§ 1. Общие сведения
Понятие «набивные сваи» объединяет большое число различных конструкций свай и методов их изготовления. Но для всех видов набивных свай принципиально общей является основная технологическая схема: в грунте тем или иным методом устраивают скважину, которую затем заполняют бетоном.
Если до заполнения скважины бетоном в нее опускают стальной арматурный каркас, то получается железобетонная набивная свая. ,
В зависимости от типа почвы этот метод может достичь средней глубины до 7 м эффективным и экономичным способом. В некоторых случаях также может быть обнаружена глубина более 9 м! Благодаря записи данных и онлайн-мониторингу возможно интегрированное управление качеством, а также доказательство эффективности сжатия.
Оборудование и методы, специально адаптированные к техническим требованиям здания, сделали компанию крупнейшим промышленным партнером в мире по всем основным вопросам строительства. Независимо от размера проекта, существующие ноу-хау предоставляются клиентам с целью оптимизации экономики. Штаб-квартира в Вене, компании Группы координируются в Южной и Восточной Европе.
Применение того или иного способа устройства скважины и способа заполнения ее бетоном зависит от многих факторов: геолого- и гидрогеологических условий строительной площадки, эксплуатационных требований к свайному фундаменту, механовооружен-ности строительства и т. п.
Как отмечалось ранее, технологию устройства набивных свай впервые предложил инженер А. Э. Страусе, который применял их в 1899 г. на строительстве зданий управления Юго-западными железными дорогами России.
Требуются следующие параметры. В соответствии с предполагаемым использованием варьируются: материал, длина, диаметр, формация и расположение сваи. В Австрии часто используются. Гофрированная куча сваи Маленькая свайная куча Прессованная куча или большая сваевая свая из железобетонной наливной бетонной сваи. С помощью обычных методов визуального и ручного определения возможностей, невозможно дать четкое представление об опасности постепенного образования трещин.
В отдельных исследованиях на ранней стадии было признано, что помимо максимальной прочности на разрыв размер сопротивления сдвигу после фактического разрушения также может иметь большое практическое значение. В целом значимость этого вывода была занижена в течение длительного времени, и этот аспект прочности на сдвиг недостаточно изучен в теоретической и экспериментальной работе. Частично это можно объяснить тем, что сама прочность на растяжение сама по себе включает довольно сложные контексты.
Набивные сваи были широко распространены в начале XX в. Кроме свай Страусса тогда появились и другие их системы: «Комп-рессоль» (Франция, 1900 г., конструкция предложена Дюлаком), «Симплекс» (США, 1903 г., предложена Ф. Шуманом), «Франки» и «Франкиньоль» (Франция, 1909, предложены Ф. Франкиньолем) и др..
К настоящему времени в разных странах разработано большое количество различных видов бетонных и железобетонных набивных свай.
Это заслуга Скемптонов, которые вошли в тему остаточной силы со своей лекцией Рэнкина. Его лекция не только содержала четкое описание силы сдвига сплочения, но и была причиной возобновления интереса к этой области. Обратные расчеты неустойчивости слайдов частично обозначали значения прочности на сдвиг, которые находились вне рамы, значения, определенные обычными лабораторными методами.
Поэтому необходимо использовать методы, с помощью которых можно было бы определить прочность на сдвиг с высокой скоростью сдвига и очень низкие скорости сдвига. В этих условиях лаборатория смогла определить значения, которые частично хорошо соответствовали наблюдениям на местах.
В Советском Союзе набивные сваи применялись ранее в мостостроении, при строительстве крупных зданий (некоторых новых высотных в Москве), при сооружении Белгородской ЦЭС и Кине-шемской ТЭЦ, а также для усиления фундаментов ранее выстроенных зданий (Малый театр в Москве, надстройка здания Госбанка) и др.
Ограниченное применение набивных свай в довоенный период объясняется в основном их относительно высокой стоимостью по сравнению со стоимостью устройства других видов фундаментов. Поэтому набивные сваи раньше применяли в тех случаях, когда нельзя было использовать забивные сваи из-за вибраций, возни
В последующие годы концепция остаточной прочности на сдвиг использовалась по-разному в аналогичном смысле. Сэмптон использовал два термина как для нормальных, так и для сверхконсолидированных глин. Сломанные стены изготавливаются в виде железобетонных стен с поверхности земли. Они считаются низкодеформирующими и почти водонепроницаемыми. Раскопки для производства проводятся в отдельных секциях с помощью канатного экскаватора с захватом или фрезерованием при одновременном использовании поддерживающей жидкости.
После достижения окончательной глубины устанавливаются системы соединения, устанавливается опорная жидкость и настраивается арматурная корзина. Это силы и моменты, которые компонент должен противодействовать внешним эффектам, чтобы не потерпеть неудачу. Таким образом, количество резания - это силы, которые становятся видимыми только в так называемом «разрезе». Они называются: боковая сила, нормальная сила, момент.
кающих в грунте в процессе их забивки, или когда устроить фундаменты без свай затруднительно.
Возросшие возможности техники бурения, вибропогружения,
взрывания в шпурах, бетонирования, а также создание новых ма
шин для устройства набивных свай - все это вместе взятое в по
следние 10-15 лет повысило интерес к устройству набивных свай
В рамках структурного проектирования и соответствующего статического расчета реальные эффекты считаются упрощенными, так как здесь должно быть упрощено. Факторы безопасности используются для учета неточностей в предположениях о загрузке и распространении качества материала. С этими коэффициентами эффекты могут быть увеличены, а сильные стороны материала могут быть уменьшены.
В полупробабилизированной концепции частичной безопасности, согласно Еврокоду, эффекты умножаются на разные частичные коэффициенты безопасности в зависимости от дисперсии, а сопротивления делятся в зависимости от риска рассеяния. Повторяя шаги впрыска, почву препятствуют в ее боковой области, в результате чего можно вводить целевой подъем.
и обусловило появление новой машинной технологии и новых кон
струкций.
В настоящее время из общего объема свайных фундаментов в стране, достигающего 5 млн. м3 железобетона в год, 10% приходится на набивные сваи. В США, ФРГ, Японии и некоторых других странах, отличающихся специфическими условиями строительства (оборудование, кадры) и иными его масштабами, набивные сваи составляют 40-60% объема применения всех видов свай.
