Способы устройства свайных фундаментов

Для устройства свайных фундаментов применяют забивные, винтовые и набивные сваи. Два первых типа свай изготовляют на заводах, а третий устраивают на месте из монолитного железобетона или в сочетании со сборными элементами заводского изготовления. В настоящее время на стройках массовое применение (более 90 % от общего объема применяемых свай) получили главным образом забивные железобетонные сваи квадратного сечения 0,2х0,2...0,4х0,4м длиной до 20 м Используются также винтовые металлические сваи, воспринимающие в равной мере как вдавливающие, так и выдергивающие нагрузки. Их применяют, в частности, для заанкеривания трубопроводов, укладываемых в грунтах с подвижным поверхностным слоем, в качестве инвентарных анкерных устройств для стендовых испытаний конструкций на статические нагрузки и т.п. Набивные сваи в нашей стране широкого распространения не получили. Во многих зарубежных странах свайные фундаменты изготовляют преимущественно буронабивным способом.

Сваи заводского изготовления погружают в грунт приложением внешней вертикальной или наклонной нагрузки (забивные сваи) или в сочетании ее с парой сил, действующих в перпендикулярной плоскости (винтовые сваи). Этими силами преодолеваются силы сопротивления грунта погружению в него сваи. В зависимости от структуры, гранулометрического состава, влажности, параметров внутреннего и внешнего трения и других свойств грунты оказывают различные сопротивления погружению свай. В наиболее податливые глинистые и супесчаные грунты текучей и текучепластичной консистенции забивные сваи возможно погружать вдавливанием. Чтобы противостоять большим реактивным силам сопротивления грунта, применяемое оборудование должно обладать большой массой. В противном случае оно будет отрываться от земли (подниматься над ней), не производя полезной работы. Обычно вдавливающее оборудование пригружают тяжелыми тракторами, которые наезжают на специальные откидные рамы, связанные с направляющей мачтой. Из-за большой материалоемкости вдавливающего оборудования и ограниченности грунтовыми условиями -- возможностью работать только в слабых грунтах, его низкой производительности этот метод редко применяют в строительстве.

Для интенсификации процесса погружения забивных свай реализуются два основных направления: создание технических средств, с помощью которых можно обеспечить требуемые для погружения свай нагрузки при уменьшенной массе оборудования, и средств, изменяющих силовое взаимодействие сваи с грунтом по разделяющим их поверхностям и уменьшающим тем самым сопротивляемость грунта погружению сваи, что в конечном счете приводит к снижению требуемых внешних нагрузок, а следовательно, и к меньшей массе оборудования. В первом случае применяют сваебойное оборудование -- свайные молоты, которые передают свае ударную нагрузку. Дополнительно к вдавливающей нагрузке, которая передается в виде сил гравитации -- собственных и взаимодействующих с ней рабочих органов, свае передается часть кинетической энергии падающего на нее ударного рабочего органа. Ударный метод погружения свай широко применяют в строительстве, практически в любых грунтовых условиях, кроме скальных.

Второе направление реализовано в конструкциях вибропогружателей, которые нагружают сваю периодически изменяемой по значению и направлению возмущающей нагрузкой высокой частоты. Вследствие высоких мгновенных относительных знакопеременных скоростей в пограничной со сваей зоне резко снижается коэффициент внутреннего и внешнего трения грунта, который приобретает свойства жидкости, чем снижается его сопротивляемость погружению сваи. В результате вибрационного силового взаимодействия сваи с грунтом для ее эффективного, соизмеримого по скорости с другими способами, погружения достаточно небольшой гравитационной при-грузки. Этот метод весьма эффективен при погружении свай в водонасыщенные песчаные грунты, а также другие грунты пластичной консистенции. По сравнению с ударным способом в указанных грунтах вибропогружением можно повысить производительность труда в 2,5...3 раза при снижении стоимости работ в 1,5...2 раза.

С уменьшением влажности грунтов для погружения свай с использованием виброэффекта к ним требуется прикладывать большие статические или динамические (ударные) вертикальные нагрузки. Способы погружения свай сочетанием указанных нагрузок называют соответственно вибровдавливанием и виброударным погружением. Каждую из составных частей нагрузок при погружении свай вибровдавливанием (вибрационную и вдавливающую) передают на сваю различными механизмами вибровдавливающего агрегата. Виброударную нагрузку можно генерировать одним механизмом -- вибромолотом.

Для завинчивания свай можно применять все перечисленные методы с тем, однако, отличием, что реализующие их механизмы должны обладать возможностью передавать свае пары сил в горизонтальной плоскости. В строительной практике применяют кабестаны -- устройства, осуществляющие статический способ передачи вращающих сил. Вертикальная пригрузка сваи при этом способе ее погружения обязательна, особенно на начальном этапе, когда лопасти сваи еще недостаточно защемлены грунтом. Завинчиванием можно погружать сваи в щебенисто-галечные, гравийно-песчаные. глинистые, а также мерзлые (песчаные и глинистые) грунты.

Перед устройством ростверков -- конструкций, объединяющих сваи и служащих для передачи нагрузки от надземной части здания на сваи и грунтовое основание,-- головы погруженных в грунт свай выравнивают на проектной отметке, срубая их пневматическими молотками и газовой резкой или срезая специальными устройствами, называемыми сваерезами.

Набивные сваи изготовляют на месте путем заполнения предварительно пробуренной скважины бетонной смесью с уплотнением или без него. Скважины образуют бурением (вращательным, ударным, вибротермомеханическим), пробивкой штампами различной формы, иногда с раскаткой или сочетанием этих способов. В плотных грунтах скважины разрабатывают без крепления стенок, а в обрушающихся грунтах -- с использованием обсадных труб, которые оставляют в скважине или извлекают из нее по мере ее заполнения бетонной смесью. Уширения в скважинах образуют режущими или уплотняющими уширителями рабочих органов или с помощью камуфлетного взрыва, не вызывающего деформаций грунта за пределами означенной зоны. В большинстве случаев эти уширения выполняются в едином технологическом процессе с устройством тела сваи. Помимо описанного способа устройства набивных свай, по содержанию которого эти сваи называют буронабивными, известны также другие способы --вибронабивной, виброштампованный. Для механизации работ по устройству набивных свай используют общестроительные машины и оборудование (бурильные, бетоносмесительные, машины для транспортирования, укладки и уплотнения бетонной смеси и др.), а также специальные машины, реализующие те же принципы, но приспособленные для наиболее эффективного выполнения рассматриваемых работ. Более подробно эти машины и оборудование рассматриваются в специальной литературе.


Смотрите также