Бесплатная библиотека стандартов и нормативов www.docload.ru

Все документы, размещенные на этом сайте, не являются их официальным изданием и предназначены исключительно для ознакомительных целей.
Электронные копии этих документов могут распространяться без всяких ограничений. Вы можете размещать информацию с этого сайта на любом другом сайте.
Это некоммерческий сайт и здесь не продаются документы. Вы можете скачать их абсолютно бесплатно!
Содержимое сайта не нарушает чьих-либо авторских прав! Человек имеет право на информацию!

 

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОСНОВАНИЙ И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ им. Н. М. ГЕРСЕВАНОВА (НИИОСП им. Н. М. Герсеванова) ГОССТРОЯ СССР.

РУКОВОДСТВО

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ

СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

Москва 1980

Рекомендовано к изданию Секцией ученого совета «Основания и фундаменты» НИИОСП им. Н.М. Герсеванова.

Руководство по проектированию свайных фундаментов / НИИОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР.-М.: Стройиздат, 1980.

Содержит материалы, разъясняющие нормативы и требования, изложенные в главе СНиП II-17-77 «Свайные фундаменты. Нормы проектирования». Даны рекомендации по проектированию, расчету и конструированию свайных фундаментов.

Для инженерно-технических работников проектных, проектно-изыскательских институтов и строительных организаций, занимающихся устройством свайных фундаментов.

Табл. 68, рис. 95.

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ. 1

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.. 2

2. ВИДЫ СВАЙ.. 5

3. ТРЕБОВАНИЯ К ИЗЫСКАНИЯМ... 15

4. ОСНОВНЫЕ УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ.. 19

5. РАСЧЕТ СВАЙ, СВАЙ-ОБОЛОЧЕК И СВАЙ-СТОЛБОВ ПО НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ.. 23

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СВАЙ И СВАЙ-ОБОЛОЧЕК ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ПОЛЕВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.. 58

7. РАСЧЕТ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ И ИХ ОСНОВАНИЙ ПО ДЕФОРМАЦИЯМ... 71

8. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ.. 84

9. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ В ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТАХ.. 96

10. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ В НАБУХАЮЩИХ ГРУНТАХ.. 113

11. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ НА ПОДРАБАТЫВАЕМЫХ ТЕРРИТОРИЯХ.. 117

12. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ.. 139

13. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ ОПОР ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ.. 149

14. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ МАЛОЭТАЖНЫХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ.. 151

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. 180

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. 182

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. 182

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. 185

ПРИЛОЖЕНИЕ 5. 187

ПРИЛОЖЕНИЕ 6. 192

ПРИЛОЖЕНИЕ 7. 194

ПРИЛОЖЕНИЕ 8. 198

ПРИЛОЖЕНИЕ 9. 204

ПРИЛОЖЕНИЕ 10. 211

ПРИЛОЖЕНИЕ 11. 215

ПРИЛОЖЕНИЕ 12. 218

ПРИЛОЖЕНИЕ 13. 222

ПРИЛОЖЕНИЕ 14. 224

ПРИЛОЖЕНИЕ 15. 226

ПРЕДИСЛОВИЕ

«Руководство по проектированию свайных фундаментов» содержит материалы, разъясняющие нормативы и требования главы СНиП II-17-77 «Свайные фундаменты за исключением вопросов, касающихся особенностей проектирования свайных фундаментов опор воздушных линий электропередачи, которые будут изложены в специальном руководстве.

Руководство составлено ордена Трудового Красного Знамени Научно-исследовательским институтом оснований и подземных сооружений им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР совместно с ГПИ Фундаментпроект Минмонтажспецстроя СССР и Всесоюзным научно-исследовательским институтом транспортного строительства (ЦНИИС) Минтрансстроя при участии НИИЖБ,. ЦНИИЭП жилища, ПНИИИС, Харьковского ПромстройНИИпроекта, Красноярского ПромстройНИИпроекта Госстроя СССР, ВНИИГС Минмонтажспецстроя СССР, МИИТ, ВЗИИТ, МИСИ Минвуза СССР, Уральского политехнического института Минвуза РСФСР, ЦНИИЭПсельстроя Минсельстроя СССР, КИСИ и ДИСИ Минвуза Украинской ССР, треста Оргтехстрой Минстроя Белорусской ССР, Научно-исследовательского института Минпромстроя ССР (НИИпромстрой), института Гипротюменьнефтегаз Министерства нефтяной и газовой промышленности СССР.

Руководство разрабатывалось лабораториями НИИОСП: свайных фундаментов, естественных оснований и конструкций фундаментов, методов исследования грунтов, механики грунтов, строительства на слабых грунтах, динамики грунтов.

Общее редактирование и компоновка текста выполнены кандидатами техн. наук Б.В. Бахолдиным и II.Б. Экимян.

В составлении Руководства приняли участие: разд. 1-8 и приложения к ним-кандидаты техн. наук Б.В. Бахолдин, Л.Я. Илькевич, П.А. Коновалов, Г.Б. Кульчицкий, Л.Г. Мариупольский, Б.Л. Фаянс, В.Г. Федоровский, Н.Б. Экимян, инженеры В.С. Князев, В.И. Стуров (НИИОСП); канд. техн. наук Ю.Г. Трофименков, инженеры Б.Ф. Кисин, Г. М. Лещин, З.К. Пярнпуу, В.Ф. Соколова, Б.С. Соминская, Р. Е. Ханин, А.А. Шерман (Фундаментпроект); д-р техн. наук А.А. Луга, кандидаты техн. наук Н.М. Глотов, К.С. Завриев (ЦНИИС); кандидаты техн. наук В.Н. Голосов, Н.Н. Коровин, В.А. Якушин (НИИЖБ); канд. техн. наук С.В. Тимофеев (ЦНИИЭПромзданий); кандидаты техн. наук И.З. Гольдфельд, В.Л. Трофимов (ПНИИИС); кандидаты техн. паук В.И. Берман, Е.М. Перлей, А.Я. Серебро (ВНИИГС); канд. техн. наук Ю.И. Ковалев (МИИТ); кандидаты, техн. наук Л.Н. Воробков, Н.М. Дорошкевич (МИСИ); кандидаты техн. наук Г.С. Лекумович, И.Я. Лучковский (Харьковский ПромстройНИИпроект); канд. техн. наук А.П. Хамов (ВЗИИТ); канд. техн. наук И.П. Бойко (КИСИ); д-р техн. наук В.Б. Швец, инж. В.И. Феклин (ДИСИ); канд. техн. наук С.Н. Вассерман (Гипротюменьнефтегаз); канд. техн. наук В.Б. Шахирев (Оргтехстрой Минстроя БССР); канд. техн. наук И.Б. Рыжков (НИИпромстрой); канд. техн. наук В.Л. Тарасов (УПИ); д-р техн. паук А.А. Бартоломей (ППИ); разд. 9-д-р техн. наук А.А. Григорян (НИИОСП); разд. 10-д-р техн. наук Е.А. Сорочан (НИИОСП); разд. 11-канд. техн. наук А.И. Юшин (НИИОСП); разд. 12-д-р техн. наук В.А. Ильичев, кандидаты техн. наук Ю.В. Монголов, В.М. Шаевич (НИИОСП); С.И. Гриб (Красноярский ПромстройНИИпроект); разд. 14-канд. техн. наук Н.В. Жуков,  инженеры И.Л. Балов и Л.Н. Карабанова (ЦНИИЭПсельстрой).

Приведенный текст главы СНиП II-17-77 отмечен слева вертикальной чертой. К каждому или нескольким. пунктам главы СНиП даны соответствующие пояснения по их применению, а также примеры расчета, охватывающие наиболее типичные случаи, встречающиеся в практике проектирования. В ряде случаев нумерация формул, таблиц и рисунков двойная: в квадратных скобках-номера Руководства, в круглых-номера, соответствующие главе СНиП II-17-77.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Нормы настоящей главы должны соблюдаться при проектировании свайных фундаментов зданий и сооружений.

Примечания: 1. Свайные фундаменты зданий и сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, а также свайные фундаменты машин с динамическими нагрузками следует проектировать в соответствии с требованиями глав СНиП по проектированию оснований и фундаментов на вечномерзлых грунтах и по проектированию фундаментов машин с динамическими нагрузками.

2. Свайные фундаменты зданий и сооружений, возводимых на геологически неустойчивых площадках (на которых имеются или могут возникнуть оползни, карсты) и в других особых условиях, следует проектировать с учетом дополнительных требований, предъявляемых к строительству и эксплуатации зданий и сооружений в указанных условиях.

К п. 1.1. К другим особым условиям могут быть отнесены условия, вытекающие из особенностей работы специальных сооружений. Например, свайные фундаменты опор мостов и водопропускных труб следует проектировать с учетом влияния насыпи на прочность и деформируемость оснований фундаментов устоев мостов и водопропускных труб; влияния размывов дна на несущую способность и устойчивость фундаментов; воздействия помимо вертикальных больших горизонтальных нагрузок (давление грунта, льда, ветра, одностороннего распора арочных пролетных строений, торможения подвижного состава и др.); повышенных требований в отношении величин предельных осадок и горизонтальных смещений, особенно железнодорожных мостов в условиях скоростного движения транспорта. Отмеченные особенности работы мостов и труб отражены в соответствующих нормативных документах по проектированию таких сооружений.

1.2. Выбор конструкции фундамента (например, свайного или на естественном основании, на искусственно уплотненном, химически или термически упрочненном основании и т.п.), а также вида свай и типа свайного фундамента (например, свайных кустов, лент, полей) следует производить исходя из конкретных условий строительной площадки, характеризуемых материалами инженерных изысканий, на основе результатов технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений фундаментов, выполненного с учетом требований технических правил по экономному расходованию основных строительных материалов.

К п. 1.2. Для выбора наиболее экономичного варианта фундамента необходимо в первую очередь использовать чертежи типовых конструкций, а также учитывать местный опыт строительства в аналогичных грунтовых условиях, наличие производственной базы и материальных ресурсов у организации-заказчика и организации-подрядчика.

При выборе вида фундамента рекомендуется учитывать, что применение свайных фундаментов взамен ленточных на естественном основании для жилых и общественных зданий в относительно благоприятных грунтовых условиях, как правило, бывает целесообразным при глубине заложения ленточных фундаментов более 1,7 м от поверхности планировки, а для производственных зданий-при глубине заложения отдельно стоящих ступенчатых фундаментов более 2,5 м.

Следует обратить внимание на целесообразность применения свайных фундаментов при строительстве на слабых грунтах (больших толщах текучепластичных и текучих глинистых, насыпных, заторфованных и др.), а также при высоком горизонте грунтовых вод и при глубоком сезонном промерзании грунтов.

При наличии скальных грунтов на глубине до 2,5 м от поверхности земли применение свайных фундаментов нецелесообразно.

Экономически оправдано опирание свай на несжимаемые и малосжимаемые грунты (например, скальные, твердые глинистые, плотные пески, галечниковые и т.п.) при их залегании на глубине более 2,5 м.

Методические принципы технико-экономической оценки проектных решений свайных фундаментов приведены в прил. 1.

1.3. Свайные фундаменты следует проектировать на основе результатов инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий строительной площадки, выполненных в соответствии с требованиями раздела 3 настоящей главы, данных о климатических условиях района строительства, а также особенностей проектируемых зданий и сооружений и местного опыта строительства.

Проектирование свайных фундаментов без соответствующего инженерно-геологического обоснования или при его недостаточности для выбора рациональной конструкции фундамента, вида свай и определения их параметров не допускается.

К п. 1.3. Из числа государственных стандартов следует руководствоваться следующими ГОСТ: ГОСТ 19804.0-78, ГОСТ 19804.1-79, ГОСТ 19804.2-79, ГОСТ 19804.4-78 и ГОСТ 5686-78.

При проектировании свайных фундаментов в условиях агрессивных грунтовых вод необходимо также учитывать требования главы СНиП II-28-73 «Защита строительных конструкций от коррозии», а в условиях сезонно промерзающих пучинистых грунтов-требования главы СНиП II-18-76 «Основания и фундаменты зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах».

При проектировании свайных фундаментов мостов и труб следует руководствоваться также требованиями главы СНиП по проектированию мостов и труб.

1.4. В рабочих чертежах свайных фундаментов должны быть указаны виды, количество и параметры свай (сечение и длина свай, а также несущая способность и соответствующая ей нагрузка, допускаемая на сваю), которые не требуют дополнительных уточнений путем испытания свай в грунте в процессе строительства.

Примечание. Испытания свай, свай-оболочек или свайных фундаментов (например, кустов), проводимые в процессе строительства или после его завершения в соответствии с требованиями глав части III СНиП по производству и приемке работ по устройству оснований и фундаментов и по приемке в эксплуатацию законченных строительством предприятий зданий и сооружений, являются, как правило, только контрольными для установления качества свайных фундаментов и соответствия их проекту, а также для установления соответствия грунтовых условий строительной площадки условиям, предусмотренным в проекте.

