Вопрос. Буронабивные сваи. Способы устройства. Область применения. Конструктивные решения и технология возведения.

Системы набивных свай и глубоких опор отличаются между собой особенностями устройства в толще основания полостей и технологией формирования в них ствола. Эти сваи изготовляют из бетона и железобетона в оболочках, извлекаемых из грунта, в оболочках, оставляемых в грунте, а также и без оболочек. По способу устройства они условно подразделяются на набивные и буронабивные.

Буронабивные сваи изготавливают в предварительно пробуренных скважинах, в которые устанавливается арматурный каркас и укладывается бетон.

В последнее время этим сваям отдается предпочтение, поскольку по сравнению с забивными они дешевле, для них требуется меньше арматуры, их более точно можно погрузить до необходимой отметки (отсутствие «попов»).

Условия работы сваи и глубокой опоры в грунте практически одинаковые. Обычно к сваям относят элементы диаметром до 0,8 м, для изготовления которых требуется сравнительно простое оборудование; к глубоким опорам — элементы с большим диаметром, для изготовления которых требуется более сложное и иногда специальное оборудование.

Буронабивные сваи изготовляют в предварительно пробуренных в грунте скважинах. В скважины устанавливают арматуру (при необходимости) и укладывают бетон. Сваи загружают после достижения бетоном проектной прочности.

В зависимости от грунтовых условий и имеющегося оборудования буронабивные сваи подразделяют на несколько типов: БСС, БСВ_Г, БСВ₀, БСИ, БСС_М. Типоразмеры буронабивных свай и наиболее распространенные марки бурового оборудования приведены в табл. 8.4.

Применение различных типов буронабивных свай обусловливается грунтовыми условиями, действующими нагрузками и условиями производства работ.

При необходимости прорезать грунты мощностью более 20 м целесообразно применять сваи типа БСС и БСВ_О длиной 20—30 м или БСИ длиной 20—50 м.

При опирании свай на глинистые грунты твердой, полутвёрдой и тугопластичной консистенции, на скальные, полускальные и песчаные грунты и при прорезании слоя насыпи с твердыми включениями следует применять БСВ_О длиной до 30 м и БСИ длиной 20—50 м; слоя про-садочных грунтов толщиной более 10 м — БСС длиной 12—30 м; слоя глинистых грунтов от мягкопластичной до текучей консистенции толщиной более 10 м — БСВГ длиной 15—20 м, БСВ₀ длиной 15—30 м и БСИ длиной 20— 50 м; слоя набухающих грунтов—БСС длиной 10—130 м и БСС_М — длиной 3—6 м с уширенной пятой.

При действии на сваю больших (более 100 кН) горизонтальных нагрузок, в том числе сейсмических, принимают сваи типа: БСС диаметрами 500 и 1200 мм; БСВ₀ диаметрами 600 и 800 мм; БСИ диаметрами 880, 980, 1080 и 1180 мм при строительстве на оползневых склонах; БСИ длиной до 20 м для фундаментов оборудования; БСС_М для малонагруженных конструкций.

В зависимости от инженерно-геологических условий, особенностей проектируемого здания или сооружения и внешних нагрузок, передаваемых на фундаменты, буронабивные сваи армируются на полную длину, на часть длины или только в верхней части для связи с ростверком. Арматурные каркасы для буронабивных свай изготовляются, как правило, звеньями длиной 6—12 м.

Для увеличения несущей способности буронабивных свай и оболочек на их концах устраивают уширение, которое создается разбуриванием грунта механизмами или камуфлетными взрывами. Сваи и оболочки с уширенными пятами имеют большую несущую способность и применяются преимущественно в крупных транспортных и гидротехнических сооружениях (рис. 8.5).

В нашей строительной практике применяются следующие виды набивных свай с извлекаемой оболочкой.

Сваи Страуса формируются в пробуренных и закрепленных обсадными металлическими трубами скважинах диаметром до 0,4 м и глубиной 6—12 м. Скважину заполняют бетоном слоями до 1 м и, уплотняя бетон, постепенно извлекают трубу. Эти сваи применяют для усиления существующих фундаментов, реконструкции зданий и сооружений, а также в тех случаях, когда недопустимы сотрясения, возникающие при других способах погружения свай.

Частотрамбованные сваи формируются в инвентарных металлических оболочках со свободным наконечником, который остается после извлечения оболочки в грунте. Для погружения оболочки в грунт применяют вибраторы или свайные молоты, имеющие приспособление для извлечения оболочек. На проектной отметке полость заполняют бетоном, и оболочки постепенно извлекают при включенном вибраторе или молоте. При вибрации и ударах молота уплотняется бетон и окружающий грунт. Сваи изготовляют диаметром до 0,4 м и длиной 6—12 м. Эти сваи целесообразно применять на объектах с небольшим числом погружаемых свай и при отсутствии специального оборудования для их погружения.

Сваи Франки изготовляются в инвентарных толстых металлических трубах, в которых из жесткого бетона создают пробку высотой 0,8—1 м и вместе с ней забивают трубу как обычную сваю. На проектной отметке бетонную пробку выбивают, отдельными порциями подают бетон и молотом вбивают его в грунт, одновременно поднимая оболочку. В результате формируется свая с гофрированной поверхностью (рис. 8.4).

Несущая способность буронабивных свай зависит от свойств грунта, которые он приобретает при устройстве полости и формировании ствола. Например, несущая способность частотрамбованных свай с наконечником и свай Франки с бетонной пробкой близка к несущей способности забивных сплошных свай, а несущая способность свай Страуса заметно ниже несущей способности забивных свай, поскольку при внедрении рабочих инструментов в грунт происходит его частичное разрушение. В буронабивных сваях, формируемых под глинистым раствором, силы трения по боковой поверхности снижаются, кроме того, за счет наличия глиняной пленки между грунтом и телом сваи.

