Классификация свайных фундаментов лекция

Сайт инженера-проектировщика

Свежие записи

Классификация свайных фундаментов

КЛАССИФИКАЦИЯ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Элементы в виде стержней из бетона, железобетона и других материалов в толще грунтового основания, которые воспринимают нагрузки от здания, называют свайным фундаментом. Такие фундаменты состоят из заглубленных в грунт свай и ростверка (распределительной балки или плиты). Ростверк обеспечивает равномерную передачу нагрузки от здания.

Свайные фундаменты классифицируются по следующим признакам:

а) по способу углубления в грунт сваи бывают забивные и набивные. Забивные сваи изготавливают на заводах и углубляют методом забивки, вдавливания или вибрации;

б) в зависимости от взаимодействия с грунтом: сваи-стойки концами опираются на прочные грунты и передают на них нагрузки; висячие сваи не достигают прочного грунта, а только уплотняют толщу основания и передают нагрузку на грунт трением, которое возникает между боковой поверхностью сваи и грунтом (рис. 1);

в) по форме поперечного сечения: круглые, квадратные, прямоугольные, многогранные, трубчатые, таврового и двутаврового сечения;

г) по форме продольного сечения: цилиндрические, призматические, с наклонными боковыми гранями (пирамидальные, конические, трапециевидные, ромбовидные)

д) по глубине: короткие — до 6 м; длинные — более 6 м.

е) по материалу: железобетонные, бетонные, деревянные, стальные.

Рис. 1. Виды свайных фундаментов: а — сваи-стойки; б, в — висячие сваи;1 — свая забивная; 2 — ростверк; 3 — свая набивная

По сечению забивные сваи бывают:

— призматические железобетонные сплошного сечения (рис. 2. ), размерами 200 × 200 и 300 × 300 мм, длиной 3 — 12 м;

— призматические железобетонные с круглой полостью, размерами 250 × 250 и 300 × 300 мм, длиной 4 — 12 м;

— трубчатые железобетонные, диаметром 400 — 800 мм, длиной 4 — 12 м;

— деревянные из бревен хвойных пород, диаметром не мене 180 мм. Их применяют только в грунтах с постоянной влажностью, ствол покрывают битумной или дегтярное мастикой, забивают ниже уровня грунтовых вод, чтоб избежать загнивания;

— пирамидальные — с верхним сечением 300 × 300 мм и наклоном боковых граней до 14 °, длиной 5 — 12 м.

Рис 2. Фундамент из забивных свай: а — свая трубчатая; б — железобетонная сплошная призматическая свая; в — тоже с круглой полостью; г -железобетонная пирамидальная свая; д — деревянная свая; 1 — стальной башмак забивной сваи; 2 — стальной бугель; 3 — стальной наконечних

Набивные сваи (рис. 3) изготавливают из монолитного бетона, который заполняет предварительно пробуренные скважины, объединенные сверху ростверком. Изготавливают диаметром 400 — 700 мм. Вверху сваи соединяют между собой железобетонным ростверком. Нижняя часть сваи может быть расширена.

Рис. 3. Набивные сваи и фундаменты в вытрамбованных скважынах: а -буронабивная свая с одинаковым сечением ствола; б — то же с уширением; в – вытрамбованнная скважина; 1 — уширение; 2 — уплотненная зона грунта

Под наружные стены зданий без подвалов ростверк размещают на 100 … 150 мм ниже уровня поверхности земли и укладывают под него, при связных грунтах, слой крупнозернистого песка, щебня или шлака толщиной 200 мм и более, а при несвязных грунтах, тощего бетона или шлака толщиной не менее 100 мм.

Под внутренние капитальные стены ростверк укладывают на слой бетона, щебня или шлака толщиной не менее 100 мм.

При наличии подвала или технического подполья под всем зданием отметки пола подвала совмещают с верхом ростверка.

Источник

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

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;

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.

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

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).

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.

Источник