К п. 1.4. Для составления проекта свайных фундаментов необходимы следующие исходные данные:

отчет об инженерно-геологических изысканиях на участке проектируемого здания;

генплан в масштабе 1:2000 или 1:500 с указанием контура здания с продольными и поперечными осями, привязкой скважин (шурфов), точек зондирования, динамических и статических испытаний свай (если последние производились); сведения о ближайших существующих и строящихся зданиях, подземных сооружениях, а также других особенностях площадки;

геологические колонки и профили по линиям разрезов;

данные о физико-механических характеристиках грунтов, прорезаемых сваями и залегающих под их нижними концами;

данные о гидрогеологических условиях площадки (уровни появившихся и установившихся горизонтов грунтовых вод-ГГВ, источники их питания, связь с ближайшими водоемами, возможность изменения ГГВ во времени года и в период эксплуатации);

лабораторные данные о химическом составе грунтовых вод, степени их агрессивности и глубине взятия проб воды;

результаты статического и динамического зондирования (если последние производились);

результаты пробных забивок свай, динамических и статических испытаний свай (если таковые производились);

проект планировки площадки;

данные об абсолютной отметке уровня пола первого этажа и технического подполья или подвала, если последние проектом предусмотрены;

конструктивная часть нулевого цикла (габариты техподполья или подвала), конструкция стен нулевого цикла, первого этажа и размещение в нем проемов и отметок их низа;

данные о расчетных и формативных нагрузках на фундаменты в основном и при необходимости особом сочетании;

характеристики и основные размеры фундаментов под оборудование, каналов, приямков и других заглублений.

Проект свайных фундаментов должен составляться на основании полноценных материалов инженерно-геологических изысканий, поэтому в процессе строительства не должно возникать необходимости в дополнительных уточнениях параметров свай (сечений, длин, несущей способности) путем их испытаний в грунте.

Контрольные испытания, динамические и статические, свай и свай-оболочек и т.п. выполняются для установления качества выполнения свайных работ и соответствия грунтовых условий площадки, предусмотренных в проекте.

При забивных сваях применяются испытания статическими и динамическими нагрузками; при буронабивных сваях и сваях-оболочках-только статическими нагрузками.

Количество контрольных испытаний свай назначается проектной организацией-автором проекта свайных фундаментов исходя из особенностей инженерно-геологических условий площадки строительства с учетом конструктивных особенностей строящегося здания или сооружения, количества свай на объекте, принятой в проекте несущей способности свай с учетом рекомендаций ГОСТа на испытание грунтов сваями.

Контрольные испытания свай следует, как правило, выполнять в начальный период производственного погружения чтобы избежать потери материалов (бетона, стали) за счет бросовых концов свай (при забивных сваях) или излишнего расхода бетона при недоиспользовании принятой в проекте несущей способности забивных и буронабивных свай по сравнению с несущей способностью, полученной по результатам контрольных испытаний.

При необходимости проектная организация должна своевременно скорректировать проект свайных фундаментов по результатам контрольных испытаний, не задерживая выполнение строительных работ.

1.5. В проектах свайных фундаментов должно предусматриваться проведение натурных измерений деформаций оснований и фундаментов по специально устроенным маркам и реперам в следующих случаях: при применении новых конструкций зданий и сооружений или их свайных фундаментов, недостаточно изученных в массовом строительстве; при наличии в задании на проектирование специальных требований по измерению деформаций в целях изучения работы оснований, фундаментов, конструкций здания, сооружения или технологического оборудования. Выбор объекта для измерения деформаций должен быть согласован с заказчиком.

Программа и результаты наблюдений, проводившихся в период строительства, должны включаться в состав проектной документации, передаваемой при приемочном акте организации, эксплуатирующей здание или сооружение.

К п. 1.5. Натурные измерения деформаций оснований свайных фундаментов для зданий и сооружений выполняются, как правило:

на площадках, характеризуемых сложными инженерно-геологическими условиями (слабые грунты большой мощности, просадочные и набухающие грунты; при наличии сильносжимаемых прослоек торфов или илов, залегающих в пределах погруженной части свай; в зонах с возможным развитием карстовых и суффозионных явлений и т.п.);

при специальных требованиях к осадкам, предъявляемым надфундаментными конструкциями здания, сооружения или технологического оборудования;

при применении новых конструкций зданий;

при применении свай новых конструкций, технология устройства которых недостаточно освоена;

при других условиях, предусмотренных проектной организацией-автором проекта здания или свайных фундаментов.

Натурные измерения деформации оснований свайных фундаментов должны выполняться в строительный и эксплуатационный периоды.

Результаты наблюдений деформаций оснований свайных фундаментов используются для изучения работы конструкций зданий и свайных фундаментов в целях совершенствования методов их расчета и проектирования, а также для своевременного принятия мер по их прекращению.

Наблюдения за деформациями оснований свайных фундаментов в строительный период выполняются строительной организацией либо по договору с ней специализированной организацией.

Результаты этих наблюдений подлежат включению в состав проектной документации, передаваемой с приемочным актом организации, эксплуатирующей здание или сооружение.

Необходимость осуществления наблюдений за деформациями оснований свайных фундаментов в эксплуатационный период решается авторами проекта здания и свайных фундаментов и согласовывается с заказчиком.

Работы, по наблюдениям за деформациями оснований свайных фундаментов в строительный и эксплуатационный периоды выполняются по специальным программам, составляемым организациями, выполняющими эти наблюдения, и согласованными с авторами проекта здания и свайных фундаментов, а также с заказчиком.

Наблюдения выполняются по специально устроенным маркам и реперам, размещение которых следует выполнять исходя из обеспечения их сохранности в процессе всего периода наблюдений, установленного программой.

При составлении программы следует руководствоваться действующими рекомендациями по наблюдениям за деформациями оснований фундаментов.

К п. 1.6. Деревянные сваи и другие деревянные конструкции свайных фундаментов для зданий и сооружений следует применять только при расположении их, в том числе голов свай, ниже наинизшего уровня грунтовых вод в строительный и эксплуатационный периоды не менее чем на 0,5 м. Применение деревянных свай выше уровня грунтовых вод допускается лишь в фундаментах временных зданий и сооружений, а также в фундаментах опор линий электропередачи при условии принятия соответствующих мер по их защите от гниения.

2. ВИДЫ СВАЙ

2.1. В настоящей главе рассматриваются следующие виды свай:

а) сваи забивные железобетонные и деревянные, погружаемые в грунт с помощью молота, вибропогружателей и вибровдавливающих агрегатов;

б) сваи-оболочки железобетонные;

в) сваи набивные бетонные и железобетонные, устраиваемые в грунте на месте;

г) сваи буроопускные железобетонные, устраиваемые из готовых железобетонных элементов, погружаемых в заранее пробуренные в грунте скважины;

д) сваи винтовые со стальным или железобетонным стволом.

К. п. 2.1. Классификация свай определяется тем, что при разных видах свай грунтовая среда, в которую погружена свая, может претерпевать различные изменения. При забивных сваях грунт вокруг сваи и в ее основании уплотняется. При набивных сваях грунт, окружающий сваю, либо остается в естественном состоянии, либо степень плотности его нарушается из-за заполнения скважины водой и размягчения вследствие этого грунта вокруг сваи, оставления шлама в забое скважины, задержек в бетонировании и т.п. Некоторое уплотнение грунта может быть получено при устройстве набивных свай в пробитых скважинах. Однако степень этих уплотнений оказывается меньшей, чем при забивных сваях.

В процессе забивки свай образуется уплотненная грунтовая зона в основном в пределах 3d, где d-сторона или диаметр поперечного сечения свай. Этим и объясняется тот факт, что расчетное сопротивление грунта под нижним концом забивных свай в зависимости от естественной плотности или консистенции грунтов в несколько раз больше, чем для таких же грунтов при фундаментах на естественном основании.

Сваи-оболочки выделены в отдельный подпункт по той причине, что их погружение в связи с большими диаметрами (более 800 мм, см. п. 2.3) осуществляется по особой технологии. Чаще всего они догружаются с помощью вибраторов. В процессе погружения свай-оболочек, производят полную или частичную выемку грунта из полости либо оставляют грунтовое ядро нетронутым. Во всех этих случаях несущая способность свай-оболочек может быть разной, даже в одинаковых грунтовых условиях.

Винтовые сваи по сравнению с другими типами свай гораздо лучше работают на выдергивание и поэтому используются главным образом в сооружениях, где на фундаменты передаются преимущественно выдергивающие силы.

2.2. Сваи в зависимости от свойств грунтов, залегающих под нижним концом, подразделяются на сваи-стойки и висячие сваи.

К сваям-стойкам относятся сваи всех видов и сваи-оболочки, которые пepeдaют нагрузку нижним концом на практически несжимаемые грунты. Силы трения грунта на боковой поверхности свай-стоек в расчетах их несущей способности по грунту основания на сжимающую нагрузку не учитываются.

К висячим сваям относятся сваи всех видов и сваи-оболочки, погруженные в снимаемые грунты. Висячие сваи передают нагрузку на грунт боковой поверхностью и нижним концом.

Примечание. К практически несжимаемым грунтам относятся скальные, крупнообломочные (валунный, галечниковый, щебенистый, гравийный, дресвяный) с песчаным заполнителем и глинистые грунты твердой консистенции, за исключением покровных со степенью влажности G < 0,85, а также лессов, лессовидных, набухающих и засоленных грунтов.

К п. 2.2. Сваи-стойки передают нагрузку нижними концами, опирающимися на практически несжимаемый грунт. Сопротивление грунта на боковой поверхности в этих случаях не учитывается потому, что осадка сваи, за исключением сжатия ствола, практически не будет иметь места, а сопротивление грунта на боковой поверхности свай, как известно, обусловлено сопротивлением грунта сдвигу и может проявить себя лишь в процессе перемещения, т. е. осадки сваи. Сваи, погруженные в сжимаемые грунты и опирающиеся нижними концами также на сжимаемые грунты, называются висячими сваями. Висячие сваи благодаря развитию осадок за счет деформации сжимаемого грунта под нижним концом сваи передают нагрузку, как нижним концом, так и боковой поверхностью. К сжимаемым грунтам относятся пески, супеси, суглинки и глины от текучей до полутвердой консистенции. В зависимости от плотности песчаных и консистенции глинистых грунтов, залегающих вокруг свай, значения сопротивлений грунтов на их боковой поверхности и под их нижними концами колеблются в больших пределах.

Количественное соотношение сопротивлений грунтов на боковой поверхности и под нижними концами свай не может быть установлено однозначно вследствие большого разнообразия грунтовых напластований.

2.3. Забивные железобетонные сваи и сваи-оболочки подразделяются:

а) по способу армирования-на сваи и сваи-оболочки с ненапрягаемой продольной арматурой с поперечным армированием и на предварительно-напряженные со стержневой или проволочной продольной арматурой (из высокопрочной проволоки и арматурных канатов) с поперечным армированием и без него, причем без поперечного армирования изготавливаются только сваи квадратного поперечного сечения;

б) по форме поперечного сечения-на  сваи квадратные, прямоугольные, квадратные с круглой полостью и полые круглые диаметром до 800 мм включительно и сваи-оболочки диаметром более 800 мм;

в) по форме продольного сечения-на призматические и с наклонными боковыми гранями (пирамидальные, трапецеидальные, ромбовидные);

г) по конструктивным особенностям ствола сваи-на цельные и составные (из отдельных секций);

д) по конструкции нижнего конца-на сваи с заостренным или плоским нижним концом, с уширением (булавовидные сваи) или без него, полые сваи-с закрытым или открытым нижним концом и с камуфлетной пятой.

Примечание. Сваи забивные с камуфлетной пятой изготавливаются путем забивки полых круглых свай, оборудованных в нижней части стальным полым наконечником с закрытым концом, с последующим заполнением полости свай и наконечника бетонной смесью и устройством с помощью взрыва уширенной пяты (камуфлета) в пределах наконечника. В проектах свайных фундаментов с применением забивных свай с камуфлетной пятой следует, предусматривать указания о строгом соблюдении требований правил производства буровзрывных работ, в том числе при определении допускаемых расстояний от существующих зданий и сооружений до места взрыва.

К п. 2.3. В проектах свайных фундаментов должны предусматриваться гостированные и типовые конструкции забивных свай и свай-оболочек. Нетиповые конструкции свай и свай-оболочек следует использовать главным образом в случаях, когда типовые конструкции оказываются по расчету недостаточными для воспринятия нагрузок от проектируемого сооружения, обосновывая их применение технико-экономическими расчетами.

