Пректировани и устройство свайных фундаментов (стр. 14 )

Выполненный Ленпроектом анализ показал, что по сравнению с полнотелыми квадратными сваями применение трубчатых свай позволяет снизить стоимость фундаментов на 25—30%.

В качестве трубчатых свай были применены типовые железобетонные трубы наружным диаметром 66 и 76 см., толщиной стенок 7— 8 см без металлических поясов на торцовых плоскостях. Сваи, погруженные на глубину более 6 м, соединялись железобетонными элементами (трубы меньшего диаметра), как показано на 6.1.

Трубчатые сваи погружали стандартными копровыми агрегатами с применением штанговых дизель-молотов С-268 и С-330. Процесс погружения свай при прорезании толщи слабых грунтов проходил интенсивно, но при достижении низом свай зоны плотных грунтов, когда в полости трубы начинала образовываться грунтовая пробка, скорость погружения резко снижалась до момента завершения процесса забивки и получения расчетных отказов

Для оценки качества работ на каждом корпусе выполняют статические испытания 2—4 контрольных свай, определяя не только величину их несущей способности, но и возможную осадку от расчетных нагрузок. Окончательное решение о приемке свайного фундамента принимают по материалам статических испытаний, если они подтверждают достижение сваями расчетных нагрузок и величину неравномерности осадок испытанных свай, находящихся в пределах допустимой неравномерной осадки здания.

Здания, возведенные в Ленинграде на трубчатых сваях, хотя получили абсолютные осадки 10—15 см, величина неравномерности осадки их находится в пределах нормы, что обеспечило надежность фундаментов.

Практика применения трубчатых свай с открытым нижним концом без выемки грунта из полости трубы показала целесообраз-

ность их использования в слабых грунтах, когда нижний конец сваи достигает грунтов, в которых возможно образование плотного грунтового ядра.

Грунтовое ядро. При изучении условий образования грунтового ядра в нижней полости трубчатой сваи было показано, что песчаный грунт, попадающий в полость трубы при погружении сваи, в результате динамического воздействия на него за счет увеличения сил трения по внутренней полости уплотняется настолько, что частицы грунта сдвигаются не по контакту «грунт — стенка трубы», а по схеме «грунт— грунт». В результате песчаные частицы заклиниваются, образуя в полости трубы грунтовое ядро.

Наличие такого ядра позволяет принимать расчетные сопротивления R по полному сечению трубчатой сваи, что дает экономию в расходе бетона и позволяет повысить расчетные нагрузки на сваю.

В мягкопластичных, пластичных глинистых грунтах, а также во влажных песках мелкой и средней крупности грунтовые ядра в полости трубчатых свай образуются менее эффективно; возводить на них фундаменты из таких свай не рекомендуется.

Опыт строительства фундаментов на трубчатых сваях без выемки грунта из полости трубы показал, что с увеличением глубины погружения в несущий слой происходит активное формирование грунтовой пробки, которая повышает несущую способность сваи. При этом с увеличением глубины погружения плотность грунтового ядра и несущая способность будут увеличиваться. Однако для по -

гружения свай с целью увеличения их несущей способности нагрузок требуются молоты повышенной массы.

Для обеспечения погружения свай на повышенные расчетные нагрузки трубчатые сваи целесообразно применять с металлическими обоймами в торцах, конструкция которых разработана ВНИИГСом.

Трубчатые сваи больших диаметров погружают вибропогружаю-щими механизмами. Сваи устанавливают в специальные кондукторы, жестко прикрепляемые к береговым опорам, плавучим средствам, базовым сооружениям или к якорным устройствам, которые устраивают для крепления кондукторов.

Вибропогружатель устанавливают на специальные наголовники, которые крепят к свае-оболочке (см. 5.9), или используют другие приспособления, обеспечивающие жесткое крепление вибропогружателя на свае.

В строительстве гидротехнических сооружений и мостов применяют трубчатые сваи с кессонным ножом диаметром более 1000 мм, ствол которых после погружения заполняют бетоном или песком.

Выемка грунта из ствола сваи, являющаяся сложной и трудоемкой операцией, производится специальными механизмами: грейферами, эрлифтами, гидроэлеваторами или гидрожелонками. Грейфер при раскрытом положении челюстей должен иметь диаметр на 0,3 м менее внутреннего диаметра трубчатой сваи.

Грунт из полости сваи-оболочки вынимают при выключенном вибропогружателе. Число остановок процесса погружения зависит от физико-механических свойств грунтов, интенсивности образования грунтовой пробки и диаметра трубы.

Основным базовым механизмом для погружения свай-оболочек диаметром более 400 мм является гусеничный (или плавучий) кран, грузоподъемность которого определяется характеристиками конструкции сваи, выбранными сваепогружающими механизмами и методом производства работ.

Трубчатые сваи диаметром от 0,9 до 0,8 м, длиной от 3 до 40 м изготовляют по рабочим чертежам ГПИ Фундаментпроект (ГОСТ 37382—72 «Сваи полые круглые и сваи-оболочки железобетонные).

§ 2. Винтовые сваи

Для фундаментов, воспринимающих выдергивающие нагрузки сооружаемых на строительстве ЛЭП, радиоантенн, башен, анкерных фундаментов технологических сооружений, применяют винтовые сваи.