В качестве замены усиленной торкрет-бетонной оболочки образуется оцинкованная сетка с полностью поверхностным антикоррозионным матком. Келлер разработал глубинный вибратор, который изначально использовался только для уплотнения песка и гравия, т.е. грубозернистой почвы.
В настоящее время глубокие вибраторы используются для трех процессов, которые различаются в зависимости от режима работы и передачи нагрузки. Поэтому концепция фундамента часто разрабатывается Келлером в тесном сотрудничестве с планировщиком фундамента и инженером-строителем.
В отечественном строительстве широко применяют набивные сваи на ведущих промышленных стройках страны - КамАЗе, Нижнекамском нефтехимкомбинате, Атоммаше и др. Применение набивных свай в ряде случаев дает значительный эффект. Например, на строительстве КамАЗа экономия прямых затрат составила 7 млн. руб. по сравнению с устройством несвайных фундаментов, а общий экономический эффект с учетом сокращения сроков строительства (расчетный) превышает 100 млн. руб.
Крупнозернистая почва уплотняется сама по себе, используя процесс вибрационной печати. В случае процесса вибрационного тиснения несущие колонны из гравия или балласта устанавливаются на смешанных и мелкозернистых некомпактных полах. Таким образом, никто заранее не может определить допустимое давление грунта для фундамента, при условии, что неизвестно, какие допустимые деформации структура или.
На шахте Зальдивар используется метод открытого разреза. После проведения взрывных работ извлеченный материал загружается на грузовики и, в зависимости от его закона, отправляется на стерильную свалку, выгрузку отвала или процесс первичного измельчения.
На строительстве Камского автозавода устройство набивных свай велось впервые с внедрением поточной технологии и организации работ. Практика этого строительства и обширные исследования, проведенные НИС Гидропроект, отражены в данном разделе.
Характерными современными тенденциями в области устройства набивных свай являются следующие: повышение несущей способности этих свай путем увеличения площади их опирания на грунт; применение коротких набивных свай (2,5-6 м) в массовом жилищном строительстве; создание специализированных строительных организаций, выполняющих работы по устройству набивных свай.
Добытая руда транспортируется в грузовиках 250 тонн в загрузочный бункер первичной дробилки со скоростью около 60 тыс. Тонн в сутки. Эта высокосортная руда питает вращающуюся первичную дробилку. Материал, который поступает из этой дробилки, направляется во вторичные дробилки, откуда через конвейерные ленты он отправляется на складскую площадку, а затем в зону предварительной укладки и третичную дробилку. Отсюда, в зависимости от его размера или гранулометрии, он выбирает материал, который будет получен из груды выщелачивания или процесса флотации.
При описании способов выполнения работ по устройству набивных свай будет рассмотрено изготовление так называемых грунтовых свай. Скважины для таких свай делают в основном теми же способами, что и для набивных бетонных свай, а затем заполняют грунтом.
По конструктивному назначению, размещению в плане и работе, в грунте между бетонными сваями и грунтовыми имеется принципиальное различие. Бетонные или железобетонные сваи представляют собой жесткие стержни, составляющие основную часть свайного ф у н д а м е н т а. От таких свай нагрузка от сооружения передается грунту. Понятие же «грунтовая свая» является условным. Назначение последней состоит только в уплотнении грунта, залегающего ниже подошвы фундамента. По окончании работ по уплотнению грунта грунтовыми сваями они физически перестают существовать и вместе с уплотненным грунтом образуют более или менее однородное искусственное основание. Чем больше материал
Тонкий материал небольшого размера отправляется во флотационные камеры, где его смешивают с водой, извести, коллекторами и пенообразованием. Эта смесь перемешивается и образует пузырьки, которые приносят на поверхность присоединенные к ним частицы меди; переходить к загустителям и фильтру, который выделяет избыточную влажность, составляющую в медном концентрате.
Оставшийся материал этого процесса транспортируется гравитацией через 4-километровый трубопровод к хвостохранилищу, где вода испаряется, оставляя только твердый материал. Измельченная руда направляется конвейерными лентами в область укладки, где она осаждается в стопку длиной 100 метров на ширину 650 метров и высоту 9 метров, чтобы затем капать, орошая раствором серной кислоты при 4%. Затем кислый раствор просачивается.
грунтовых свай по своим свойствам и составу приближается к свойствам и составу уплотняемого грунта, тем однороднее будет и с-кусственное основание.
В настоящем разделе описаны современные методы изготовления набивных бетонных и железобетонных свай, применяемых в отечественной и зарубежной практике, а также особенности конструкций фундаментов на набивных сваях.
Медь из серосодержащих минералов извлекается путем биохимического выщелачивания, используя природные бактерии из минерала. Полученный раствор взят в плавательный бассейн, а оттуда - под действием силы тяжести - к установке для экстракции растворителем.
После выщелачивания материала его удаляют из сваи с помощью системы ротационной лопаты и депонируют в области свай, где она останется до конца работы. Экстракция растворителем и электро-получение. На этом этапе процесса и после прохождения через резервуары и фильтры медь переносится из зоны выщелачивания в очищенный раствор, называемый электролитом, который затем переходит к следующему этапу электрогенерации.
§ 2. Виды набивных свай и способы их изготовления
В зависимости от материала, конструкции и способов изготовления различают следующие виды набивных свай:
по материалу - бетонные, железобетонные, песко- и грунто-бетонные, песчаные, грунтовые, комбинированные с применением металлической, асбоцементной и синтетических оболочек, сборного железобетона, дерева;
Электролит загружается в ячейки электрогенерирующей установки, где электрический ток, протекающий между анодной и катодной пластинами, индуцирует осаждение меди на катоды, получая медь высокой чистоты. Когда-то вне завода, катоды перевозятся по железной дороге в порт Антофагаста, откуда они отправляются в соответствующие конечные пункты назначения.