В целях повышения качества изготовления составлены ГОСТы на следующие конструкции забивных железобетонных свай сплошного квадратного сечения:

с ненапрягаемой арматурой длиной 3-16 м, сечением от 200´200 до 400´400 мм (ГОСТ 19804.1-79);

с напрягаемой арматурой из высокопрочной проволоки длиной 3-16 м, сечением от 200´200 до 400´400 мм (ГОСТ 19804.2-79);

с напрягаемой стержневой арматурой длиной 9-20 м, сечением от 300´300 до 400´400 мм (ГОСТ. 19804.2-79);

с напрягаемой прядевой арматурой длиной 11-20 м, сечением от 300´300 до 400´400 мм (ГОСТ 19804.2-79);

без поперечного армирования с напрягаемой арматурой длиной 3-12 м, сечением 250´250 и 300´300 мм (ГОСТ 19804.4-78).

Разработаны также чертежи типовых конструкций свай квадратного сечения с круглой полостью длиной 3-8 м, сечением 300´300 и 400´400 мм по серии 1.011-6 и полых круглых свай диаметром от 400 до 800 мм и свай-оболочек диаметром 1000-1600 мм по серии 1.011-5. Полые круглые сваи и сваи-оболочки в соответствии с типовыми чертежами разработаны цельными длиной 4-12 м и составными, т. е. состоящими из отдельных секций, наращиваемых в процессе погружения. Соединение отдельных секций указанных составных свай осуществляется с помощью сварных или болтовых стыков. Элементы этих стыков предусмотрены в виде стальных закладных деталей, устанавливаемых в процессе бетонирования по торцам секций составных свай.

Полые круглые сваи диаметром до 800 мм применяются с открытым и закрытым нижним концом.

На последней стадии погружения полой круглой сваи оставляют ненарушенным грунтовый сердечник высотой не менее двух наружных диаметров сваи.

Сваи, открытые снизу, могут иметь различную конструкцию обрамления нижнего конца. Если сваи намечается погружать сквозь толщу слабых грунтов, не имеющих посторонних включений, с опиранием на малосжимаемые грунты без большого заглубления в них, то нижние концы свай допускается не обрамлять стальными ножами, ограничившись усилением их на высоту двух наружных диаметров путем уменьшения шага поперечной (спиральной) арматуры.

Сваи-оболочки погружаются с открытым нижним концом вибропогружателями без выемки или с выемкой грунта (частичной или полной) из внутренней полости.

Внутренняя полость свай-оболочек заполняется бетоном на всю высоту или только в нижней части, а также частично песчаным грунтом, а в верхней части-бетоном. Решение о том или ином виде заполнения принимается в зависимости от величины действующих на сваи нагрузок, характера грунтовых напластований, глубины заложения подошвы ростверка, глубины промерзания грунтов и т.п.

Забивные железобетонные сваи квадратного сечения без поперечного армирования рекомендуется применять при прорезке сваями песков средней плотности и рыхлых, супесей пластичной и текучей консистенции, суглинков и глин от тугопластичных до текучих при условии, что сваи погружены в грунт на всю глубину или выступают над поверхностью грунта па высоту не более 2 м при их расположении внутри закрытого помещения.

При необходимости прорезки других видов грунтов допустимость применения свай рассматриваемой конструкции устанавливается пробной забивкой.

Опирание нижних концов свай без поперечного армирования допускается на все виды грунтов, за исключением скальных, крупнообломочных, торфов, слабых грунтов типа илов, глинистых текучей консистенции и других сильносжимаемых грунтов, с учетом дополнительных указаний, приведенных в рабочих чертежах свай.

Указанные сваи рекомендуется применять для фундаментов любых зданий и сооружений (за исключением мостов и портовых гидротехнических сооружений), когда они проходят по номенклатуре и параметрам свай, предусмотренным рабочими чертежами, удовлетворяют результатам расчета и грунтовым условиям строительной площадки. Такие сваи не допускается применять в пучинистых грунтах, если силы пучения превышают величину вертикальной вдавливающей нагрузки на сваю, и при наличии выдергивающих и сейсмических сил, а также при необходимости погружения их в грунт с помощью вибрации.

Применение свай без поперечного армирования позволяет снизить расход стали в среднем на 20-25 % по сравнению со сваями с предварительно-напряженной продольной арматурой и поперечным армированием и на 40-45 % по сравнению со сваями с ненапрягаемой продольной арматурой и поперечным армированием, а также снизить трудоемкость их изготовления на заводах железобетонных конструкций.

Забивные сваи сплошного квадратного сечения с поперечным армированием, полые круглые сваи и сваи-оболочки могут применяться при любых сжимаемых грунтах, подлежащих прорезке, с опиранием нижних концов на любые грунты, за исключением торфов, слабых грунтов типа илов, глинистых грунтов текучей консистенции и других видов сильносжимаемых грунтов. Они могут применяться для фундаментов любых зданий и сооружений и воспринимать вертикальные вдавливающие и выдергивающие, а также горизонтальные нагрузки и изгибающие моменты.

Полым круглым сваям и сваям-оболочкам следует отдавать предпочтение при слабых грунтах большой мощности и при больших горизонтальных нагрузках.

При использовании предварительно-напряженных свай любого типа, в том числе типовых конструкций, следует иметь в виду, что в случае необходимости обеспечения жесткого их сопряжения с плитой ростверка, а также при передаче на них растягивающих сил голова таких свай должна заделываться в плиту ростверка на величину, требуемую расчетом. Однако предварительно-напряженные сваи с продольной арматурой из высокопрочной проволоки и семипроволочных прядей позволяют снизить расход стали (в натуральном весе) до 50 % по сравнению со сваями с ненапрягаемой арматурой. Поэтому в целях сокращения расхода стали сваи с продольной арматурой без предварительного напряжения рекомендуется применять для фундаментов зданий и сооружений только в тех случаях, когда по грунтовым условиям или условиям передачи внешних нагрузок не представляется возможным применить предварительно-напряженные сваи без поперечного армирования или предварительно-напряженные сваи с поперечным армированием.

Типовые конструкции прямоугольных свай не разработаны. Однако практически прямоугольные сваи часто применяются в фундаментах сооружений, воспринимающих значительные горизонтальные нагрузки (для фундаментов опор мостов, набережных, опор трубопроводов и т.п.). Большая сторона поперечного сечения таких свай в указанных случаях располагается в направлении действия наибольших моментов и горизонтальных сил.

В последнее время находят применение новые виды свай, в том числе булавовидные, пирамидальные, ромбовидные. Типовые конструкции таких свай также не разработаны.

Булавовидные железобетонные сваи целесообразно применять, только когда на строительной площадке от поверхности планировки залегают слабые оплывающие грунты (рыхлые пески, супеси текучей консистенции, илы и т.п.), подстилаемые относительно плотными грунтами. Такие сваи могут применяться для устройства фундаментов зданий и сооружений при передаче на них главным образом статических вдавливающих нагрузок. Булавовидные сваи воспринимают меньшие горизонтальные нагрузки, чем железобетонные призматические сваи, поэтому применение их не рекомендуется при больших горизонтальных нагрузках, передаваемых на фундаменты.

Забивные пирамидальные железобетонные сваи могут быть двух видов-пирамидальные сваи с большими углами конусности и пирамидальные сваи с малыми углами конусности.

Пирамидальные сваи с малыми углами конусности (углами наклона боковых граней 1-4°) рекомендуется применять в однородных по глубине грунтах; а также в случаях, когда сваями вынужденно прорезаются слои плотных грунтов и их нижний конец заглубляется в более слабые грунты.

Такие сваи не рекомендуется применять в насыпных грунтах, в набухающих и просадочных грунтах (без полной их прорезки), а также в пучинистых грунтах, если силы пучения превышают величину вертикальной вдавливающей нагрузки на сваю.

Пирамидальные сваи с большими углами наклона боковых граней (4-14°) рекомендуется применять в песчаных и глинистых грунтах, в том числе для легких зданий и просадочных грунтах I типа по просадочности. При пучинистых грунтах пирамидальные сваи с большими углами наклона граней в фундаментах должны целиком располагаться ниже уровня сезонного промерзания грунтов. Эти сваи не рекомендуется применять в набухающих грунтах, просадочных грунтах II типа по просадочности, в насыпных грунтах, а также в случаях, когда на глубине менее 5 м под концами свай залегают текучепластичные и текучие глинистые грунты или торфы.

Пирамидальные сваи (при любом уклоне боковых граней) рекомендуется применять только как висячие сваи при передачи на них преимущественно вертикальных вдавливающих нагрузок. Особенно эффективны они в ленточных фундаментах при однорядном и двухрядном расположении свай; допускается применять в кустах, но не более двух рядов свай.

Основные требования к технологии изготовления забивных свай с камуфлетной пятой изложены в примечании к п. 2.3. Следует, однако, учесть, что такие сваи не получили массового распространения и применяются лишь в единичных случаях, главным образом в мостостроении.

2.4. Разновидностью забивных железобетонных свай до конструкции и способу погружения являются:

а) сваи-колонны, надземная часть которых служит колоннами зданий (сооружений).

Не допускается использование в качестве свай-колонн предварительно-напряженных железобетонных свай с продольной проволочной арматурой, а также предварительно-напряженных свай без поперечного армирования с любым видом продольной арматуры;

б) сваи, погружаемые в лидерные скважины, причем диаметр лидерной скважины должен быть не более меньшего размера поперечного сечения или диаметра сваи, а глубина должна быть меньше требуемой по расчету глубины погружения сваи не менее чем на 1м.

Лидерные скважины допускается предусматривать при необходимости вынужденной проходки глинистых грунтов твердой и полутвердой консистенции (например, просадочных и набухающих) в случаях, когда по результатам опытной забивки свай или по опыту строительства установлено, что погрузить сваи без лидерных скважин не представляется возможным;

в) сваи, погружаемые с использованием подмыва грунта, причем подмыв не должен производиться на последнем метре погружения сваи, а свая должна быть добита до проектного отказа.

Подмыв допускается предусматривать преимущественно при необходимости пробивки сваями больших толщ песчаных грунтов.

К п. 2.4  Сваи-колонны представляют собой разновидность железобетонных свай, надземная часть которых служит колоннами здания или сооружения.

Сваи-колонны длиной 5-16 м, сечением от 200´200 до 400´400 мм и диаметром 100-800 мм рекомендуется применять в качестве опор сооружений (технологических трубопроводов, транспортных галерей, постаментов статического оборудования и др.) и колонн одноэтажных сельскохозяйственных зданий высотой до 6 и пролетом до 21 м.

Для опор технологических трубопроводов могут использоваться типовые сваи-колонны квадратного и полого круглого сечения по серии 3.015-5, для одноэтажных сельскохозяйственных зданий-двухконсольные сваи-колонны длиной 5-7,5 м, сечением 200´200 и 300´300 мм по серии 1.821-1.

Сваи-колонны рекомендуется применять при спокойном рельефе строительной площадки с глинистыми грунтами мягкопластичной, тугопластичной и полутвердой консистенции и с песчаными грунтами средней плотности.

Применение свай-колонн не допускается, когда в пределах погружаемой части или под нижними концами их расположены слабые грунты (заторфованные и торф, илы, глинистые текучей консистенции и др.) либо гравелистые пески, крупнообломочные и плотные песчаные грунты.

Использование в качестве свай-колонн предварительно-напряженных железобетонных свай с продольной проволочной арматурой, а также пpeдвapитeльнo-нaпpяженных свай без поперечного армирования с любым видом продольной арматуры не допускается.

2.5. Забивные деревянные сван подразделяются на:

а) цельные, изготовляемые из одного бревна;

б) срощенные по длине;

в) пакетные, сплоченные из нескольких цельных или срощенных по длине бревен или брусьев.

К п. 2.5. Деревянные сваи, изготавливаемые из целого бревна, имеют обычно длину 4,5-8,5 м и диаметр в отрубе 160-340 мм. Реже применяются сваи из цельных бревен длиной до 12м.

Заготовка деревянных свай длиной свыше 16 м представляет значительные трудности, как по отбору бревен такой длины, так и по вывозу их с участка лесозаготовок. По этим причинам применяют или срощенные сваи из двух (и даже трех) бревен по длине, или так называемые пакетные сваи, состоящие из нескольких бревен, как по длине, так и поперечному сечению.

Пакетные сван изготовляются длиной до 25 м, поперечным сечением (диаметром) до 600 мм и более.

Основным недостатком срощенных и пакетных свай является возможность расстройства стыков при забивке, а также в последующем-ржавление стальных частей стыков, находящихся в условиях грунтовых вод, агрессивных по отношению к стали.

Деревянные сваи рекомендуется применять в районах, где лес является местным, строительным материалом, в целях экономии бетона и стали.

