Схема плана свайных фундаментов

8.3.4. Проектирование свайного поля и ростверков

Основная задача проектирования свайного поля и ростверков сводится к максимальному использованию допускаемой на сваю расчетной нагрузки, обеспечению равнопрочности сваи по грунту и материалу, определению оптимальных типоразмеров свай к ростверков и их унификации, обеспечению минимального заложения ростверков и наименьших объемов земляных работ.

Под сооружениями с несущими стенами сваи располагаются, как правило, в один ряд. Не следует допускать недоиспользование несущей способности свай более чем на 15 %, перегрузку свай от постоянных и длительных нагрузок более чем на 5 %, от кратковременных нагрузок более чем на 20 %.

Для каркасных сооружений число свай в кустах должно быть минимальным. Не рекомендуется принимать число свай в кустах с нагрузкой до 10 000 кН более 16 шт. при сечении 30×30 см, более 12 шт. при сечении 35×35 см, более 9 шт. при сечении 40×40 см или диаметре 50—60 см.

В табл. 8.20 и 8.21 приведены параметры унифицированных кустов из забивных свай квадратного сечения для одноэтажных и многоэтажных зданий, в табл. 8.22 и 8.23 — унифицированных кустов из буронабивных свай без уширения и с уширенной пятой, в табл. 8.24 — унифицированных кустов из полых круглых свай и свай-оболочек. Данные этих таблиц облегчают определение передаваемой на сваю расчетной нагрузки по формуле

где N_p, М_x, М_y — расчетные нагрузки, действующие на фундамент на отметке низа ростверка; n — число свай в кусте; k_х, k_y — коэффициенты, принимаемые по табл. 8.20–8.24.

Для сокращения трудоемкости подбора требуемого куста свай целесообразно воспользоваться номограммой, приведенной на рис. 8.15. Куст свай подбирают по заданным расчетным нагрузкам на фундамент N, М и принятой в проекте расчетной нагрузке на сваю F_h в следующем порядке:

– вычисляются n₀ = N/F_h и e = M/(k₂N) , где коэффициент k₂ принимается в зависимости от ширины грани или диаметра сваи:

Ширина грани или диаметр сваи, см	25	30	35	40	50	60	80
k2	0,833	1,0	1,167	1,333	1,667	2,0	2,66

– точка пересечения линии n₀ и е определяет требуемые параметры куста свай и шаг свай a в продольном направлении;

– шаг свай в поперечном направлении вычисляется по формуле

.

Кусты свай принимаются по табл. 8.20.

ТАБЛИЦА 8.18. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЗАБИВНЫХ СВАЙ

Размер сечения или диаметр свай, см

Длина свай, м

Приближенные значения коэффициентов Ks, Kp, Ku

при гравелистых, крупных песках и глинистых грунтах с IL = 0,0÷0,1

при песках средней крупности и глинистых грунтах с IL = 0,2÷0,3

при мелких и пылеватых песках и глинистых грунтах с IL = 0,4÷0,5

30×30

3–15

1–0,6 +

0,5–0,4 ±

≤ 0,3 –

0,7–0,6 +

0,5–0,4 ±

≤ 0,3 –

0,4–0,3 +

0,2 ±

1 , см

Длина сваи, м

Приближенные значения коэффициентов Ks, Kp, Ku

при гравелистых, крупных песках и глинистых грунтах с IL = 0,0÷0,1

при песках средней крупности и глинистых грунтах с IL = 0,2÷0,3

при мелких и пылеватых песках и глинистых грунтах с IL = 0,4÷0,5

40

8–10

0,4 ±

0,3–0,2 –

1 Перед чертой указан диаметр ствола, за чертой — диаметр уширения.

Примечание. То же, что и к табл. 8.18.