Максимальный наклон по отношению к вертикали
Сборная куча - куча сборного бетона. Сборные сваи измельчаются до необходимой глубины с помощью дизельных овец или гидравлических овец. Допустимые нагрузки основаны на характеристиках грунта, как над, так и ниже кончика сваи. Допустимая прочность на сжатие основана на характеристиках барабана и материалов. Допустимая прочность на растяжение равна диаметр и длина сваи Допустимое сопротивление изгибу зависит от арматуры и диаметра и изменяется в зависимости от нагрузки на полюс. Сопротивление моменту накопления свай находится в функции горизонтальная прочность грунта и прочность на изгиб сваи, арматура и т.д. Это зависит от материала, пола и подкрепления.
по глубине заложения - короткие (до 6 м) и длинные (более 6 м). - Кроме этого, набивные сваи подразделяют:
в зависимости от расположения свай в плане - одиночные, свайные кусты, полосы и поля;
по способу заделки - со свободной головой и заделкой в бетон ростверка или фундаментной плиты;
по отношению оси к горизонтальной плоскости - вертикальные и наклонные;
Применяем глинистый раствор
Уплотнение: Допустимое свайное основание: обычно ограничено. Громоотвод осуществляется с помощью гидравлических овец или дизельных овец, которые бьют сборные сваи на необходимую глубину. Глубина сваи рассчитывается и оценивается на основе испытаний на проникновение для измерения сваи по длине, разрезу и подкреплению.
Опалубка вибрирует на высокой частоте, чтобы уплотнить бетон после установки предварительно напряженного арматуры и бетонирования сваи. Посещение фабрики всегда можно организовать по запросу. Свай, ближайший к каждому опросу, даст ссылочный отказ, который будет применяться в качестве ссылочного отказа и который будет проверен на месте по отношению к теоретическому отказу, определенному голландской формулой.
по горизонтальному сечению ствола - круглые сплошные и кольцевые;
по вертикальному сечению ствола - цилиндрические, гофрированные, конические, с уширенной пятой;
по характеру работы в грунте - висячие сван, сваи-стойки и анкерные.
Способы образования скважин следующие: механическое и вибромеханическое бурение, пробивка отверстий конусом или лидер-ной трубой, бурение под глинистым раствором, взрывной метод.
Этот отказ от ссылки будет применяться в качестве проверки для обходных свай в соответствующей рабочей зоне. История каждой ставки указана в журнале, доступном для вас. Теоретический отказ должен быть рассчитан на основе формулы обмолота голландства с предписанным коэффициентом безопасности. Этот теоретический отказ будет также отмечен в журнале регистрации как сравнение с фактическим отказом.
Предисловие: Мимма Паллавичини. Есть бесконечные способы сделать сады и рисовать пейзажи: так много навыков, с которыми связаны эти искусства, опосредуется персонажем, опытом и чувствительностью каждого из них. Меня поражает Луигина Джордани, просматривающая проекты ее проектов и фотографии ее садов, в первую очередь чистая письменность.
Применяют следующие способы бетонирования ствола: прямое, с применением вертикально перемещающейся трубы (ВПТ), под глинистым раствором, под защитой обсадной трубы, бетонирование с трамбованием, пневмо- и гидропрессование, раздельное бетонирование и др.
Способы образования уширен и й стволов возможны следующие: механическое трамбование, механическое бурение сухим способом или под глинистым раствором, гидро- и электромеханическим раздавливанием, термомеханическим бурением, вибрированием, пневмо- и гидропрессованием и взрывным методом.
Технология устройства набивных свай
Гиардинидавивер Луиджины Джордани. Тексты Эмануэлы Раппи Предисловие Миммы Паллавичини Фото: Луигина Джордани. Каппельлетти Генеральный директор Марчелло Ди Мауро Редакционная координация. Все права защищены, запрещено воспроизводить или передавать части этой публикации в любой форме или любыми средствами, электронными или механическими, включая фотокопии, регистрации или другие инструменты хранения информации без письменного разрешения издателя. Фотографии «Уютный сад» Николетта Диаманти.
В основу предлагаемой в настоящей работе классификации, набивных свай положены способы устройства скважин и методы их бетонирования.
На практике применяют два основных способа образования скважин под набивные сваи для последующего заполнения их бетоном: бурением или пробивкой грунта. По первому способу в зависимости от грунта скважины бурят без укрепления стенок или с укреплением их глинистым раствором, а также под защитой обсадных труб. По второму способу скважины пробивают тоже в зависимости от вида грунта сердечниками или трубами с глухим нижним концом, трубами с теряемым башмаком или трубами-оболочками с глухими нижними концами, которые остаются в грунте. Последний метод является переходным к установке забивных полых свай с глухим нижним концом.
Схемы образования скважин для устройства набивных свай показаны на 10.1. Как видно из схемы, устройство набивных свай можно разделить на шесть основных групп. В первые три группы входят те виды набивных свай, для устройства которых скважины образуют бурением. Эти группы получили общее название буро-набивных свай.
Три группы набивных свай, для устройства которых скважины пробивают, пока еще не имеют объединяющего названия.
Ниже дана краткая характеристика шести групп свай с учетом методов их устройства.
I группа - сваи, для которых скважины образуют бурением сухим способом без глинистого раствора и обсадных труб: скважины бурят роторным или другим способом без уширения ствола или пяты или с уширением (сваи камуфлетные, с разбуриваемой пятой, лучевидные); скважины образуют с лидерным буровым шпуром с последующим увеличением их диаметра до заданных размеров с помощью взрыва (гофрированные сваи и др.); то же, роторным бурением из разбуриваемых пород с добавлением цемента (грунтобетонные сваи).
II группа - сваи, для которых скважины образуют роторным
бурением без обсадных труб, а бетонирование ведут под глинис
тым раствором: диаметром до 1 м (системы НИИСП Госстроя
УССР и др.); диаметром более 1 м - буровые опоры (системы
ЦНИИС Минтрансстроя и др.).
III группа - сваи, для которых бурят скважины с примене
нием обсадной трубы, бетонирование производят под защитой по
степенно извлекаемой трубы: бетонирование ведут механическим
трамбованием бетона, подаваемого в скважину (сваи системы
Страусса, Беното и др.); сваи образуют пневматическим прессо
ванием бетона (сваи системы Вольфсхольтца, Грюна, Медведева,
Боженкова и Гузеева); бетонирование ведут гидравлическим прес
сованием бетона (сваи системы «Мает - Михаэлис» и др.).