2.6. Набивные сваи по способу изготовления подразделяются на:

а) набивные, устраиваемые путем предварительного погружения инвентарных труб, нижний конец которых закрыт оставляемым в грунте башмаком или бетонной пробкой, с последующим извлечением этих труб по мере заполнения скважин бетонной смесью;

б) набивные виброштампованные, устраиваемые в пробуренных или в пробитых скважинах путем заполнения скважин жесткой бетонной смесью, уплотняемой виброштампом, выполненным в виде трубы с заостренным нижним концом и закрепленным на ней вибропогружателем;

в) набивные в выштампованном ложе, устраиваемые путем выштамповки в грунте скважин пирамидальной или конусной формы с последующим заполнением их бетонной смесью;

г) буронабивные с уширениями и без них, устраиваемые в неводонасыщенных глинистых грунтах без крепления стенок скважин, а в обводненных грунтах и в песках с закреплением стенок скважин глинистым раствором или инвентарными извлекаемыми обсадными трубами и только в виде исключения при соответствующем обосновании-обсадными трубами, оставляемыми в грунте;

д) буронабивные с камуфлетной пятой, устраиваемые путем бурения скважин с последующим образованием уширения взрывом и заполнением скважин бетонной смесью.

К п. 2.6. Набивные сваи, устраиваемые в соответствии с подпунктами «а», «б» и «в», по их несущей способности можно отнести к забивным, так как грунт вокруг них и под нижними концами уплотняется так же, как и при погружении забивных свай. Такие набивные сваи рекомендуется применять вместо забивных свай преимущественно при отсутствии в зоне их погружения грунтовых вод, особенно в случаях, когда затруднено получение забивных железобетонных свай заводского изготовления, либо когда застраиваемая территория характеризуется резким колебанием уровня залегания малосжимаемых и несжимаемых грунтов.

Буронабивные сваи в настоящее время устраиваются диаметром ствола 400-1700 мм. Они могут иметь в нижней части уширение диаметром до 3500 мм. Устраиваются такие сваи без крепления или с креплением стенок скважины.

Буронабивные сваи, устраиваемые без крепления стенок скважины, могут применяться в случаях, когда строительные площадки сложены глинистыми грунтами, а горизонт грунтовых вод в период строительства расположен ниже пяты сваи. Такие условия являются наиболее предпочтительными для применения буронабивных свай. Поэтому буронабивные сваи в достаточно большом объеме применяются при строительстве на просадочных и набухающих грунтах.

В случаях, когда буронабивные сваи должны пройти в крупнообломочные грунты при любой степени их влажности или другие виды грунтов, залегающих ниже уровня грунтовых вод, проектом должно предусматриваться устройство свай с креплением стенок скважин.

Крепление стенок скважин может осуществляться (при применении специальных станков) извлекаемыми стальными инвентарными) трубами.

Допускается также для закрепления стенок скважин в процессе их бурения и бетонирования применять глинистые растворы.

Применение для крепления стенок скважин обсадных труб, оставляемых в грунте допускается лишь в случаях, когда применение других методов крепления оказывается невозможным. Ограничение на применение этого метода крепления стенок скважин вытекает, главным образом из необходимости экономного расхода стали.

Буронабивные сваи рекомендуется применять для зданий и сооружений любого назначения (производственные, общественные, жилые и др.) при больших сосредоточенных вертикальных и горизонтальных нагрузках, а также на площадках со сложными геологическими и другими условиями строительства.

Буронабивные сваи предпочтительнее применять при длине более 10 м, а сваи меньшей длины-под легкие или средние нагрузки (например, для сельскохозяйственных зданий), особенно в случаях отсутствия соответствующей производственной базы, необходимой для изготовления и применения железобетонных забивных свай. Буронабивные сваи рекомендуется также применять:

когда необходима прорезка сваями насыпей с твердыми включениями (в виде остатков разрушенных частей каменных, бетонных, железобетонных конструкций и т.п.) или прорезка слоев грунта природного сложения в виде твердых глинистых грунтов, слоев с часто встречающимися валунами и т.п., не позволяющих производить забивку или вибропогружение свай;

вблизи существующих зданий и сооружений, в которых могут возникнуть недопустимые деформации моментов несущих конструкций или оборудования при забивке или вибропогружении свай.

2.7. Буроопускные сваи по способу устройства подразделяются на:

а) сваи-столбы, устраиваемые в предварительно пробуренных скважинах путем установки в них готовых железобетонных цилиндрических или призматических элементов сплошного сечения со сторонами или диаметром 800 мм и более и последующего заполнения зазора между стенкой скважины и этими элементами (шириной 5-10 см) песчано-цементным раствором;

б) буроопускные сваи с камуфлетной пятой, отличающиеся от буронабивных свай с камуфлетной пятой (подпункт «д» п. 2.6) тем, что после заполнения бетонной смесью камуфлетного уширения в скважину опускают готовую железобетонную сваю заводского изготовления.

К п. 2.7. Сваи-столбы рекомендуется применять преимущественно для устройства фундаментов опор мостов, строящихся в районах, распространения пучинистых грунтов, при невозможности забивки свай в них ввиду наличия плотных песчаных, гравелистых и галечниковых грунтов, в которых столбы должны быть заделаны исходя из условий воспринятия сил морозного пучения.

Применение свай-столбов обеспечивает повышение уровня индустриализации строительных работ в отдаленных районах.

2.8. Железобетонные и бетонные сваи, железобетонные сваи-оболочки и сваи-столбы следует проектировать из тяжелого бетона.

Марка бетона по прочности на сжатие для забивных свай и свай-оболочек должна приниматься не ниже проектной, установленной государственными стандартами на сваи и сваи-оболочки (ГОСТ 17382-72 и ГОСТ 19804-74).

Для набивных свай, свай-столбов и различных видов забивных свай без предварительного напряжения, на которые отсутствуют государственные стандарты, должен предусматриваться бетон проектной марки не ниже М200, а для предварительно-напряженных-не ниже М300.

Примечание. Для коротких набивных свай (длиной менее 3 м) допускается предусматривать применение тяжелого бетона проектной марки не ниже М100.

К п. 2.8. В настоящее время проектная марка бетона по прочности на сжатие, морозостойкости и водопроницаемости для свай и свай-оболочек устанавливается ГОСТ 19804.0-78.

В случаях, когда по проекту сваями предусматривается вынужденная пробивка больших толщ песков, пропластков плотных песков, прослоек гравия или пластов твердых и полутвердых глинистых грунтов (например, просадочных) из-за необходимости применения молотов с большой энергией удара, марка бетона свай по прочности на сжатие может приниматься выше проектной, устанавливаемой рабочими чертежами типовых конструкций свай.

Необходимая кубиковая прочность бетона свай на сжатие sк, кгс/см2, в этом случае для успешной забивки свай может быть определена по формуле

где Э-максимально необходимая для забивки сваи энергия удара молота, кгс×см;

r-толщина прокладки в наголовнике, см, принимаемая равной обычно 10-2 см;

En-модуль упругости прокладки, принимаемый в случае прокладок из досок En=3000 кгс/см2;

l-длина сваи, см;

Еб-модуль упругости бетона, принимаемый равным Еб=3×105 кгс/см2;

Q-вес ударной части молота, кгс;

q-вес сваи, кгс;

F-площадь поперечного сечения сваи, см2

2.9. Железобетонные ростверки свайных фундаментов следует проектировать из тяжелого бетона проектной марки по прочности на сжатие не ниже:

а) для мостов, гидротехнических сооружений и опор больших переходов воздушных линий электропередачи:

сборные-М300;

монолитные-М200;

б) для зданий и сооружений, кроме указанных. в подпункте «а»:

сборные-М200;

монолитные-М150.

Бетон для замоноличивания железобетонных колонн в стаканах свайных ростверков, а также оголовков, свай при сборных ленточных ростверках следует предусматривать в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций, предъявляемыми к бетону для заделки стыков сборных конструкций, но не ниже марки М150.

Примечание. При. проектировании гидротехнических сооружений и мостов проектная марка бетона для замоноличивания сборных элементов свайных фундаментов должна быть выше на одну ступень по сравнению с проектной маркой бетона соединяемых сборных элементов.

2.10. Проектную марку бетона по морозостойкости и водонепроницаемости для железобетонных забивных свай квадратного сечения (в том числе с круглой полостью), а также для железобетонных полых круглых свай и свай-оболочек следует назначать в соответствии с требованиями государственных стандартов на указанные виды свай (ГОСТ 19804-74 и ГОСТ 17382-72).

Для набивных свай, свай-столбов и различных видов забивных свай, на которые отсутствуют государственные стандарты, а также для свайных ростверков проектную марку бетона по морозостойкости и водонепроницаемости следует назначать в соответствии с требованиями нормативных документов по проектированию зданий и сооружений, в которых будут применены свайные фундаменты. При отсутствии в нормативных документах этих требований проектную марку бетона по морозостойкости и водонепроницаемости следует назначать исходя из температурно-климатических условий района строительства и грунтовых условий эксплуатации свайных фундаментов применительно к соответствующим требованиям, предъявляемым указанными выше государственными стандартами на сваи квадратного сечения (ГОСТ 19804-74), полые круглые и сваи-оболочки (ГОСТ 17382-72).

К п. 2.10 см. пояснения к п. 2.8.

2.11. Стыки звеньев составных железобетонных свай и свай-оболочек должны обеспечивать:

а) равнопрочность стыкового соединения и ствола сваи (сваи-оболочки) на осевые вдавливающие и горизонтальные нагрузки и изгибающие моменты, а для фундаментов со сваями, работающими на выдергивающие нагрузки,-также на растягивающие силы;

б) соосность стыкуемых элементов.

К п. 2.11. В настоящее время применяются составные сваи со стыками различной конструкции, в частности со сварными и болтовыми стыками.

Однако наиболее полно отвечает требованиям, указанным в настоящем пункте, конструкция стыка, разработанная НИИ оснований совместно с ЭКБ ЦНИИСК и НИИЖБом. Этот стык составных свай состоит из металлического стакана, жестко закрепленного на нижней части сваи, и из запрессованного в него цилиндрического элемента с легкосжимаемым в продольном направлении наружным слоем, устраиваемом в верхней части сваи. Для повышения плотности соединения стыковых деталях сминаемый слой выполнен с рифлением. Наружный диаметр цилиндрической части по рифлению превышает внутренний диаметр металлического стакана. Стык прост в исполнении, надежен при погружении сваи и в эксплуатации. Стык имеет прочность, равную прочности ствола составных элементов свай. Погружение сваи с разработанным стыком выполняется почти без остановки копра, а сама стыковка осуществляется за несколько ударов молота, не требуя при этом ни сварки, ни стыковых болтов, ни прочих деталей. Расход металла на сваю длиной 15-18 м при такой конструкции стыка уменьшается в 1,6-2,5 раза по сравнению с другими, наиболее совершенными стыками.

На составные сваи со стаканным стыком не допускается передавать выдергивающие нагрузки.

К п. 2.12. В настоящее время в промышленном строительстве при кустовом расположении свай и для большинства случаев рядового их расположения применяются монолитные ростверки.

Сборные ростверки находят применение преимущественно при строительстве некоторых жилых зданий в случае рядового расположения свай, а также при строительстве промышленных комплексов с большим количеством одноэтажных зданий. При этом могут применяться как сборно-монолитные, так и полносборные их конструкции.

Сборно-монолитные ростверки выполняются из коротких монолитных участков, объединяющих головы двух-трех свай и уложенных на эти монолитные участки сборных ростверковых балок или цокольных панелей.

Объем сборного бетона в таком ростверке обычно составляет около 75 % общего объема ростверка.

При полносборных ростверках в качестве промежуточного элемента между головой сваи и балкой ростверка используются железобетонные оголовки типа «колокол». Применение оголовков, однако, не полностью решает вопрос о ликвидации мокрых процессов при устройстве ростверка, так как требует замоноличивания самих оголовков. В связи с этим в ряде случаев применяются при небольших нагрузках на сваи (до 40т) сборные ростверки, укладываемые непосредственно на головы свай преимущественно пирамидальных или призматических прямоугольного сечения.

Сборные балки ростверков могут быть предварительно-напряженными и с обычной ненапрягаемой арматурой.

Сборные ростверки требуют точного погружения свай как в плане, так и по высоте. При этом допустимые отклонения свай от проектного положения при сборных ростверках должны быть более жесткими, чем при применении монолитных ростверков. Строительные же организации в настоящее время обычно имеют на вооружении оборудование, которое не обеспечивает точной забивки свай. Поэтому монолитные ростверки все еще имеют большее распространение, чем сборные.

В жилищном строительстве для 5-12-этажных. крупнопанельных жилых домов при расчетных нагрузках на сваю до 50 тс и однорядном расположении свай применяются безростверковые свайные фундаменты, особенности проектирования которых изложены в приложении 12.

2.13. Деревянные сваи должны изготавливаться из бревен хвойных пород (сосны, ели, лиственницы, пихты) диаметром 22-34 см и длиной 6,5 и 8,5 м, отвечающих требованиям ГОСТ 9463-72.