Вопрос. Динамический метод определения несущей способности свай. Уравнение работ. Понятие об отказе. Ложный отказ в песчаных и пылевато-глинистых грунтах. Контрольный отказ. Контроль за погружением сваи.

При производстве работ очень важно оценить несущую способность сваи на различных этапах ее погружения.

Динамический метод определения несущей способности сваи основан на зависимости между величиной ее погружения и энергией удара молота. Теоретическое значение такой задачи было найдено Н. М. Герсевановым, получившим зависимость между энергией удара молота и сопротивлением сваи погружению.

В решении приняты следующие исходные положения: энергия падающего молота массой G с высоты Н (рис. 9.8) расходуется на преодоление сопротивления сваи погружению F_u на глубину s_a, на работу упругих сил, выраженную в подскоке молота на высоту h, и на затрачиваемую на неупругие деформации сваи работу грунта и другие вредные сопротивления (эту работу можно принять как часть произведенной работы ɑGH, где ɑ<1).

Для этих условий уравнение работы запишется

Глубину погружения сваи sa от одного удара молота или от работы вибропогружателя в течение 1 мин в строительной практике принято называть «отказом».

Решение уравнения (9.10), полученное Н. М. Герсевановым, с некоторыми коррективами используется на практике для определения частного значения сопротивления сваи F_u по данным ее погружения. При фактических (измеренных) остаточных отказах s_а 0,002 м

Если фактический остаточный отказ s_a<0,002 м, то в проекте свайного фундамента следует предусмотреть применение для погружения свай молота с большей энергией удара, при которой остаточный отказ будет s_a 0,002 м, а в случае невозможности замены сваебойного оборудования F_u определяется по требованиям СНиП 2.02.03-85.

Динамические испытания проводятся для свай, забитых в песчаные грунты, не менее чем через 3 сут, а в глинистые — не менее чем через 6 сут с момента окончания их забивки. Несущая способность F _d, кН, сваи по результатам динамических испытаний свай определяется по формуле (9.8).

В проекте свайных фундаментов кроме типа оборудования для погружения свай указывают величину расчетного отказа сваи. Расчетный отказ сваи вычисляют по формуле

Эта формула получена в результате решения выражения (9.11) относительно отказа sa.

Отказы замеряют отказомером в период погружения сваи. В конце погружения, когда отказ сваи близок к расчетному, его замеряют после каждого удара молота одиночного действия или как среднюю величину от десяти ударов (одного залога) дизель-молота, а при вибропогружении — через каждую 1 мин работы вибропогружателя.

Величина погружения забивной сваи после «отдыха» может уменьшиться, остаться без изменения или даже увеличиться. Уменьшение отказа наблюдается в водонасыщенных глинистых грунтах и заиленных песках. Грунт, выдавливаемый сваей при забивке, перемещается и уплотняет окружающие грунты. Вода, заключенная з порах, не успевает за время забивки просочиться в грунт из-за малой его водопроницаемости. Глинистые грунты малоподвижны, прилегают к свае неплотно, и вода перемещается по стволу вверх. На боковой поверхности сваи образуется своеобразная смазка, которая снижает трение грунта по этой поверхности. Для рассасывания воды в грунте требуется некоторое время, и тем большее, чем мельче частицы грунта. В результате постепенного рассасывания воды грунты плотно облегают ствол сваи (засасывают сваю), увеличивается сопротивление трению и свая приобретает большую несущую способность.

Увеличение отказа сваи после «отдыха» наблюдается в водонасыщенных пылеватых песках. Эти грунты, обладая большой подвижностью, во время погружения плотно облегают сваю. Вода, выжимаемая из грунта, не может перемещаться вверх и отжимается вниз, скапливаясь под нижним концом сваи, в результате чего увеличивается сопротивление грунта под острием. Через некоторое время вода рассасывается и происходит релаксация напряжений из-за разуплотнения грунтов, примыкающих к свае, и уплотнение более отдаленных грунтов. В итоге несущая способность сваи уменьшается, а отказ увеличивается. Это явление называют «ложным отказом». Поэтому после «отдыха» производят контрольную добивку свай в песчаных грунтах через 3 сут и в глинистых через 6 сут после окончания забивки.

18. Понятие о негативном трении и его учет при определении несущей способности свай.

При наличии в пределах длины сваи слоя сильно сжимаемого грунта отрицательно направленное трение (негативное) может возникнуть, когда верхние слои грунта дают осадку из-за сжимаемости слоя слабого грунта в результате следующих причин при планировании территории подсыпкой; загружении поверхности грунта или пола по грунту длительно действующими полезными нагрузками; снятии взвешивающего действия воды в результате понижения уровня грунтовых вод; динамических воздействиях на грунты, способные уплотняться от этих воздействий (рыхлые пески, тиксотропные грунты); уменьшении объема грунта, содержащего растворимые соли и гниющие органические вещества; замачивании просадочных грунтов; незавершенном уплотнении молодых отложений.

Для оценки влияния сил отрицательного трения на величину несущей способности сваи целесообразно построить по длине сваи прямоугольную эпюру 1 (рис. 9.3) с интенсивностью перемещения, равного половине предельно допустимой осадки фундамента и эпюру 2 послойной осадки грунтов около боковой поверхности сваи. В нулевой точке (н.т.) пересечения эпюр на глубине Z₀ вертикальные перемещения

грунта равны осадке сваи. Выше этой точки действует отрицательно направленное трение. В таком случае несущая способность сваи

где Z₀ – расстояние от подошвы ростверка (н.т.)

Дата добавления: 2015-07-16