IV группа - сваи, для которых отверстия в грунте образуют
штампами и бетонирование ведут без обсадки: сваи, для которых
отверстия в грунте пробивают конусами-штампами (сваи систем
«Компрессоль», Пангаева, опоры в вытрамбованных котлованах
и др.); отверстия в грунте образуют виброметодом или вдавлива
нием (сваи конусные и др.).
V группа - сваи, для которых скважины образуют забивкой
в грунт массивной оболочки со съемным башмаком или раскрыва
ющимся наконечником; бетонирование производят с постепенным
извлечением оболочки (сваи систем «Симплекс», «Або-Лоренц»,
«Франки», частотрамбованные и др.).
VI группа - сваи, для которых скважины образуют забив
кой в грунт металлической оболочки, остающейся в грунте: в
грунт забивают металлическую оболочку с сердечником (или без
него), затем сердечник удаляют и оболочку заполняют бетоном
(сваи систем Штерна, Раймонда, Монотюба, Макартура, Вильгель-
ми, Луги и др.); забитую в грунт массивную металлическую обо
лочку заменяют более тонкой, остающейся в грунте с последую
щим бетонированием (сЕаи систем Макартура, Вестерна и др.).
Указанные в этой классификации границы между различными группами свай условны и подвижны. На практике применяют набивные сваи всевозможных комбинированных конструкций, и число возможных комбинаций весьма велико. В мировой и отечественной практике насчитывают до 190 типов набивных свай. Например, камуфлетные сваи нами отнесены к I группе (описаны они в гл. 13). Этот же тип свай изготовляют под защитой обсадных труб (II группа), в скважинах, образуемых забивкой оболочки (V группа). Предпочтение в данном случае отдано I группе по методическим соображениям - как наиболее простому.способу устройства ка-муфлетных свай.
На выбор способа устройства набивных свай, зависящего от многих факторов, прежде всего оказывают влияние геологические и гидрогеологические условия строительной площадки. Решая вопрос о применении буронабивных свай или же свай, скважины для которых устраивают забивкой, следует иметь в виду, что в случае устройства набивных свай IV, V и VI групп околосвайный грунт уплотняется, вследствие чего несущая способность таких свай становится близкой несущей способности забивных свай. "
Конструкции распространенных в настоящее время буронабивных свай I, II и III групп целесообразны тем, что они позволяют применять сваи больших диаметров и облегчают устройство уширенной пяты. В конечном счете можно изготовлять набивные сваи этих групп с несущей способностью, значительно превосходящей несущую способность забивных и набивных свай IV-VI групп.
Современная технология изготовления буронабивных свай с помощью комплексных агрегатов дает возможность устраивать их с уширенной пятой. Поэтому в дальнейшем будут рассмотрены отдельные вошедшие в практику строительства приемы изготовления буронабивных свай как с уширенной пятой, так и без нее.
§ 3. Способы устройства уширенной пяты
Для повышения несущей способности буронабивных свай во многих случаях целесообразно увеличить площадь их опирания.
Ниже рассмотрены шесть основных способов устройства уширенных пят свай: 1) различными приемами механического трамбования бетона в скважинах; 2) виброударным способом, изготовления набивных свай; 3) путем пневматического прессования ствола набивной сваи. Этот метод применим при устройстве свай Вольф-схольтца, Боженкова и Гузеева, Грюна, т. е. для свай II типа; 4) специальными разбуривающими механизмами, с помощью которых ниже забоя скважины образуется шаровидное пространство диаметром, значительно превышающим диаметр скважины. Образованную шаровидную полость заполняют бетоном; 5) с помощью камуфлетного взрыва. В скважину опускают заряд взрывчатого вещества, затем часть ее заполняют пластичным или литым бетоном, после чего производят взрыв. Полость ниже забоя скважины, образующаяся после взрыва, тотчас заполняют бетоном, поступающим из ствола скважины; 6) с помощью электромеханического или электрогидравлического устройства, раздвигающего (раздавливающего) грунт в основании скважины.
Уширять основания можно отдельными или комплексными механизмами, которые в процессе бурения скважины образуют уширенную пяту. Например, известный свайный агрегат фирмы «Бено-то» может бурить скважины под обсадкой и при необходимости уширять основание сваи.
При описании технологии устройства свай такими агрегатами устройство ствола и уширенной пяты рассматривают совместно.
§ 4. Конструктивные особенности фундаментов из набивных свай
Особенности набивных свай состоят в том, что каждая свая может воспринимать значительные сосредоточенные нагрузки - до 1000 т, что дает возможность в ряде случаев отказаться от устройства ростверка, необходимого при любом другом решении, или значительно сократить его размеры. Набивные сваи особенно целесообразно устраивать под здания с весьма большими нагрузками на их фундаменты.
В цехах и промышленных зданиях точечные нагрузки на объектах металлургии достигают 4000 т, а в главных корпусах электростанций- 10 000 т. Нагрузки на одну колонну будут 400-600 т в ряде отраслей составляют примерно 30%- В жилых и гражданских зданиях высотой в 16-25 этажей колонны воспринимают нагрузки 600 т и более. В то же время простейшие набивные сваи можно устраивать и под небольшие нагрузки, что важно в сельском строительстве.
Конструкции набивных свай можно легко видоизменить в соответствии с различными грунтовыми условиями, схемами, нагрузками и т. д. Более того, у камуфлетных, пневмо- и гидронабивных свай в процессе сооружения можно изменять размеры в обратной зависимости от несущей способности грунта.
С целью обеспечения надежной работы конструкций надземных частей зданий и в то же время эффективного использования несущей способности материалов свайных фундаментов при привязке проектов можно изменять шаг свай, сечение их стволов (используя комплект рабочих органов различного диаметра), величину уши-рения, глубину бурения, марку бетона и т. п.
Главное преимущество набивных свай заключается в незначительных абсолютных и относительных осадках сооружений. Кроме того, создание узла «свая - колонна», затрудненное при устройстве фундаментов на забивных сваях, легко реализуется в любых вариантах набивных свай. Верх набивной сваи и соответственно ростверк (монолитный или сборный) можно располагать на любой отметке без устройства дополнительных переходных элементов, что затруднительно при забивных сваях.