Бревна для изготовления свай должны быть очищены от коры, наростов и сучьев. Естественная коничность (сбег) бревен сохраняется. Размеры поперечного сечения и длины пакетных свай принимаются по результатам расчета и в соответствии с особенностями проектируемого объекта.

Примечание. Возможность применения для деревянных свай бревен длиной более 8,5 м допускается только по соглашению с предприятием-изготовителем свай.

К п. 2.13. Для деревянных свай должны применяться лесоматериалы хвойных пород, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 9463-72 и ГОСТ 8486-66.

Влажность древесины для изготовления свай не ограничивается.

Преимущественно для свай используется сосна и лиственница.

К числу недостатков ели следует отнести сучковатость и колкость древесины, что повышает процент брака свай при забивке.

Сваи из лиственных пород дерева, как правило, не изготавливаются вследствие их меньшей долговечности и большой отбраковки при отборе бревен требуемой длины и прямизны.

2.14. Стыки бревен или брусьев в срощенных по длине деревянных сваях и в ракетных сваях осуществляются впритык с перекрытием металлическими накладками или патрубками. Стыки в пакетных сваях должны располагаться вразбежку на расстоянии друг от друга не менее 1,5 м.

К п. 2.14. Срощенные по длине сваи из двух и более бревен стыкуются между собой стяжными хомутами, а также стальными или деревянными накладками на болтах. Для этой цеди используются также обрезки стальных труб. На рис. 1 представлены образцы стыков.

Рис. 1. Стыки деревянных свай

3. ТРЕБОВАНИЯ К ИЗЫСКАНИЯМ

3.1. Объем и состав изыскательских работ для каждого объекта, проектируемого на свайных фундаментах, должны определяться программой, разработанной изыскательской организацией по техническому заданию на производство изысканий, выданному заказчиком (проектной организацией-генеральным проектировщиком) в соответствии с требованиями главы СНиП на инженерные изыскания для строительства и других действующих нормативных документов и государственных стандартов на изыскательские работы по исследованию грунтов оснований зданий и сооружений, а также требованиями раздела 3 настоящей главы.

Техническое задание на производство изысканий должно составляться генеральным проектировщиком при участии организации, разрабатывающей проект фундамента. Программа должна быть согласована с организацией, выдавшей техническое задание на производство изысканий.

К п. 3.1. Изыскательская организация составляет программу с учетом фондовых материалов инженерно-геологических изысканий в данном районе и опыта строительства и эксплуатации близрасположенных существующих зданий или сооружений.

Результаты изысканий должны обеспечивать получение необходимых данных для расчета свай и свайных фундаментов по первой и второй группам предельных состояний.

При составлении программы работ особое внимание следует обратить на необходимость отбора образцов грунта из скважин и шурфов и проведения зондирования на глубинах ниже предполагаемого положения нижних концов свай. Если заранее установлена целесообразность применения свайных фундаментов, то образцы грунтов из верхних слоев могут отбираться в меньшем количестве, но достаточном для того, чтобы по их характеристикам определить сопротивление на боковой поверхности свай.

Если на сваи могут передаваться большие горизонтальные нагрузки, то особое внимание следует обратить на отбор образцов грунта из верхних слоев, начиная от поверхности планировки.

При назначении состава и объема изысканий должны учитываться:

конструктивные и технологические особенности проектируемых зданий и сооружений (наличие подвалов, заложение фундаментов под оборудование, нагрузки на полы, динамические воздействия и т.п.);

величины и характер нагрузок, действующих на фундамент;

требования к величинам абсолютных и неравномерных осадок фундаментов проектируемого здания или сооружения;

возможности изменения гидрогеологических условий в процессе возведения и эксплуатации зданий и сооружений;

возможные виды конструктивных решений свайных фундаментов (сваи-колонны, фундаменты из одиночных свай, однорядное расположение свай, свайные кусты или поля);

необходимость оценки возможности погружения забивных свай на требуемую величину;

технология изготовления набивных свай.

3.2. Все виды инженерных изысканий, необходимых для разработки проектов свайных фундаментов, должны осуществляться в комплексе проектно-изыскательских работ, как правило, на стадии разработки технического (техно-рабочего) проекта в составе, обеспечивающем получение:

а) предварительных данных, позволяющих проектной организации определить возможность и целесообразность применения свайных фундаментов (по результатам бурения скважин, проходки шурфов, статического зондирования, лабораторных исследований грунтов и грунтовых вод);

б) полных данных, требуемых для составления чертежей свайного фундамента (выбора вида и определения размеров свай и свай-оболочек, свай-столбов, а также их несущей способности и соответствующей расчетной нагрузки, допускаемой на сваю) и полученных с учетом результатов бурения скважин, проходки шурфов, зондирования и испытания грунтов статической нагрузкой штампами или прессиометрами в пределах контуров проектируемых зданий (сооружений). При необходимости на строительной площадке производятся также испытания свай или свай-оболочек в грунте динамической или статической нагрузками, а для площадок, сложенных набухающими грунтами, также испытание свай-штампов статической нагрузкой в соответствии с дополнительным техническим заданием (программой), выданным проектной организацией-генеральным проектировщиком; техническое задание должно составляться с привлечением организации, разрабатывающей проект фундамента.

В отдельных случаях, когда при выполнении проектно-изыскательских работ не представляется возможным из-за занятости строительной площадки осуществить в полном объеме изыскания, необходимые для разработки рабочих чертежей свайных фундаментов, допускается в виде исключения выполнять работы, связанные с испытанием свай, если они необходимы, после разработки и утверждения технического (техно-рабочего) проекта. При этом уточненные рабочие чертежи свайных фундаментов и скорректированная смета, составленная по этим чертежам, должны выдаваться заказчиком до начала производства работ.

Примечания: 1. Динамическое и статическое испытание свай, свай-оболочек и свай-столбов следует выполнять, соблюдая требования государственного стандарта на методы полевых испытаний свай (ГОСТ 5686-78), а испытания грунтов статическим и динамическим зондированием, прессиометрическим методом и штампами-требования соответствующих государственных стандартов на методы полевых испытаний грунтов статическим (ГОСТ 20069-74) и динамическим (ГОСТ 19912-74) зондированием на методы полевых определений модуля деформации грунта прессиометрами (ГОСТ 20276-74) и штампами (ГОСТ 12374-66).

2. Предусмотренные подпунктом «а» п. 3.2 изыскательские работы могут не производиться или производиться в сокращенном объеме, если данные, требуемые для определения технического решения и вида свайных фундаментов, могут быть получены из фондовых материалов проектных, изыскательских и других организаций.

3. Статические испытания свай при инженерных изысканиях, как правило, не следует производить, если фундаменты проектируются со сваями-стойками, забиваемыми молотом, энергия удара которого удовлетворяет требованиям главы СНиП на производство и приемку работ по устройству оснований и фундаментов. Во всех остальных случаях вопрос о необходимости статических испытаний свай определяется проектной организацией, проектирующей свайные фундаменты, при выдаче задания на изыскания.

К п. 3.2. Состав и объем инженерных изысканий при проектировании фундаментов и висячих свай определяется согласно требованиям таблицы прил. 3 в зависимости от характеристики проектируемых зданий и сооружений и категорий сложности грунтовых условий. При решении вопроса о необходимости проведения испытаний натурных свай также следует руководствоваться прил. 3.

Проведение при изысканиях сначала комплекса работ с целью получения предварительных и лишь затем полных данных предусматривается, как правило, только при значительных объемах работ, требующих более 6 мес. В других случаях такое расчленение изысканий производить не следует.

Изыскания сразу в полном объеме рекомендуется выполнять также в тех случаях, когда для технического проекта можно использовать материалы геологического фонда.

Инженерно-геологические изыскания для устройства свайных фундаментов должны выполняться в составе и объеме, обеспечивающих:

1) определение степени однородности грунтов изучаемой площадки (при этом должно быть установлено наличие линз и прослоек, нарушающих литологическое единообразие строения толщи и могущих явиться причиной, усложняющей выполнение работ по погружению или устройству свай);

2) установление в плане и по глубине положения границ между отдельными литологическими слоями, а также границ, разделяющих однослойную в литологическом отношении толщу грунта на слои, различающиеся по консистенции (глинистые грунты) или плотности (песчаные грунты);

3) выявление в изучаемой толще слоя, при заглублении в который сваи будут обладать наибольшей несущей способностью (несущего слоя);

4) получение данных для определения несущей способности свай и прогнозирования осадок сооружения.

Поставленным задачам отвечают инженерно-геологические изыскания, выполняемые в следующем составе (полном или частичном):

бурение скважин с отбором монолитов, образцов грунта и проб грунтовых вод;

лабораторные определения вида, состояния и свойств грунта по отобранным образцам и монолитам;

испытания грунтов зондированием;

динамические и статические испытания инвентарных свай малого сечения (свай-моделей, эталонных свай);

динамические и статические испытания натурных свай;

прессиометрические испытания грунтов;

испытания грунтов статическими нагрузками, (штампами).

Обязательными элементами изысканий во всех случаях являются бурение скважин с отбором образцов грунта и грунтовых вод и лабораторные исследования этих образцов, а при длине свай до 16 м также испытания грунтов статическим зондированием.

Монолиты и образцы грунтов отбираются по всей толще с интервалом не более 3 м. Их количество должно быть достаточным для статической обработки.

Применительно к проектированию свайных фундаментов статическое зондирование грунтов проводится в целях:

определения положения в плане и по глубине кровли несущего слоя для висячих свай и кровли скальных и крупнообломочных грунтов для свай-стоек;

оценки возможности погружения свай на принятую глубину; определения однородности грунтов в плане и по глубине;

уточнения границ между различными литологическими слоями, а также границ, разделяющих в одном литологическом слое участки различной плотности и прочности;

определения несущей способности свай;

определения физико-механических характеристик грунтов, особенно песчаных, из которых отбор образцов с ненарушенной структурой затруднителен;

выбора мест расположения опытных участков для исследования грунтов другими методами и испытаний свай.

Состав и объемы инженерно-геологических работ для проектирования и устройства фундаментов из свай-стоек определяются необходимостью установления глубины залегания и рельефа кровли грунтов, которые могут быть отнесены к практически несжимаемым, а также состояния таких грунтов в кровле слоя.

Изыскания для проектирования и строительства на фундаментах из свай-стоек должны включать следующие виды работ:

а) бурение скважин с отбором образцов для определения положения кровли практически несжимаемого слоя с заглублением в последний не менее чем на 1,5 м, а по трем скважинам-не менее чем на 3 м;

б) статическое либо динамическое зондирование для уточнения положения кровли практически несжимаемого слоя и выбора способа устройства свай;

в) проходку шурфов с отбором образцов нарушенной и ненарушенной структуры-для характеристики грунтов кровли, практически несжимаемого слоя при невозможности оценки его состояния по скважинам;

г) испытания натурных свай, необходимость которых определяется организацией, ведущей изыскания, и согласуется с организацией, выдавшей техническое задание на изыскания;

д) геофизические методы.

Объемы указанных работ должны быть достаточными для построения на топографических планах изучаемых участков изогипс кровли практически несжимаемого слоя грунтов через 1 м в пределах контуров проектируемых зданий и сооружений.

3.3. Если какой-либо из перечисленных в п. 3.2 элементов изысканий предусмотрен программой, то количество их для каждого здания или сооружения должно быть не менее:

буровых скважин-2;

шурфов-2;

зондирований-5;

динамических испытаний свай-5;

статических испытаний свай, свай-штампов или свай-оболочек-2;

испытаний грунтов статической нагрузкой штампами или прессиометрами-2.

Количество и порядок отбора образцов грунтов для производства лабораторных исследований устанавливаются в программе на производство изысканий в соответствии с требованиями действующих нормативных документов на исследования грунтов оснований зданий и сооружений, в том числе обязателен отбор образцов из грунтов, которые будут залегать непосредственно под нижними концами свай (свай-оболочек, свай-столбов) и ниже их в пределах 5 м.

Примечания: 1. Если инженерно-геологические условия строительной площадки аналогичны условиям примыкающей к ней территории, для которой уже имеется достаточный опыт устройства свайных фундаментов, то по согласованию с проектной организацией-автором проекта фундаментов-допускается устанавливать сокращенный объем исследований.

2. Разработка рабочих чертежей свайных фундаментов не допускается, если в пределах контура проектируемого здания или сооружения или вблизи него (до 5 м) отсутствуют скважины или шурфы, по которым имеются результаты лабораторных определений физико-механических свойств грунтов.

К п. 3.3. Помимо случаев, указанных в прил. 3, полевые испытания натурных свай должны выполняться, если другие методы изысканий не позволяют учесть специфический характер нагрузок либо дают противоречивые результаты. Испытания натурных свай целесообразно проводить также при массовом проектировании свайных фундаментов крупных предприятий и микрорайонов гражданской застройки с целью уточнения эмпирических коэффициентов в формулах расчета несущей способности свай по данным статического зондирования.