ТАБЛИЦА 8.20. ПАРАМЕТРЫ ТИПОВЫХ СВАЙНЫХ ГРУПП (КУСТОВ) ИЗ ЗАБИВНЫХ СВАЙ ДЛЯ ОДНОЭТАЖНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ

Номер схемы	Типовая схема свайного куста	Размер сечения сваи, мм	Размеры, мм							kx,y
			a	a1	a2	A	b	b1	В	kx	ky
1		300×300	450 650 800	–	–	900 1300 1600	450	–	900	0,5556	0,5556 0,3846 0,3125
		350×350	600 750 1050			1200 1500 2100					0,4167 0,3333 0,2381
		400×400	600 750 1050			1200 1500 2100					0,4167 0,3333 0,2381
2		300×300	650

800
950
1100 – – 1300 650 – 1300 0,3846 0,3846 1600
1900
2200 450 900 0,5556 0,3125
0,2632
0,2273 350×350 1075
1225 2150
2450 625
625 1250
1250 0,4 0,2326
0,2041 400×400 900

1050
1200
1350 1800

2100
2400
2700 750 1500 0,3333 0,2778 600 1200 0,4167 0,2381
0,2083
0,1852 3 300×300 900
1100
1250 – – 1800
2200
2500 450 – 900 0,5556 0,1852
0,1515
0,1333 350×350 1050
1200 2100
2400 600 1200 0,4167 0,1587
0,1389 400×400 1200
1350 2400
2700 0,1389
0,1235 4 300×300 475
625 950
1250 – 1900
2500 800
650 – 1600
1300 0,3125
0,3846 0,3571
0,2463 350×350 525
675 1050
1350 2100
2700 900 1800 0,2778 0,3122
0,2212 400×400 600
675

750
825 1200
1350

1500
1650 2400
2700

3000
3300 1050 2100 0,2381 0,2604
0,2212 900 1800 0,2778 0,1905
0,166 5 300×300 475
625 950
1250 – 1900
2500 800
650 – 1600
1300 0,2083
0,2564 0,2353
0,1730 350×350 525
675 1050
1350 2100
2700 900 1800 0,1852 0,2105
0,1585 400×400 600
675

750
825 1200
1350

1500
1650 2400
2700

3000
3300 1050 2100 0,1587 0,1812
0,1585 900 1800 0,1852 0,14
0,1256 6 300×300 900
1100
1400
1550 – – 1800
2200
2800
3100 900 – 1800 0,1852 0,1852
0,1515
0,119
0,1075 350×350 1050
1225
1375
1650 – 2100
2450
2750
3300 1050 2100 0,1587 0,1587
0,1361
0,1212
0,101 400×400 1200
1500 – 2400
3000 1200 2400 0,1389 0,1389
0,1111 7 300×300 450
500 1350
1500 – 2700
3000 900 – 1800 0,1852 0,1575
0,1333 350×350 550
600 1650
1800 3300
3600 0,1143
0,0992 8 300×300 450
500 900
1000 1350
1500 2700
3000 900 – 1800 0,1389 0,1277
0,1111 350×350 550
600 1100
1200 1650
1800 3300
3600 0,0978
0,0868 9 300×300 450
500
550
600
650 1350
1500
1650
1800
1950 – 2700
3000
3300
3600
3900 900 – 1800 0,1389 0,1073
0,0952
0,0853
0,0772
0,0702 350×350 550
650 1650
1950 3300
3900 1050 2100 0,119 0,0853
0,0702 10 300×300 625
700

775
850
925 1250
1400

1550
1700
1850 – 2500
2800

3100
3400
3700 625
550 1250
1100 2500
2200 0,1099
0,128 0,1099
0,0962 450 900 1800 0,161

0,0855
0,0764
0,069 11 300×300 800
925
1000 1700
1850
2000 – 3400
3700
4000 450 900 1800 0,1314 0,0714
0,0617
0,0556 12 300×300 900
1000 1800
2000 – 3600
4000 900 – 1800 0,1111 0,0639
0,0556 13 300×300 550
650 1650
1950 – 3300
3900 450 1350 2700 0,0805 0,064
0,0522

ТАБЛИЦА 8.21. ПАРАМЕТРЫ ТИПОВЫХ СВАЙНЫХ ГРУПП (КУСТОВ) ИЗ ЗАБИВНЫХ СВАЙ ДЛЯ МНОГОЭТАЖНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ

Номер схемы	Типовая схема свайного куста	Размер сечения сваи, мм	Размеры, мм					kx,y
			a	a1	A	b	B	kx	ky
1		300×300	450	–	900	–	–	–	1,1111
		350×350 400×400	600		1200				0,8333
2		300×300	300	600	900	450	900	1,1111	1,2821
		350×350 400×400	400	800	1200				0,8929 0,8929
3		300×300	450 600	–	900 1200	450	900	1,1111	0,5556 0,4167
		350×350	600 750		1500	600	1200	0,4167	0,4167 0,3333
		400×400	600 750		1200 1500				0,4167 0,3333
4		300×300	650	–	1300	650	1300	0,3843	0,3846
		350×350 400×400	900		1800	900	1800	0,2778	0,2778
5		300×300	900	–	1800	450	900	0,3704	0,2778
		350×350	1050		2100	600	1200	0,4167	0,2381
6		300×300	475	950	1900	800	1600	0,3125	0,3571
		350×350	525	1050	2100	900	1800	0,2778	0,3125
7		300×300	475	950	1900	800	1600	0,2083	0,2353
		350×350	525	1050	2100	900	1800	0,1852	0,2105
8		300×300	900	–	1800	900	1800	0,1852	0,1852
		350×350	1050		2100	1050	2100	0,1587	0,1587

ТАБЛИЦА 8.22. ПАРАМЕТРЫ ТИПОВЫХ СВАЙНЫХ ГРУПП (КУСТОВ) ИЗ БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ

Номер схемы	Типовая схема свайного куста	Размер сечения сваи, мм	Размеры, мм					kx,y
			a	a1	A	b	B	kx	ky
1		500 600 800 880 980 1000 1080 1180 1200	–	–	–	–	–	–	–
2		400 500 600 800 800	600 750 850 900 1000	1200 1500 1700 1800 2000	–	–	–	0,8333 0,667 0,5882 0,5556 0,5
		880	950	–				1900	0,5263
		980 1000	1050					2100	0,4762
		1080 1180	1000 1100					2000 2200	0,5 0,4545
		1200	1050					2100	0,4762
3		400 600 600 600	400 500 570 670	800 1000 1130 1330	1200 1500 1700 2000	600 750 850 850	1200 1500 1700 1700	0,8333 0,3333 0,5882 0,5882	0,4167 0,3333 0,2953 0,2509
		800 880	600 630	1200 1270	1800 1900	900 950	1800 1900	0,5556 0,5263	0,2778 0,025
		980 1000 1080	670	1330	2000	1000	2000	0,5	0,2509
		1180 1200	730 700	1470 1400	2200 2100	1100 1050	2200 2100	0,4545 0,4762	0,226 0,2381
4		400 500 600 600 800 880	600 750 850 1000 900 950	–	1200 1500 1700 2000 1800 1900	600 750 850 850 900 950	1200 1500 1700 1700 1800 1900	0,4167 0,3333 0,2941 0,2941 0,2778 0,2632	0,4167 0,3333 0,2941 0,25 0,2778 0,2632
		980 1000 1080	1000		2000	1000	2000	0,25	0,25
		1180 1200	1100 1050		2200 2100	1100 1050	2200 2100	0,2273 0,2381	0,2273 0,2381
5		500 600	1050 1300	–	2100 2600	1050 1000	2100 2000	0,2381 0,25	0,2381 0,1923
		880	1200		2400	1200	2400	0,2083	0,2083

ТАБЛИЦА 8.23. ПАРАМЕТРЫ ТИПОВЫХ СВАЙНЫХ ГРУПП (КУСТОВ) ИЗ БУРОНАБИВНЫХ СВАИ С УШИРЕНИЕМ В НИЖНЕЙ ЧАСТИ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ

Номер схемы	Типовая схема свайного куста	Размер сечения сваи, мм	Размеры, мм					kx,y
			a	a1	A	b	B	kx	ky
1		500/1200 600/1600 800/1800	–	–	–	–	–	–	–
2		500/1200	850 1100	–	1700 2200	–	–	–	0,5882 0,4545
		500/1400	950 1200		1900 2400				0,5263 0,4167
		500/1600	1050 1300		2100 2600				0,4762 0,3840
		600/1600	1050 1300		2100 2600				0,4762 0,3846
		800/1800	1150 1400		2300 2800				0,4348 0,3571
3		500/1200	550 700	1150 1500	1700 2200	1100 1100	2200 2200	0,4545 0,4545	0,2853 0,2167
		500/1400	600 800	1300 1600	1900 2400	950 1200	1900 2400	0,5263 0,3472	0,249 0,2083
		500/1600	700 850	1400 1750	2100 2600	1050 1300	2100 2600	0,4762 0,3846	0,2381 0,1885
		600/1600	700 850	1400 1750	2100 2600	1050 1300	2100 2600	0,4762 0,3846	0,2167 0,1885
		800/1800	750 900	1550 1900	2300 2800	1150 1400	2300 2800	0,4348 0,3571	0,2128 0,1721
4		500/1200	850 1100	–	1700 2200	850 1100	1700 2200	0,2941 0,2273	0,2941 0,2273
		500/1400	950 1200		1900 2400	950 1200	1900 2400	0,2632 0,2083	0,2632 0,2083
		500/1600	1050 1300		2100 2600	1050 1300	2100 2600	0,2381 0,1923	0,2381 0,1923
		600/1600	1050 1300		2100 2600	1050 1300	2100 2600	0,2381 0,1923	0,2381 0,1923
		800/1800	1150 1400		2300 2800	1150 1400	2300 2800	0,2174 0,1786	0,2174 0,1786
5		500/1200	1200 1600	–	2400 3200	1200 1600	2400 3200	0,2083 0,1563	0,2083 0,1563
		500/1400	1500		3000	1500	3000	0,1667	0,1667
		500/1600	1500 2000		3000 4000	1500 2000	3000 4000	0,1667 0,125	0,1667 0,125
		600/1600	1500 2000		3000 4000	1500 2000	3000 4000	0,1667 0,125	0,1667 0,126

1 Перед чертой указан диаметр ствола, за чертой — диаметр уширения.

ТАБЛИЦА 8.24. ПАРАМЕТРЫ ТИПОВЫХ СВАЙНЫХ ГРУПП (КУСТОВ) ИЗ ПОЛЫХ КРУГЛЫХ СВАЙ И СВАЙ–ОБОЛОЧЕК ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ

Номер схемы	Типовая схема свайного куста	Размер сечения сваи, мм	Размеры, мм					kx,y
			a	a1	A	b	B	kx	ky
1		400	600 900	–	1200 1800	–	–	–	0,8333 0,5556
		500	750 1050		1500 2100				0,6667 0,4762
		600	850 1000		1700 2000				0,5882 0,5
		800	900 1000		1800 2100				0,5556 0,4762
		1000	1050 1250		2100 2500				0,4762 0,4
		1200	1150 1350		2300 2700				0,4348 0,3704
		1600	1300 1450		2600 2900				0,3846 0,3448
2		400	400 500 700	800 1000 1400	1200 1500 2100	600	1200	0,8333	0,6944 0,5 0,2976
		500	500 600 700	1000 1200 1400	1500 1800 2100	750	4500	0,6667	0,5 0,3788 0,2976
		600	570 670	1130 1330	1700 2000	850	1700	0,5882	0,4132 0,3215
		800	600 700 800	1200 1400 1600	1800 2100 2400	900	1800	0,5556	0,3788 0,2976 0,2404
3		400	600 750 1050	–	1200 1500 2100	600	1200	0,4167	0,4167 0,3333 0,2381
		500	750 900 1050		1500 1800 2100	750	1500	0,3333	0,3333 0,2778 0,2381
		600	850 1000 1300		1700 2000 2600	850	1700	0,2941	0,2941 0,25 0,1923
		800	900 1050 1200		1800 2100 2400	900	1800	0,2778	0,2778 0,2381 0,2083
4		400	900	–	1800	750	1500	0,3333	0,2778
			1050 1200 1350		2100 2400 2700	600	1200	0,4167	0,2381 0,2083 0,1852
		500	1050 1200		2100 2400	1050	2100	0,2381	0,2381 0,2083
			1350		2700	900	1800	0,2778	0,1852
		600	1300		2600	1000	2000	0,25	0,1923
			1750 1900		3500 3800	850	1700	0,2941	0,1429 0,1266
5		400	1200 1350	–	2400 2700	600	1200	0,2778	0,2083 0,1852
		500	1500 1650		3000 3300	750	1500	0,2222	0,1667 0,1515
		600	1750 1900		3500 3800	850	1700	0,1961	0,1429 0,1316
6		400	600 676	1200 1350	2400 2700	1050	2100	0,2381	0,1894 0,1575
		750 825	1500 1650	3000 3300	900	1800	0,2778	0,1333 0,1143
		500	825 975	1650 1950	3300 3900	1350	2700	0,1852	0,1143 0,0869
7		400	600 675	1200 1350	2400 2700	1050	2100	0,1587	0,1812 0,2041
			750 825	1500 1650	3000 3300	900	1800	0,1852	0,1403 0,1256
		500	825 975	1650 1960	3300 3900	1350	2700	0,1235	0,1256 0,1031
8		400	1200	–	2400	1200	2400	0,1389	0,1389
			1500		3000				0,1111