Большая несущая способность набивных свай нередко позволяет обойтись одиночной сваей вместо куста забиваемых и необходимого для него ростверка и вести монтажные работы на неразрых-ленной поверхности. Важно и то, что с применением набивных свай значительно уменьшается количество типоразмеров сборных элементов.
Набивная свая состоит из следующих элементов: ствола (тела) сваи, головы и пяты, которая может оканчиваться уширенным основанием.
Ствол сваи, как отмечалось выше, можно изготовлять из различных однородных материалов монолитной или сборно-монолитной конструкции. В отечественной практике последние изготовляют обычно из железобетона в форме стоек-колонн заданной длины, погруженных на проектные отметки и оканчивающихся монолитной уширенной пятой. При значительной длине свай, больших
нагрузках на них или в неблагоприятных гидрогеологических условиях применяют сваи со стволами-оболочками из металла, железобетонных труб или колец. В зарубежной практике смешанные
конструкции используют чаще всего в виде гофрированных стальных оболочек, заполненных бетоном (свай Раймонда).
Стволы набивных свай армируют преимущественно в оголовках. Сплошное армирование стволов необходимо только для воспринятая значительных изгибающих усилий, а также при использовании набивных свай в качестве анкеров. В этом одно из отличий набивных свай от забивных, армирбвать которые необходимо для обеспечения сохранности свай при перевозке и в процессе забивки.
Возможность значительного увеличения пяты набивных свай
одно из основных их преимуществ и источников экономичности. Диаметр их уширення больше диаметра ствола обычно в 2,5- 3,5 раза, что соответствует 7-12-кратному увеличению площади -опирания на грунт. Пределы уширения и геометрия пят зависят от типов набивных свай и применяемого оборудования (10.2).
Увеличивать несущую способность сравнительно коротких набивных свай можно также путем устройства нескольких уширений на стволе (10.3).
Исследования несущей способности набивных свай проводились лабораторией оснований и фундаментов Уралпромстрой-НИИпроекта. Данные этих испытаний с различным числом уширений свай приведены в табл. 10.1.
Как видно из приведенных данных, обеспечить единицу несущей способности сваи в два с лишним раза экономичнее путем уширения по сравнению с тем же результатом, полученным при увеличении диаметра и глубины сваи. Устраивать уширення целесообразно также с точки зрения экономии трудовых затрат и материалов (табл. 10.3).
Эти данные показывают возможность снижения удельного расхода бетона при устройстве уширений на стволах свай.
В зависимости от конструкции сооружения, опирающегося на сваи, и нагрузки конструкции голов предусмотрены в двух вариантах: под ростверк (бетонная площадка, арматурные выпуски) и под колонны - штыревой монтажный столик или стакан.
На 10.4 показаны основные конструкции оголовков набивных свайка на 10.5 - возможные варианты стыков свай со сборными рандбалками. Конструкции монолитных ростверков на набивных сваях ничем не отличаются от аналогичных решений их на забивных сваях.
В элементах сборных ростверков - рандбалках - узлы сопряжений (стыки) могут быть сборные и сборно-монолитные. В сборном стыке закладные детали сваривают с помощью накладных пластин или делают арматурные выпуски, фиксирующие положение рандбалки через специальные каналы; в сборно-монолитном стыке применяют арматурные выпуски.
Ниже описаны характерные конструкции фундаментов на набивных сваях. Примерами таких фундаментов могут служить подземные части домов с техническим подпольем. Их устраивают под бесподвальные здания с продольными несущими стенами, поперечными несущими перегородками И каркасные.
Бесподвальный дом из коротких набивных свай, построенный в Киеве по предложению Д. А. Романова, был первым в отечественной практике сооружением на таких сваях. Под каждую поперечную несущую стену-перегородку были предусмотрены две сборные рандбалки, каждая из них оперта на четыре сваи с камуфлет-ным уширением. Сборные рандбалки соединены с головами свай арматурными стержнями.
На 10.6 показаны план и конструкции подземной части пятиэтажного дома на набивных сваях, построенного в Москве. Головы свай соединены сборным железобетонным ростверком.
Все сваи, рассчитанные на нагрузку в 50 т, имеют один размер и отличаются только конструкцией закладных элементов. Диаметр сваи 40 см, уширение 100 см, длина сваи с пятой 3 м. Всего под трехсекционное пятиэтажное здание было устроено 111 свай.
В проекте было предусмотрено три варианта конструкции подземной части с применением камуфлетных свай: стойки и рандбалки сборные; сваи и балки монолитные; смешанный - монолитные сваи и сборные рандбалки.
Сборный железобетонный ростверк расположен на отметках в двух уровнях: под наружные стены непосредственно по сваям, а под продольную стену поднят на отметку -0,73. Весь ростверк смонтирован из 49 ранд-балок пяти марок. Для соединения их со сваями в балках предусмотрены вертикальные каналы сечением 80X80 мм. Каналы после монтажа были заполнены раствором, а балки соединены сваркой.
Для того чтобы свести к минимуму земляные работы, отметка пола техподполья поднята до -1,4 м по всему подвалу, кроме помещений элеваторного пункта и щитовой, где грунт разрабатывается до отметки -2,6 м. Высота подполья, предназначенного для коммуникаций, составляет 1,1-1,2 м.
При таком решении на нет сводятся ручные земляные работы по засыпке, уплотнению пазух внутри и вне здания, планирование полов в техподполье. Работы по устройству фундаментов (бурение, монтаж и т. п.) ведутся с неразрыхленной поверхности, что создает благоприятные условия, особенно при производстве работ в условиях глинистых грунтов.
Несколько иное конструктивное решение имеет фундамент на камуфлетных сваях дома серии 1-480.. Сваи применены здесь двух типов при одной глубине заложения - 2,5 м и отличаются друг от друга величиной камуфлетного vimipe-ни"я (100 и 120 см).