Во всех случаях (за исключением специально обоснованных в программе) испытания натурных свай, если они выполняются, должны производиться как динамической, так и статической нагрузкой.

Статические испытания свай-штампов целесообразны при необходимости раздельного определения сопротивления грунта под нижними концами и на боковой поверхности свай. В этом случае испытания производятся в следующей последовательности: испытания под нижним концом, по боковой поверхности и сваи-штампа в целом.

Прессиометрические испытания проводятся с целью определения деформативных характеристик грунтов для расчета свай и свайных фундаментов по деформациям на вертикальную и горизонтальную нагрузки. В грунтах, держащих стенки скважин, их следует проводить во всех случаях.

Испытания грунтов штампами, следует проводить в основном с целью уточнения для рассматриваемой строительной площадки переходных коэффициентов в рекомендуемых нормативными документами формулах для расчетов по данным зондирования и прессиометрических испытаний модуля деформации грунтов. При этом предпочтение следует отдавать испытаниям грунтов штампом площадью 5000 см2 в котлованах, шурфах или дудках, так как данные испытаний грунтов штампом 600 см2 в скважинах ненадежны.

3.4. Глубину бурения скважин, предусматриваемую в программе изыскательских работ с учетом конкретных инженерно-геологических условий строительной площадки и характера проектируемых зданий (сооружений), следует назначать ниже проектируемой глубины погружения нижнего конца свай, свай-оболочек и свай-столбов в нескальных грунтах, как правило, не менее чем на 5 м.

Для каркасных зданий и сооружений с нагрузкой на куст висячих свай и свай-оболочек более 300 тс, а также при сплошном свайном поле под всем сооружением глубину бурения 50% количества скважин следует назначать ниже проектируемой глубины погружения нижнего конца свай или свай-оболочек, как правило, не менее чем на 10 м.

При необходимости опирания или заглубления свай, свай-оболочек и свай-столбов в скальные грунты глубина бурения скважин должна быть не менее чем на 1,5 м ниже конца свай, свай-оболочек и свай-столбов. При наличии в скальных грунтах карста, прослоек нескального грунта и других местных ослаблений грунтов количество и глубина скважин назначаются по программе изыскательских работ, исходя из особенностей инженерно-геологических условий исследуемой строительной площадки.

Примечания: 1. В техническом задании на производство изысканий ориентировочную длину свай, свай-оболочек и свай-столбов для назначения глубины бурения скважин допускается определять по данным о грунтах, полученным из фондовых материалов ранее проведенных инженерно-геологических изысканий или по аналогичным фундаментам смежных зданий и сооружений.

2. Для свай, работающих только на выдергивание, глубину буровых скважин и зондирования при изысканиях допускается принимать на 1м ниже конца свай.

К п. 3.4. При рядовом расположении свай и при свайных кустах глубина исследования грунтов назначается согласно требованиям главы СНиП II-17-77. При свайных полях размером более 10´10м глубина исследования должна превышать предполагаемое заглубление свай не менее чем на ширину свайного поля. При наличии слоев просадочных, набухающих, засоленных, сильносжимаемых грунтов (ила, торфа, глинистых грунтов текучей консистенции) глубина исследования определяется с учетом необходимости их проходки скважинами на всю толщу слоя для установления глубины залегания подстилающих грунтов и определения их характеристик.

3.5. Плотность песчаных грунтов должна определяться в условиях природного залегания по данным зондирования в соответствии с требованиями государственных стандартов на методы полевого испытания грунтов статическим (ГОСТ 20069-74) и динамическим (ГОСТ 19912-74) зондированием, а когда это возможно-по результатам испытания образцов грунтов ненарушенной структуры, отобранных из шурфов или скважин в соответствии с требованиями нормативных документов, на исследование грунтов оснований зданий и сооружений.

К п. 3.5. При наличии в основании свай слоев песчаных грунтов необходимо получить в процессе изысканий данные об их плотности. Эти данные нужны в первую очередь:

а) для установления возможности использования песчаных грунтов в качестве несущего слоя;

б) для оценки возможности погружения свай;

в) для принятия соответствующих значений R и f по табл. 1 и 2 главы СНиП II-17-77 при определении несущей способности свай.

Техническое оснащение изыскательских организаций в настоящее время позволяет наиболее достоверно определять природную плотность песчаных грунтов по данным статического зондирования.

4. ОСНОВНЫЕ УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ

4.1. Расчет свайных фундаментов и их оснований должен производиться по предельным состояниям двух групп:

а) по первой группе:

по прочности конструкций свай, свай-оболочек свай-столбов (ниже в настоящем разделе именуемых для краткости, общим названием «сваи»), а также свайных ростверков (п. 4.2 настоящей главы);

по несущей способности грунта основания свайных фундаментов и свай (п. 4.3 настоящей главы);

по устойчивости (несущей способности) оснований свайных фундаментов в целом, если на них передаются горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций и др.) или если основания ограничены откосами, либо сложены крутопадающими слоями грунта (п. 8.12 настоящей главы);

б) по второй группе:

по осадкам оснований свайных фундаментов от вертикальных нагрузок (пп. 4.4, 7.1 и 7.2 настоящей главы);

по перемещениям свай (вертикальным, горизонтальным Dг и углам поворота головы свай Y) совместно с грунтом оснований от действия вертикальных, горизонтальных нагрузок и моментов (приложение к настоящей главе);

по образованию или раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций свайных фундаментов (п. 4.2 настоящей главы).

К п. 4.1. Расчет конструкций свай, свай-оболочек и ростверков по первой группе предельных состояний должен производиться во всех случаях на вертикальные и горизонтальные нагрузки по прочности материала свай и свай-оболочек, а также по несущей способности грунта основания.

Расчет свайных фундаментов по второй группе предельных состояний (по деформациям) следует производить во всех видах грунтов, за исключениям тех случаев, когда сваи и сваи-оболочки опираются на крупнообломочные грунты, плотные пески и твердые коренные глины, где расчет по осадкам не требуется. Этот расчет требуется также при передаче на сваи горизонтальных нагрузок, которые могут вызвать существенные горизонтальные смещения фундаментов.

Расчет свайных фундаментов опор мостов и водопропускных труб производится по первой группе предельных состояний с проверкой осадок и горизонтальных смещений верха опор. Последнее обусловлено тем, что фундаменты опор мостов воспринимают кроме вертикальных значительные горизонтальные нагрузки (давление грунта на устои, неуравновешенный распор арочных пролетных строений и др.), а фундаменты водопропускных труб на неустойчивых грунтах (где применяются сваи) подвержены воздействию постоянной горизонтальной нагрузки, проявляющейся вследствие расползания насыпи.

По образованию и раскрытию трещин рассчитываются железобетонные элементы свайного фундамента в соответствии с нормами проектирования железобетонных конструкций (глава СНиП II-21-75).

4.2. Расчет по прочности конструкций свай и свайных ростверков должен производиться в зависимости от их материала (железобетон, бетон, древесина) соответственно по главе СНиП по проектированию бетонных и железобетонных  или, по главе СНиП по проектированию деревянных конструкций, а в необходимых случаях также по главам СНиП по проектированию мостов и труб и по проектированию бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений с учетом дополнительных требований, изложенных в пп. 4.6, 5.2 и 5.3 и в приложении к настоящей главе.

Расчет элементов железобетонных конструкций свайных фундаментов по образованию и раскрытию трещин должен производиться в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций, а в необходимых случаях также и в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений.

4.3. Свайные фундаменты и сваи по несущей способности грунтов основания должны рассчитываться по формуле

                                                                                                 [1(1)]

где N-расчетная нагрузка, тc, передаваемая на сваю (продольное усилие, возникающее в ней от расчетных нагрузок, действующих на фундамент при наиболее невыгодном их сочетании), определяемая в соответствии с указаниями раздела 8 настоящей главы;

Ф-расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи, тc, называемая в дальнейшем для краткости «несущей способностью сваи», определяемая в соответствии с указаниями разделов 5 и 6 настоящей главы;

kн-коэффициент надежности, принимаемый равным:

а) если несущая способность сваи определена расчетом, в том числе по результатам динамических испытаний свай, выполненных без учета упругих деформаций грунта,-kн=1,4;

б) если несущая способность сваи определена по результатам полевых испытаний статической нагрузкой или расчета по результатам статического зондирования грунта, а также по результатам динамических испытаний свай, выполненных с учетом упругих деформаций грунта, kн=1,25;

в) для фундаментов мостов при высоком ростверке коэффициент надежности принимается в зависимости от общего количества свай фундамента под опору

при 21 свае и более

kн=1,4;

от 11 до 20 свай

kн=1,6;

» 6 » 10»

kн=1,65;

» 1 » 5 »

kн=1,75;

Р-расчетная нагрузка, тс, допускаемая на сваю1

___________________________

1По ранее действовавшим нормам проектирования свайных фундаментов СНиП II-Б.5-67* Р именовалась «несущей способностью сваи».

Примечания: 1. При расчете свай всех видов на выдергивание, а свай-оболочек и свай-столбов также и на вдавливание к расчетной нагрузке или к продольному усилию, возникающему в них от расчетной загрузки, передаваемой на сваю N, тс, следует прибавлять собственный вес сваи, сваи-оболочки или сваи-столба.

2. Если расчет свайных фундаментов производится с учетом ветровых и крановых нагрузок, то передаваемую на крайние сваи расчетную нагрузку разрешается повышать на 20 % (кроме фундаментов опор линий электропередачи).

Если сваи фундамента опоры моста в направлении действия внешних нагрузок образуют один ряд или несколько рядов, то при учете (совместном или раздельном) нагрузок от торможения, давления ветра и льда, навала судов передаваемую на сваю расчетную нагрузку допускается повышать на 10 % при четырех сваях в ряду и на 20 % при восьми и более сваях. При промежуточном количестве свай процент повышения расчетной нагрузки определяется интерполяцией.

К п. 4.3«в». Для фундаментов опор мостов при низком ростверке принимается kн=1,4 независимо от количества свай фундамента.

Приведенные значения коэффициентов надежности относятся к случаям, когда несущая способность свай фундаментов мостов определена расчетом. Если несущая способность определена по результатам их статических испытаний, следует принимать:

в случае высокого ростверка:

при 21 свае и более

kн=1,25

от 11 до 20 свай

kн=1,45;

» 6 » 10»

kн=1,50;

» 1 » 5 »

kн=1,60;

в случае низкого ростверка kн=1,25.

К п. 4.3, примеч. 2. Перегрузка крайних свай в кусте в размере 20 % их несущей способности возможна с учетом следующих положений:

а) ветровые и крановые нагрузки принимаются в соответствии с указаниями главы СНиП II-6-74 «Нагрузки и воздействия». При проектировании высоких сооружений (дымовые трубы, башни и др.) ветровые нагрузки учитываются, в соответствии с действующими нормативными документами на эти сооружения;

б) при учете действия ветра, а также при наличии кранов, нагрузка от которых составляет более 30 % суммарных нагрузок на фундаменты.

При строительстве причальных сооружений крановая нагрузка должна учитываться как постоянная.

Уточнение способов учета крановых нагрузок при проектировании свайных фундаментов должно выполняться на основании результатов наблюдений за осадками свайных фундаментов при многократном действии кранов по режимам, согласованным с технологами.

где S-расчётная величина деформации (осадки, перемещения и т.п.) сваи и свайного фундамента в целом, определяемая расчетом по указаниям пп. 4.5 и 4.6 раздела 7 и приложения к настоящей главе;

Sпp-предельно допускаемая величина деформации (осадки, перемещения и т.п.) свайного фундамента, устанавливаемая в задании на проектирование, а при отсутствии ее в задании-принимается по предельно допускаемым деформациям, установленным в главе СНиП по проектированию оснований зданий и сооружений.

4.5. Нагрузки и воздействия, учитываемые в расчетах свайных фундаментов, должны определяться по главам СНиП: нагрузки и воздействия, основные положения проектирования строительных конструкций и оснований. В необходимых случаях нагрузки и воздействия должны определяться также по главам СНиП: строительство в сейсмических районах; проектирование зданий и сооружений на подрабатываемых территориях, проектирование мостов и труб, нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов).

При этом расчет свайных фундаментов и их оснований по несущей способности должен производиться на основные сочетания расчетных нагрузок с коэффициентом перегрузки, принимаемыми в соответствии с требованиями глав СНиП на нагрузки и воздействия, а расчет оснований свайных фундаментов по деформациям-на основные сочетания расчетных нагрузок с коэффициентом перегрузки, равным единице.

Расчет осадок опор мостов производится только на действие постоянных нагрузок, а горизонтальных смещений верха опор в направлениях как вдоль, так и поперек оси моста-на сочетание постоянных и временных нагрузок.