В конструкцию винтовой сваи входят башмак с винтовой лопастью и ствол сваи (6.2). Башмак с винтовой лопастью отливают из стали или чугуна; лопасти сваи можно изготовлять из стеклопластика. Диаметр лопасти принимают от 0,4 до 1,2 м в зависимости от физико-механических свойств грунтов и величины выдергивающих нагрузок. Диаметр ствола сваи принимают в пределах 0,30—0,45 от диаметра лопасти. Изготовляют стволы из стальных

бесшовных, горячекатаных или железобетонных труб. Стволы свай могут иметь длину до 8 м в зависимости от расчетной глубины их погружения. Шаг винтов лопасти рекомендуется назначать в пределах 0,15—0,3 от диаметра башмака сваи. Высоту наконечника, башмака принимают в пределах 0,5—2,5 от диаметра башмака.

Скорость погружения свай кабестаном зависит от физико-механических свойств грунтов и достигает 6—7 м/ч. Величину крутящего момента, необходимого для завинчивания свай, определяют расчетом. Усилия для завинчивания винтовых свай с закрытым нижним концом возрастают с увеличением лобового 'сопротивления.

Для увеличения производительности погружения винтовых свай применяют самоходные агрегаты на автомобильном или гусеничном ходу, имеющие полную автономность в работе.

Агрегат МЗС-13 (6.3) состоит из кабины машиниста L смонтированной на раме 4 автомашины, опорной стойки 3, на которую опирается рабочий орган 2 во время перемещения агрегата. На раме установлены четыре откидных гидродомкрата 5, служащих для компенсации опрокидывающих нагрузок, возникающих во время работы агрегата.

В корпусе рабочего органа агрегата расположена труба с кареткой, которая соединяется винтовой сваей для передачи ей вращательного и поступательного движения, а также для центровки. Каретка, находящаяся внутри трубы, перемещается в вертикальном направлении с помощью лебедки от гидромотора. Рабочий орган

шарнирно укреплен на раме; в рабочее или транспортное положение он устанавливается двумя карданными валами от редукторов. Лебедка рабочего органа и откидные гидродомкраты имеют гидрав-

лический привод от коробки отбора мощности двигателя автомашины. В рабочий орган сваи вставляют с помощью специального подъемника, установленного на нем. Технологическая последовательность погружения винтовых свай показана на 6.3. Инвентарная металлическая оболочка, с помощью которой погружают

винтовую сваю, имеет на одном конце стальную головку для присоединения к цанговому захвату машины, а с другого конца — выступы, входящие в шлицы винтовых полостей и передающие свае вращательно-поступательные усилия.

Вертикальные усилия в момент завинчивания сваи возрастают по мере увеличения глубины погружения. Величина этих усилий должна обеспечивать заглубление сваи на длину ствола и одного шага винта лопасти.

Принципиальные схемы работы других машин для погружения винтовых свай одинаковы со схемой, описанной выше.

§ 3. Погружение свай в просадочные грунты

Такие грунты, как известно, после замачивания теряют прочностные свойства и проседают от влияния внешней нагрузки или даже от нагрузки собственной массы грунта.

Лёссы и лёссовидные грунты, обладающие просадочными свойствами, имеют макропористое строение. Просадочные явления в этих грунтах могут проявляться в результате местного замачивания площадей, в особенности при замачивании всей просадочной толщи площадки, повышении уровня грунтовых вод, стока поверхностных вод в период освоения территории и от других причин.

Замоченные просадочные грунты теряют связные свойства и распадаются на пылевидные составляющие.

Просадочные грунты подразделяют на два типа. К грунтам I типа по просадочности относят грунты, у которых при замачивании происходит просадка под воздействием внешних нагрузок. В этих грунтах начиная с 5—7 м от поверхности земли пористость снижается, что позволяет устраивать на них фундаменты из коротких свай.

Такие грунты распространены в Краснодарском и Красноярском краях, Ростовской, Волгоградской, Горьковской, Рязанской, Пермской, Новосибирской областях, в Забайкалье, на значительной части Украины, в Средней Азии, на Кавказе.

Просадочные грунты II типа при замачивании могут проседать даже от собственной массы при большой толще слоя. Грунты этого типа менее распространены, чем грунты I типа.

Свайные фундаменты на просадочных грунтах устраивают в тех случаях, когда невозможно исключить замачивание этих грунтов. СНиП П-17—77 рекомендует прррезать сваями всю толщу просадочных грунтов.

На грунтах I типа просадочности допускается устраивать свайные фундаменты с заглублением нижних концов свай не менее чем на 1 м в слой грунта с относительной, просадочностыо 6пр<0,02 при величине природного давления в грунте от массы вышележащих слоев более 3 кг/см2 (0,3 МПа). В этих грунтах рекомендуется применять железобетонные полнотелые сваи прямоугольного сечения. Трубчатые сваи в грунтах II типа по просадочности необходимо заглублять в непросадочные слои грунта.

Для оценки несущей способности свай, острия которых остаются в толще просадочных грунтов I типа, необходимо проводить статические испытания их при полном замачивании просадочного грунта вокруг тела сваи до нижних концов ее. Радиус замачиваемого грунта должен быть не менее bd сваи (d — радиус круглой - или. большая сторона прямоугольной сваи).