Расположение свай в плана сделано иначе, чем в жилом доме серии 1-515. Сваи и рандбалки размещены в строгом соответствии с конструкцией надземной части здания в точках пересечения осей. Для равномерного распределения нагрузок на сваи введен второй тип камуфлетного уширения. Шаги свай под наружные и внутренние продольные стены приняты 2,6 и 3,2 м, под поперечные --2,5 м.
В проекте серии 1-515 ростверк по оси Б поднят на отметку низа перекрытия в отличие от проектов, описанных выше. Хотя технология производства работ несколько усложнена, однако при такой конструкции меньше расходуется сборного железобетона, так как низ средней продольной стены до отметки перекрытия заменяется сваями.
В фундаменте описываемой конструкции дома ростверк устроен сборно-монолитный. Рандбалки были соединены между собой сваркой выпусков арматуры, к которым приварены два стержня, выходящие из сваи. Затем стык был обето-иирован. Сборно-монолитный ростверк жестче сборного; он легче воспринимает возможные неравномерные напряжения. Недостатком такого сопряжения является большая его трудоемкость, особенно в зимний период.
Конструкцию фундамента для каркасно-панельного дома можно применять для любых других каркасных зданий при нагрузках на колонну в пределах несущей способности одной сваи (10.7). Обычно фундаменты для каркасных домов выполняют из сборных железобетонных башмаков-подколонников и колонн с консолями, на которые опирают цокольные панели. В этом проекте предусмотрено три типа свай. Свая типа КС-1 для внутреннего ряда колонн имеет уширение 1,2 м. Верх сваи оканчивается монтажными столиком 40x40 см из стального листа толщиной 10 мм, приваренного к выпускам арматурного каркаса. Свая КС-2 для наружного ряда колонн в соответствии с меньшей нагрузкой
имеет меньшее уширение -90 см. Уширение сваи КС-3 под балконные стойки ввиду незначительных нагрузок принято меньшее - 60 см. Сборные колонны сечением 30X20 см оканчиваются монтажными столиками.
Сваи стыкуют с колоннами путем сварки монтажных столиков. Ряд аналогичных зданий построен со сборными железобетонными стойками
§ 5. Определение несущей способности набивных свай
Несущую способность набивных свай, как и забивных, определяют по наименьшему-значению несущей способности, полученному исходя из~ следующих двух условий: сопротивления материала свай и сопротивления грунта основания свай.
При расчете несущей способности набивных свай но сопротивлению материала расчетное сопротивление бетона следует определять с учетом понижающего коэффициента условий работы т§ = = 0,85, предусмотренного СНиПом по проектированию бетонных и железобетонных конструкций для сжатых элементов, бетонируемых в вертикальном положении. Кроме того, вводят дополнительный понижающий коэффициент условий работы, учитывающий влияние способа производства работ.
При расчете несущей способности набивных свай по формуле (10.3) сопротивление песчаных грунтов на боковой поверхности сваи с уширенной пятой учитывают на участке от уровня планировки до пересечения ствола сваи с поверхностью воображаемого конуса (10.9), образующей которого служит линия, касающаяся границы уширения под углом "ф1°/4 к оси сваи - осредненного (по слоям) расчетного значения угла внутреннего трения грунта, залегающего в пределах указанного конуса.
Для всех видов набивных свай, устраиваемых в глинистых грунтах (за исключением свай с грунтовым ядром), R определяют по табл. 10.6.
Во всех расчетах полагают, что заглубление набивной сваи в грунт, принятый за основание, составляет не менее ее диаметра или диаметра уширения для сваи с уширенной пятой, но не менее 2 м.
При проектировании фундаментов из набивных свай и свай-столбов минимальные размеры ростверков (10.10) устанавливают исходя из того, что минимальное расстояние между осями висячих свай без уширения должно быть не менее 3d, где d - диаметр сваи. Расстояния в свету между стволами свай-оболочек должно быть не менее 1 м, между уширениями буронабивных свай и свай-оболочек при устройстве их в глинистых грунтах твердой и полутвердой.консистенции - 0,5 м, в остальных разновидностях нескальных грунтов- 1 м.
При выборе системы свайного фундамента следует иметь в виду, что несущая способность набивных свай с уширенной пятой выше, чем без уширения. Поэтому вместо нескольких рядов свай без уширенной пяты целесообразно применять один или два ряда свай с уширенной пятой, что позволяет уменьшить размеры ростверка.
§ 6. Область применения набивных свай
Выбирать тип свай следует исходя из конкретных условий строительной площадки на основе результатов технико-экономического сравнения вариантов проектных решений фундаментов. Необходимо также иметь в виду, что у каждого типа свай имеется своя целесообразная область применения. Например, невозможно устраивать набивные сваи в условиях агрессивных грунтовых или промышленных вод, а готовые забивать в грунты с включениями камней, валунов и т. п.
Буронабивные сваи диаметром 0,4-1,7 м (с уширенной пятой или без нее) рекомендуется устраивать под здания или сооружения любого назначения при больших сосредоточенных вертикальных и горизонтальных нагрузках, а также на площадках со сложными геологическими условиями строительства, в которых невозможно применять набивные сваи.
Устраивать буронабивные сваи целесообразно также в следующих условиях: в грунтах с твердыми включениями (в виде остатков разрушенных частей каменных, бетонных, железобетонных конструкций и т. п.), а также при наличии слоев глинистых грунтов твердой консистенции, переслоенных галечниками и валунами, что не позволяет применять забивные или вибропогружаемые сваи; на стесненных площадках, где сложно транспортировать и устанавливать готовые сваи; вблизи существующих зданий и сооружений, в которых могут возникнуть недопустимые деформации несущих конструкций при забивке или вибропогружении свай.
Буронабивные сваи без крепления стенок скважин устраивают в глинистых грунтах твердой, полутвердой и тугопластичной консистенций (в том числе в глинистых просадочных и набухающих грунтах), если горизонт грунтовых вод в период строительства расположен ниже пяты свай.
При проходке скважин в глинистых грунтах мягкопластичной и текучепластичной консистенций для закрепления их стенок рекомендуется применять глинистый раствор.
В тех случаях, когда грунты строительной площадки представ-. ляют собой водонасыщенные неоднородные глины текучей консистенции с прослойками песка и супесей, для крепления стенок скважины при проходке их целесообразно применять обсадные трубы.