При проектировании свайных фундаментов,. устраиваемых в особых природных условиях, и при действии особых нагрузок (сейсмических, воздействий от деформаций земной поверхности при подработках территории и др.), кроме указанных выше расчетов свайных фундаментов и их оснований должен производиться также расчет по несущей способности на особые сочетания нагрузок, а в необходимых случаях (например, при подработке территории)-и по деформациям.

4.6. Определение несущей способности Ф и деформаций S свай, ростверков, свайных фундаментов в целом и их оснований должно выполняться расчетом согласно требованиям настоящей главы, используя расчетные значения характеристик материалов и грунтов. При наличии результатов полевых испытаний (в соответствии с требованиями, приведенными в пп. 6.1-6.9 настоящей главы) несущая способность свай должна определяться с учетом результатов, полученных при статическом зондировании грунтов или по данным динамических испытаний свай, либо приниматься непосредственно по результатам испытаний свай статической нагрузкой. Под термином «характеристики грунтов» следует понимать прочностные и деформационные характеристики грунтов (угол внутреннего трения j, удельное сцепление с, модуль деформации нескальных грунтов Е), а также объемный вес грунта y. Кроме того, к расчетным характеристикам грунтов в настоящей главе отнесены также расчетные сопротивления грунтов R под нижним концом и f на боковой поверхности свай, а также расчетные величины коэффициента постели грунта С на их боковой поверхности.

Расчетные значения характеристик грунтов (j, с, Е и у следует определять в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию оснований зданий и сооружений и ГОСТ 20522-75, ограничивая при этом коэффициенты безопасности по грунту kr для определения угла внутреннего трения j1 и удельного сцепления с1 значениями соответственно 1,1 и 1,5. В расчетах по деформациям допускается принимать для определения всех расчетных характеристик грунтов kr=1.

Расчетные сопротивления грунтов R и f, используемые в формулах для определения несущей способности свай, должны приниматься в соответствии с указаниями пп. 5.4-5.11 настоящей главы. Расчетные значения коэффициента постели грунта С при расчете свай на горизонтальные нагрузки следует принимать по формуле (3), приведенной в приложении к настоящей главе.

Расчетные характеристики материалов свай и ростверков должны приниматься по главам СНиП на проектирование бетонных и железобетонных или деревянных конструкций, а для мостов-по главе СНиП на проектирование мостов и труб.

4.7. Расчеты конструкций свай всех видов следует производить на усилия, передаваемые на них от здания или сооружения, а забивных свай, кроме того, на усилия, возникающие в них от собственного веса при их изготовлении, складировании и транспортировании, а также при их подъеме на копер за одну точку, удаленную от головы свай на 0,3 L (где L-длина сваи).

Усилие в свае (как балке) от воздействия собственного веса следует определять с учетом коэффициента динамичности, равного:

при расчете прочности-1,5;

то же, по образованию и раскрытию трещин-1,25.

В этих случаях коэффициент перегрузки к собственному весу сваи принимается равным единице.

К п. 4.7. Фиксированная точка, удаленная от головы сваи или сваи-оболочки на 0,3 L (где L-длина сваи или сваи-оболочки), у которой закрепляется трос при перемещении и подъеме на копер, соответствует специально заложенному в свае штырю, а в свае-оболочке-отметке, нанесенной несмываемой краской. Следует обратить внимание, что подъем на копер за петлю во избежание ее вырывания и увеличения напряжений в свае не допускается.

4.8. Сваи-колонны следует рассчитывать как забивные железобетонные сваи с учетом дополнительных требований, содержащихся в разделе 14 настоящей главы, а также по прочности и устойчивости как элементы каркаса здания.

5. РАСЧЕТ СВАЙ, СВАЙ-ОБОЛОЧЕК И СВАЙ-СТОЛБОВ ПО НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

5.1. Несущую способность свай всех видов, свай-оболочек и свай-столбов следует определять как наименьшее из значений несущей способности, полученных по следующим двум условиям:

а) из условия сопротивления грунта основания свай, свай-оболочек и свай-столбов в соответствии с требованиями, приведенными в пп. 5.4-5.12;

б) из условия сопротивления материала свай, свай-оболочек и свай-столбов в соответствии с требованиями пп. 5.2-5.3 и глав СНиП по проектированию бетонных и железобетонных или деревянных конструкций, а в необходимых случаях-главы СНиП по проектированию мостов и труб.

К п. 5.1. Расчет несущей способности свай всех видов по предельным состояниям первой группы производится как из условия сопротивления грунта основания сваи, так и из условия сопротивления материала сваи при воздействии расчетных вертикальных и горизонтальных нагрузок. Это означает, что должны выполняться оба указанных условия и определяющим при установлении критерия несушей способности сваи является меньшее из двух значений.

Расчет сопротивления материала ствола сваи должен производиться на усилия от всех действующих эксплуатационных нагрузок (вертикальных и горизонтальных).

При расчете деревянных свай следует иметь в виду, что в процессе эксплуатации древесина свай будет иметь 100 %-ную влажность.

При расчете несущей способности по материалу свай, работающих в фундаментах специальных сооружений, следует пользоваться дополнительными указаниями на проектирование этих сооружений.

где lо-длина участка сваи, сваи-оболочки и сваи-столба от подошвы ростверка до уровня поверхности грунта, м;

     aд-коэффициент деформации, 1/м, определяемый по формуле (6) приложения к настоящей главе.

Если для набивных свай, свай-оболочек и свай-столбов, заделанных в скальный грунт, величина , (где l-глубина погружения набивной сваи, сваи-оболочки или сваи-столба), то следует принимать l1=lo + l.

К п. 5.2. Учет продольного изгиба производится по методу, принятому для расчета центрально- и внецентренно-сжатых элементов. Условия защемления верхнего конца сваи принимаются в соответствии с конструктивным решением узла сопряжения головы сваи с ростверком, насадкой и другими элементами. Нижнюю часть свай при расчете на продольный изгиб условно считают жестко защемленной в грунте.

Принятая в пункте расчетная схема предназначена для учета продольного изгиба свай, свай-оболочек и свай-столбов (определения гибкости) к не должна использоваться для определения расчетных значений изгибающих моментов и поперечных сил в их сечениях, которые следует определять согласно приложению к главе СНиП II-17-77.

5.3. При расчете несущей способности набивных свай по материалу расчетное сопротивление бетона следует определять с учетом понижающего коэффициента условий работы mб=0,85, предусмотренного главой СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций для элементов, бетонируемых в вертикальном положении, а также дополнительного понижающего коэффициента условий работы, учитывающего влияние способа производства свайных работ:

а) в глинистых грунтах, консистенция которых позволяет бурить скважины и бетонировать их без крепления стенок, при положении горизонта грунтовых вод в период строительства ниже пяты свай mб=1;

б) в грунтах, крепление скважин и бетонирование в которых осуществляется с применением извлекаемых обсадных труб при отсутствии воды в скважинах (т.е. при бетонировании сухим способом), mб=0,9;

в) в грунтах, бурение скважин в которых производится с применением извлекаемых обсадных труб и бетонирование под водой, mб=0,8;

г) в грунтах, бурение скважин в которых производится под глинистым раствором (без обсадных труб) и бетонирование под этим же раствором, mб=0,7.

Примечание. Бетонирование под водой или под глинистым раствором должно вестись только методом ВПТ (вертикально перемещающейся трубы).

К п. 5.3. Понижающие коэффициенты условий работы mб=0,85, предусматриваемые из условия осложнения бетонирования элементов в вертикальном положении, и коэффициенты условий работы, предусмотренные подпунктами «а»-«г», должны учитываться независимо друг от друга путем взаимного их перемножения.

СВАИ-СТОЙКИ

5.4. Несущую способность Ф, тс, сваи-стойки забивной квадратной, прямоугольной или полой круглой диаметром до 0,8 м и сваи-оболочки, набивной сваи и сваи-столба, опирающихся на практически несжимаемый грунт (примечание к п. 2.2 настоящей главы), следует определять по формуле

Ф=mRF,                                         [4(4)]

где т-коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый т=1;

     F-площадь опирания на грунт сваи, сваи-оболочки и сваи-столба, м2, принимаемая для свай сплошного сечения равной площади поперечного сечения, а для полых круглых и свай-оболочек-равной площади поперечного сечения нетто при отсутствии заполнения их полости бетоном и площади поперечного сечения брутто при заполнении этой полости бетоном на высоту не менее трех ее диаметров;

     R-расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи-стойки, тс/м2, принимаемое:

а) для всех видов забивных свай, опирающихся нижними концами на скальные и крупнообломочные (валунные, галечниковые, щебенистые, гравийные и дресвяные) грунты с песчаным заполнителем, и в случае опирания на глинистые грунты твердой консистенции (кроме покровных со степенью влажности G < 0,85, a также лессов, лессовидных и набухающих) R=2000 тс/м2;

б) для набивных свай, свай-оболочек, заполняемых бетоном, и свай-столбов, заделанных в невыветрелый скальный грунт (без слабых прослоек) не менее чем на 0,5 м, по формуле

                            [5(5)]

где Rнсж-нормативное (среднее арифметическое значение) временное сопротивление скального грунта одноосному сжатию в водонасыщенном состоянии, тс/м2;

kГ-коэффициент безопасности по грунту, принимаемый kГ=1,4;

     hз-расчетная глубина заделки набивной сваи, сваи-оболочки и сваи-столба в скальный грунт, м;

dз-наружный диаметр заделанной в скальный грунт части набивной сваи, сваи-оболочки и сваи-столба, м;

в) для свай-оболочек, равномерно опираемых на поверхность невыветрелого грунта, прикрытого слоем нескальных неразмываемых грунтов толщиной не менее трех диаметров сваи-оболочки, по формуле

                                       [6(6)]

где R и kГ-обозначения те же, что в формуле [5(5)].

Примечание. При наличии в основании забивных и набивных свай, свай-оболочек и свай-столбов сильновыветрелых и выветрелых, а также размягчаемых скальных грунтов вопрос о назначении величины нормативного сопротивления грунта Rнсж должен решаться после выполнения статических испытаний грунтов штампами по результатам испытания свай, свай-оболочек и свай-столбов статической нагрузкой.

К п. 5.4. Для свай-стоек, работающих на вертикальную нагрузку и опирающихся на скальный или практически несжимаемый грунт, учитывается только сопротивление грунта основания под нижним концом (подошвой) свай всех типов и свай-оболочек, так как сопротивление грунта на боковой (наружной) поверхности может проявиться только в процессе перемещения (осадки) сваи. Таким образом, в этом пункте даются рекомендации по расчету свай-стоек, под которыми понимаются не просто сваи, передающие большую часть нагрузки на грунт своим нижним концом, а сваи, которые практически не могут передать нагрузку через свою боковую поверхность из-за незначительных осадок грунта, залегающего под нижним концом этих свай.

Приводимые в данном пункте расчетные сопротивления крупнообломочных грунтов указаны для случая, когда забивная свая заглубляется в несущий слой крупно-обломочных грунтов не менее чем на 0,5 м (см. п. 8.13). Если для забивки свай-стоек применяются молоты более легкие, чем это предусмотрено правилами производства работ, при которых не обеспечивается указанное заглубление свай в слой крупнообломочного грунта, то несущая способность таких свай должна быть проверена динамическими или статическими испытаниями. Несущая способность свай, опирающихся на крупно-обломочные грунты с глинистым заполнением, в значительной степени зависят от консистенции глинистого заполнения, поэтому несущая способность таких свай должна определяться по данным статического испытания.

Для фундаментов опор мостов при наличии в основании фундамента слабовыветрелых, выветрелых или сильновыветрелых, а также размягчаемых пород вопрос определения их расчетного сопротивления осевому сжатию должен решаться на основе испытаний пород штампом. Если данные таких испытаний отсутствуют, допускается для неразмягчаемых слабовыветрелых и выветрелых пород определять величину R, принимая значение Rнсж с коэффициентом, равным соответственно 0,6 и 0,3, а в случаях сильновыветрелых пород-как для крупно обломочных грунтов.

Пример 1. Требуется определить несущую способность забивной сваи квадратного сечения 300 ´ 300 мм, длиной 8 м, опирающейся на крупнообломочные грунты с песчаным заполнением. Свая изготовляется из бетона марки М300 и армируется 4Æ12А-II.

Решение. Несущую способность сваи по грунту определим по формуле [4(4)].

Для забивных свай-стоек т=1, R=2000 тс/м2; по условию задачи f=0,3 × 0,3=0,09 м2=900 см2, Ф=mRF=1 × 2000 × 0,09 тс.

Расчетная нагрузка на сваю по грунту определяется по формуле [1(1)] с учетом коэффициента надежности kн=1,4:

Расчетная нагрузка на сваю по условию прочности материала определяется по графику для проверки свай по прочности, приведенному в рабочих чертежах типовых конструкций свай. Применительно к свае, предусмотренной условиями задачи, она составляет 120 тс.