Пример 8.7. Подобрать куст свай. Дано: N = 8000 кН, M = 2000 кН×м, b_p = 35 см, F_h = 1200 кН, k₂ = 1,167.

Решение. Определяем: n₀ = 8000/1200=7; е₀ =2000/(1,167 · 8000) = 0,214. По номограмме выбираем куст КС-8 с параметрами:

a₀ = 2,39 е₀k₂ = 2,39 · 0,214 · 1,167 = 0,6 м; b_i = = 0,86 м > 1,5 b_p = 0,525 м.

Размеры ростверков в плане принимаются кратными 30 см и на 20 см больше размеров куста свай по наружному контуру. Конструктивная высота ростверков назначается на 40 см больше глубины стакана или с учетом необходимой заделки анкерных болтов. Расчетная высота ростверков должна быть наименьшей. При ее подборе целесообразно сначала увеличить марку бетона ростверков, а затем его высоту. Размеры ростверков по высоте принимаются кратными 15 см.

Ростверки армируют сварными арматурными изделиями. Стенки стакана ростверка армируют пространственным каркасом, устанавливаемым на подготовку, и поперечными сетками, надеваемыми на пространственный каркас. Расстояние между поперечными сетками принимается не более 1/4 глубины заделки колонны и не более 20 см.

Число арматурных сеток, рассчитанных на местное сжатие, должно быть не менее двух под железобетонными колоннами и не менее четырех под стальными колоннами. Расстояние между сетками по высоте принимается 5—10 см.

Фундаменты из свайного поля размером более 10×10 м проектируют по той же схеме, что и кустовой свайный фундамент, но при этом должны быть обоснованы формы расположения свай (сплошная или кольцевая, по прямоугольной сетке, по радиальным прямым или концентрическим окружностям), расстояние между сваями и порядок их забивки, исключающие выпучивание грунта и недобивку свай.

Сопряжение свай с ростверком осуществляется в соответствии с рекомендациями Руководства [3].

Число свай в фундаменте следует определять из условия восприятия вдавливающих нагрузок и моментов. Если установленное число свай не обеспечивает восприятия горизонтальных нагрузок, следует применять: наклонные сваи, балки-связи, позволяющие распределить горизонтальные нагрузки на менее загруженные фундаменты; короткие дополнительные сваи в кусте, воспринимающие только горизонтальную нагрузку; зуб, устраиваемый на 1—1,5 м ниже подошвы ростверка и бетонируемый враспор.

Проектирование свайных фундаментов при агрессивных грунтовых водах проводится с учетом требований СНиП по защите строительных конструкций от коррозии.

На стадии изысканий следует установить источник агрессивности подземных вод и, если это возможно, разработать мероприятия по его устранению. В. последнем случае антикоррозионная защита свай и ростверков не требуется. Защита свай и ростверков от коррозии должна проводиться в зависимости от степени и характера агрессивности подземных вод одним из следующих способов:

• – повышением защитных свойств бетона за счет увеличения его плотности, повышением трещиностойкости, применением сталей, вяжущих и заполнителей, наиболее стойких к данной агрессивной среде;
• – применением цементов сульфатостойких, кислотостойких и с умеренной экзотермией;
• – обмазкой или пропиткой свай и ростверков химическими составами.

Обмазку или пропитку следует применять в том случае, если нельзя повысить защитные свойства материала или применить специальные цементы.

При наличии агрессивных подземных вод под ростверки рекомендуется устраивать подготовку из втрамбованного в грунт щебня толщиной не менее 10 см с проливкой битумом.

При устройстве свайного фундамента вблизи подземного сооружения заложение ростверков следует принимать наименьшим независимо от глубины подземного сооружения, принимая дополнительные мероприятия для восприятия сваями горизонтальных нагрузок.

Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения

Источник