Буронабивные сваи, устраиваемые с помощью специальных станков с закреплением стенок скважин извлекаемыми (инвентарными) трубами, рекомендуется применять в любых грунтовых условиях, в особенности тогда, когда нижние концы сваи будут оперты на скальные или другие виды плотных грунтов высокой несущей способности (твердые глинистые грунты, крупнообломочные, плотные пески).
Примером массового применения буронабивных свай в фунда-ментостроении может служить строительство КамАЗа. Технико-экономический анализ показал, что в грунтовых условиях этого завода было целесообразно применять как забивные, так и буронабивные сваи. Применялись здесь в основном буронабивные сваи, устройство которых в сжатые сроки при меньших по сравнению с забивными затратах быстрее обеспечило фронт монтажных работ.
Для устройства свай применялись установки шнекового бурения, с помощью которых бурили скважины диаметром 0,6-1,2 м и глубиной до 25 м. Бетонную смесь доставляли автобетоновозами, из которых ее укладывали непосредственно в скважины.
Как показали экономические расчеты, трудоемкость работ по устройству фундаментов из буронабивных свай более чем в 2 раза ниже трудоемкости работ по устройству столбчатых фундаментов.
Опыт возведения в массовом количестве фундаментов из буронабивных свай позволил создать на КамАЗе единую схему возведения нулевого цикла без устройства котлованов.
Внедрение буронабивных свай поднимает работы по возведению нулевого цикла на более высокую техническую ступень.
Набивные сваи, устраиваемые при помощи забивки извлекаемых инвентарных труб с башмаком, оставляемым в грунте, или забивкой инвентарных обсадных труб и образованием внутри них ядра из плотно утрамбованной жесткой бетонной смеси в нижней части трубы. Набивные сваи в пробитых скважинах отличаются от буронабивных более эффективным использованием несущей способности грунтов. Применять эти сваи целесообразно в случаях, когда отсутствуют железобетонные сваи или когда на застраиваемой территории резко колеблется уровень залегания плотных грунтов несущего слоя. В последнем случае применение набивных свай позволяет избежать непроизводительного расхода железобетона в результате недопогр-ужения части забитых свай до проектных отметок и срубки их верхних концов.
Набивные сваи устраивают на месте их проектного положения путем укладки (набивания) бетонной смеси или песка (грунта) в полости (скважины), образуемые в грунте. Сваи часто делают с уширенной нижней частью - пятой. Уширение получают путем разбуривания грунта специальными бурами, распирания грунта усиленным трамбованием бетонной смеси в нижней части скважины или взрывания заряда взрывчатого вещества.
В зависимости от способов создания в грунте полости и методов укладки и уплотнения материала набивки сваи подразделяют на буронабивные, пневмонабивные, вибротрамбованные, частотрам-бованные, песчаные и грунтобетонные.
Буронабивные сваи
Характерной особенностью технологии, устройства буронабивных свай является предварительное бурение скважин до заданной отметки и последующее формирование ствола сваи.
В зависимости от грунтовых условий буронабивные сваи устраивают одним из следующих трех способов: без крепления стенок скважин (сухой способ), с применением глинистого раствора для предотвращения обрушения стенок скважины, с креплением скважин обсадными трубами.
Сухой способ применим в устойчивых грунтах (про-садочные и глинистые твердой, полутвердой и тугопластичной консистенции), которые могут держать стенки скважины. Технология устройства таких свай состоит в следующем. Методами вращательного бурения (шнековая колонна или ковшовый бур) в грунте разбуривают скважину необходимого диаметра и на заданную глубину. По достижении проектной отметки в необходимых случаях нижнюю часть скважины расширяют с помощью специальных расширителей, закрепленных на буровой штанге и входящих вкомплект бурового станка. Принцип работы расширителя следующий: давление, передаваемое через штангу, раскрывает шарнирную систему ножей расширителя, при вращении штанги ножи срезают грунт, попадающий в бадью, расположенную под расширителем. За 4... 5 операций срезывания и извлечения фунта образуется уширенная полость диаметром до 1,6 м. После приемки скважины в установленном порядке при необходимости в ней монтируют арматурный каркас и бетонируют методом вертикально перемещающейся трубы.
Применяемые в строительстве бетонолитные трубы, как правило, состоят из отдельных секций и имеют стыки, позволяющие быстро и надежно соединять трубы. В приемную воронку бетонную смесь подают непосредственно из автосмесителя или с помощью специального загрузочного бункера. По мере укладки бетонной смеси бетонолитную трубу извлекают из скважины. В скважине бетонную смесь уплотняют с помощью вибраторов, укрепленных на приемной воронке бетонолитной трубы. По окончании бетонирования скважины голову сваи формуют в специальном инвентарном кондукторе и в зимнее время защищают утеплителем. По этой технологии чаще всего изготовляют буронабивные сваи диаметром 400, 500, 600, 1000 и 1200 мм и длиной до 30 м.
Глинистый раствор для удержания стенок скважин от обрушения применяют при устройстве буронабивных свай в неустойчивых обводненных фунтах. В этом случае скважины бурят вращательным способом. Однако при проходке по скальным включениям и прослойкам используют сменные рабочие органы ударного типа (фейферы, долота). В скважину глинистый раствор поступает по пустотелой буровой штанге. За счет гидростатического давления,оказываемого этим раствором, плотность которого 1,2... 1,3 г/см3, устраивают сваи без обсадных труб. Глинистый раствор готовят на месте производства работ преимущественно из бентонитовых глин, и по мере бурения его нагнетают в скважину. Поднимаясь по скважине вдоль ее стенок, глиняный раствор попадает в зумпф, откуда возвращается насосом в буровую штангу для дальнейшей циркуляции. Затем в скважину устанавливают арматурный каркас. Бетонную смесь подают с помощью вибробункера с бетонолитной трубой, которую опускают в скважину. Вибрируемая бетонная смесь, поступая в скважину, вытесняет глинистый раствор. По мере заполнения скважины бетонной смесью бетоновод извлекают.
Устройство буронабивных свай с креплением стенок скважин обсадными трубами возможно в любых геологических и гидрогеологических условиях. Обсадные трубы можно оставлять в грунте или извлекать из скважин в процессе изготовления свай (инвентарные трубы). Секции обсадных труб, как правило, соединяют стыками специальной конструкции или с помощью сварки. Погружают обсадные трубы в процессе бурения скважины гидродомкратами, а также посредством забивки трубы в грунт или вибропогружением. Бурят скважины специальными установками вращательным или ударным способом.
После зачистки забоя и установки в скважине арматурного каркаса скважину бетонируют методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ). По мере заполнения скважины бетонной смесью инвентарную обсадную трубу извлекают. При этом специальная система домкратов, смонтированных на установке, сообщает обсадной трубе возвратно-поступательное и полувращательное движение, дополнительно уплотняя бетонную смесь. По окончании бетонирования скважины голову сваи формуют в специальном инвентарном кондукторе.
Для устройства уширений в основаниях свай, как правило, применяют взрывной способ. Для этого (рис. 6.13) в пробуренной скважине устанавливают обсадную трубу так, чтобы ее нижний конец не доходил до дна скважины на 1,2... 1,5 м, т. е. был за пределами действия ка-муфлетного взрыва. В обсадную трубу опускают на дно скважины заряд взрывчатки расчетной массы и выводят проводники от детонатора к подрывной машине. Трубу заполняют бетонной смесью и производят взрыв. Энергия взрыва уплотняет грунт и создает сферическую полость, которая немедленно заполняется бетонной смесью из обсадной трубы. Окончательно заполняют скважину описанным выше способом.
В нашей стране буронабивные сваи изготовляют диаметром 880... 1200 мм, длиной до 35 м. Для устройства буронабивных свай используют литую бетонную смесь с осадкой конуса 16... 20 см.
Пневмотрамбованные сваи
Сваи применяют при устройствефундаментов с большим притоком воды, затрудняющим сооружение буронабивных свай. В этом случае бетонную смесь укладываютв полость обсадной трубы при постоянном повышенном давлениивоздуха (0,25...0,3 МПа), который подается от компрессора черезресивер. Бетонную смесь подают небольшими порциями черезспециальное устройство - шлюзовую камеру, действующую попринципу пневмонагнетательных установок, применяемых длятранспортирования бетонной смеси. Шлюзовые камеры состоят издвух отрезков труб, соединенных фланцами, которые имеют верхниеи нижние отверстия, закрываемые клапанами. Подачу смеси черезворонку в верхнюю камеру осуществляют при закрытом нижнемклапане, после подачи порции верхний клапан верхней камерызакрывается, а нижний - открывается и т. д.
Вибротрамбованные сваи
Сваи используют в сухих связныхгрунтах, в которых можно укладывать бетонную смесь в открытуюскважину глубиной 4...6 м. Такие сваи устраивают следующимобразом. В грунт с помощью вибропогружателя, подвешенного к экскаватору, погружают стальную обсадную трубу, имеющую на конце съемный железобетонный башмак.
После погружения трубы вибропогружатель снимают и внутреннюю полость трубы заполняют на 0,8... 1 м бетонной смесью. С помощью трамбующей штанги, подвешенной к вибропогружателю,смесь трамбуют, в результате чего она вместе с башмаком вдавливается в грунт, образуя при этом уширенную пяту. Заполнив бетонной смесью обсадную трубу, ее извлекают из грунта с помощью экскаватора при работающем вибропогружателе.
Частотрамбованные сваи
Сваи устраивают путем забивки обсадных труб, опирающихся на металлический (обычно чугунный) наконечник. Затем в полости, образованной обсадной трубой, устраивают армированную (или неармированную) сваю, уплотняя бетонную смесь с помощью ударов паровоздушного молота двойного действия, передающихся через трубу.
Частотрамбованные сваи устраивают с помощью специально оборудованного копра в такой последовательности. На копер лебедкой поднимают паровоздушный молот двойного действия и обсадную трубу, которая в верхней части имеет оголовок. На нижний конец обсадной трубы насаживают металлический башмак со смоляным канатом, чтобы исключить проникновение в трубу воды. Под действием удара молота обсадную трубу погружают до проектной отметки. Погружаясь, труба раздвигает частицы грунта и уплотняет его. Затем молот, поднимают, а в полость трубы опускают арматурный каркас (если сваи армируются). Из вибробадьи через воронку подают в полость обсадной трубы бетонную смесь с осадкой конуса 8... 10 см.
Параллельно с укладкой смеси извлекают (вытягивают) обсадную трубу из грунта, причем металлический башмак остается в основании сваи. В это время молот двойного действия, вновь соединенный с обсадной трубой, уплотняет бетонную смесь. При этом сила его погружающего удара в два раза меньшевыдергивающих усилий, передаваемых на обсадную трубу. При ударах молота, направленных вверх, труба должна извлекаться на 4... 5 см из грунта, а при ударах, направленных вниз - погружаться на 2...3 см. Удары, направленные вниз, наряду с вибрационным воздействием трубы значительно уплотняют бетонную смесь, впрессовывая ее в стенки скважины, что, в свою очередь, также уплотняет грунт.
Песчаные и грунтобетонные сваи
Данный тип свай применяют для уплотнения слабых грунтов. В этом случае используют специальные приспособления в виде стальной обсадной трубы с коническим четырехлопастнымраскрывающимся наконечником. Трубу заполняют песком (грунтом) и с помощью вибропогружателя погружают на проектную глубину. При движении трубы кольцо, открывающее лепестки наконечника, спадает и остается в фунте, а песок (сухой фунт) заполняет скважину. Песок уплотняют за счет вибрации от пофужателя или трамбовками с помощью легкого копра. Таким способом выполняют набивку скважин на глубину до 7 м.
В последние годы стали устраивать фунтобетонные сваи, для чего применяют бурильно-крановые машины с пустотелой буровой штангой, имеющей на конце смесительный бур с режущими и перемешивающими лопастями. Через штанги нагнетают растворонасосом водоцементную суспензию, изготовляемую в растворосмесителе. Смесительный бур при обратном вращении и извлечении послойно уплотняет фунт, насыщенный водоцементной эмульсией. В результате образуется фунтобетонная свая, изготовленная на месте без выемки фунта.