Расчетную нагрузку на сваю принимаем как наименьшее из двух значений, т. е. N=120 тс.

Пример 2. Требуется определить несущую способность набивной сваи диаметром d=0,6 м, заделанной в скальный грунт на глубину hз=0,8 м. Свая изготовляется из бетона марки М200 и армируется 6Æ10А-I. Временное сопротивление скального грунта одноосному сжатию в водонасыщенном состоянии Rнсж, определенное лабораторными испытаниями, равно 520 тс/м2.

Решение. Для набивных свай kг=1,4. Величину R определяем по формуле [5(5)]:

 

Площадь опирания сваи на грунт F=0,283 м2. Несущую способность сваи по грунту определяем по формуле [4(4)].

Расчетная нагрузка на сваю по грунту определяется по формуле [(1)]:

Расчетная нагрузка на сваю по условию прочности материала определяется по графику для определения прочности набивных свай, приведенному в типовом проекте, и составляет 150 тс.

Поскольку расчетная нагрузка на сваю по грунту больше расчетной прочности материала, принимаем набивную сваю из бетона марки М300. Расчетная нагрузка на такую сваю по условию прочности материала составит 225 тс.

Расчетную нагрузку на сваю принимаем, как наименьшую из двух значений, т. е. N=212 тс.

Пример 3. Требуется определить несущую способность сваи-оболочки диаметром D=1 м из бетона марки М400, опирающейся на неразрушенный выветриванием скальный грунт, прикрытый слоем неразмываемых грунтов толщиной 3,5 м. Полость сваи-оболочки бетоном не заполняется. Толщина стенки сваи-оболочки равна 12 см. Величина Rсж, определенная лабораторными испытаниями, равна 3000 тс/м2.

Решение. Площадь поперечного сечения нетто равна:

 

Несущая способность сваи-оболочки по грунту

Ф=1 × 3000 × 0,33=990 тс.

Расчетная нагрузка на сваю-оболочку по грунту

 

Расчетная нагрузка на сваю-оболочку по условию прочности материала определяется по графику для определения прочности, приведенному в типовых проектах для проектирования фундаментов из свай-оболочек, и составляет 600 тс.

Увеличиваем марку бетона сван-оболочки до М500. Тогда расчетная нагрузка на сваю по условию прочности материала составит 735 тс.

Расчетную нагрузку на сваю принимаем как наименьшую из двух значений, т.е. N=708 тс.

ВИСЯЧИЕ ЗАБИВНЫЕ СВАИ ВСЕХ ВИДОВ

5.5. Несущую способность Ф, тс, висячей забивной сваи (квадратной, квадратной с круглой полостью, прямоугольной и полой круглой диаметром до 0,8 м), работающей на сжимающую нагрузку, следует определять как сумму расчетных сопротивлений грунтов оснований под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле

                        [7(7)]

где т-коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый m=1;

     R-расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, тс/м2, определяемое по табл. 1(1);

     F-площадь опирания на грунт сваи, м2, принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто или по площади поперечного сечения камуфлетного уширения по его наибольшему диаметру;

и-наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

     fi-расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, тс/м2, определяемое по табл. 2 (2);

     li-толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью, м;

тR и тf-коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения свай на расчетные сопротивления грунта, определяемые по табл. 3(3) и принимаемые независимо друг от друга.

В формуле [7(7)] суммирование расчетных сопротивлений грунта должно проводиться по всем слоям грунта, пройденным сваей, за исключением случаев, когда проектом предусматривается планировка территории срезкой или возможен размыв грунта. В этих случаях должно производиться суммирование расчетных сопротивлений всех слоев грунта, расположенных соответственно ниже планировочного уровня (срезки) и отметки местного размыва при расчетном паводке.

Примечания: 1. Несущая способность забивных свай с уширением нижнего конца (булавовидных свай) определяется по формуле [7(7)], при этом за периметр и на участке ствола принимается периметр поперечного сечения ствола сваи, а на участке уширения-периметр поперечного сечения уширения.

Таблица 1(1)

Глубина погруже

Расчетные сопротивления под нижним концом забивных свай и свай-оболочек, не заполняемых бетоном, R, тс/м2

ния ниж

песчаных грунтов средней плотности

него конца сваи, м

гравелистых

крупных

-

средней крупности

мелких

пылеватых

¾

 

глинистых грунтов при показателе консистенции, Il, равной

 

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

3

750

660

400

300

310

200

200

120

110

60

4

830

680

510

380

320

250

210

160

125

70

5

880

700

620

400

340

280

220

200

130

80

7

970

730

690

430

370

330

240

220

140

85

10

1050

770

730

500

400

350

260

240

150

90

15

1170

820

750

560

440

400

290

165

100

20

1260

850

620

480

450

320

180

110

25

1340

900

680

520

350

195

120

30

1420

950

740

560

380

210

130

35

1500

1000

800

600

410

225

140

Примечания: 1. В случаях, когда в табл. 1(1) значения R указаны дробью, числитель относится к пескам, а знаменатель ¾ к глинам.

2. В табл. 1 и 2 глубину погружения нижнего конца сваи или сваи-оболочки и среднюю глубину расположения слоя грунта при планировке территории срезкой, подсыпкой, намывом до 3 м следует принимать от уровня природного рельефа, а при срезке, подсыпке, намыве от 3 до 10 м-от условной отметки, расположенной соответственно на 3 м выше уровня срезки или на 3 м ниже уровня подсыпки.

Глубину погружения нижнего конца сваи или сваи-оболочки и среднюю глубину расположения слоя грунта в акватории следует принимать с учетом возможного общего размыва грунта дна водотока при расчетном паводке.

При проектировании путепроводов через выемки для свай, забиваемых молотами без подмыва или устройства лидерных скважин, глубину погружения в грунт нижнего конца сваи или сваи-оболочки в табл. 1(1) следует принимать от уровня природного рельефа в месте сооружения фундамента.

3. Для промежуточных глубин погружения свай и свай-оболочек и промежуточных значений консистенции Il глинистых грунтов значения R и f определяются интерполяцией соответственно по таблицам 1(1) и 2(2).

4. Для плотных песчаных грунтов, степень плотности которых определена по материалам статического зондирования, значения R по табл. 1(1) для свай, погруженных без использования подмыва или лидерных скважин, следует увеличить на 100 %. При определении степени плотности грунтов по материалам других видов инженерных изысканий и отсутствии данных статического зондирования для плотных песков значения R по табл. 1(1) следует увеличить на 60 %, но не более чем до 2000 тс/м2.

5. Значениями расчетных сопротивлений R по табл. 1(1) допускается пользоваться при условии, если заглубление свай и свай-оболочек в неразмываемый и несрезаемый грунт составляет не менее: для мостов и гидротехнических сооружений-4 м; для зданий и прочих сооружений-3 м.

Таблица 2(2)

Сред

Расчетные сопротивления на боковой поверхности свай и свай-оболочек, f, тс/м2

няя глу

песчаных грунтов средней плотности

бина расположения слоя

крупных и средней крупности

мелких

пылеватых

¾

¾

¾

¾

¾

¾

грунта,

глинистых грунтов при показателе консистенции IL, равном

м

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1

3,5

2,3

1,5

1,2

0,8

0,4

0,4

0,3

0,2

2

4,2

3

2,1

1,7

1,2

0,7

0,5

0,4

0,4

3

4,8

3,5

2,5

2

1,4

0,8

0,7

0,6.

0,5

4

5,3

3,8

2,7

2,2

1,6

0,9

0,8

0,7

0,5

5

5,6

4

2,9

2,4

1,7

1

0,8

0,7

0,6

6

5,8

4,2

3,1

2,5

1,8

1

0,8

0,7

0,6

8

6,2

4,4

3,3

2,6

1,9

1

0,8

0,7

0,6

10

6,5

4,6

3,4

2,7

1,9

1

0,8

0,7

0,6

15

7,2

5,1

3,8

2,8

2

1,1

0,8

0,7

0,6

20

7,9

5,6

4,1

3

2

1,2

0,8

0,7

0,6

25

8,6

6,1

4,4

3,2

2

1,2

0,8

0,7

0,6

30

9,3

6,6

4,7

3,4

2,1

1,2

0,9

0,8

0,7

35

10

7

5

3,6

2,2

1,3

0,9

0,8

0,7

Примечания: 1. При определении расчетного сопротивления грунта на боковой поверхности свай и свай-оболочек f по табл. 2(2) надлежит обязательно учитывать требования, изложенные в примечаниях 2 и 3 к табл. 1(1).

2. При определении по табл. 2(2) расчетных сопротивлений грунтов на боковой поверхности свай и свай-оболочек f пласты грунтов следует расчленять на однородные слои толщиной не более 2 м.

3. Величины расчетного сопротивления плотных песчаных грунтов на боковой поверхности свай и свай-оболочек f следует увеличивать на 30 % против значений, приведенных в табл. 2(2).

2. Расчетные сопротивления грунтов R и fi в формуле [7(7)] для лессов и лессовидных суглинков при глубине погружения свай более 5 м принимаются по значениям, указанным в табл. 1(1) и 2(2) для глубины 5 м.

Таблица 3(3)

 

 

Способы погружения свай и виды грунтов

Коэффициенты условий работы грунта, учитываемые независимо друг от друга, при расчете несущей способности забивных висячих свай

 

под нижним концом сваи mR

на боковой поверхности сваи тf

1. Погружение забивкой сплошных и полых с закрытым нижним концом свай механическими (подвесными), паровоздушными и дизельными молотами

1

1

2. Погружение забивкой в предварительно пробуренные скважины (лидеры) с заглублением концов свай не менее 1 м ниже забоя скважины при ее диаметре:

 

 

а) равном стороне квадратной сваи

1

0,5

б) на 5 см меньшем стороны квадратной сваи

1

0,6

в) на 15 см меньшем стороны квадратной или диаметра круглой сваи (для опор линий электропередачи)

1

1

3. Погружение с подмывом в песчаные грунты при условии добивки свай на последнем метре погружения без применения подмыва

1

0,9

4. Вибропогружение и вибровдавливание в грунты:

 

 

а) песчаные средней плотности:

 

 

пески крупные и средней крупности

1,2

1

пески мелкие

1,1

1

пески пылеватые

1

1

б) глинистые с показателем консистенции IL=0,5:

 

 

Супеси

0,9

0,9

Суглинки

0,8

0,9

Глины

0,7

0,9

в) глинистые с показателем консистенции IL £ 0

1

1

5. Погружение молотами любой конструкции полых свай с открытым нижним концом:

 

 

а) при диаметре полости сваи 40 см и менее

1

1

б) при диаметре полости сваи более 40 см

0,7

1

6. Погружение любым способом полых круглых свай с закрытым нижним концом на глубину 10 м и более с последующим устройством в нижнем конце сваи камуфлетного уширения в песчаных грунтах средней плотности и в глинистых грунтах консистенции IL £ 0,5 при диаметре уширения, равном:

 

 

а) 1 м независимо от указанных видов грунта

0,9

1

б) 1,5 м в песках и супесях

0,8

1

в) 1,5 м в суглинках и глинах

0,7

1

Примечание. Коэффициенты mR и mf по поз. 4 табл. 3(3) для глинистых грунтов с показателем консистенции 0,5 > IL > 0 определяются интерполяцией.

К п.5.5. Приведенные указания относятся к расчету несущей способности грунта основания забивных висячих свай любых конструкций, рассматриваемых п. 2.3. настоящей главы СНиП, исключая сваи-оболочки диаметром более 0,8 м.

Коэффициент условий работы в формуле [7(7)], как правило, принимается m=1. Однако для специальных сооружений, проектирование которых согласно п. 1.1 настоящей главы СНиП, должно производиться с учетом дополнительных требований, вытекающих из специфических особенностей этих сооружений, коэффициент условий работы может приниматься отличным от единицы.

При сравнении полученных по формуле [7(7)] результатов с расчетной нагрузкой в соответствии с п. 4.3 расчетная нагрузка на сваю должна приниматься без учета ее собственного веса.

Пример 4. Требуется определить несущую способность железобетонной сваи с поперечным сечением 300 ´ 300 мм, длиной L=7 м, забитой в грунт дизель-молотом ниже дна котлована глубиной lк=1,4 м на глубину lс=6,5 м.

Грунтовые условия: с отметки дна котлована залегает суглинок тугопластичный (IL=0,5), толщина этого слоя 2 м; ниже-тугопластичный суглинок (IL=0,3) на глубину 3,1 м, подстилаемый слоем полутвердой глины (IL=0,2), разведанной толщиной слоя 7 м (рис. 2).

Решение. Площадь поперечного сечения сваи F=0,3 × 0,3=0,09 м2; периметр поперечного сечения и=4 ´ 0,3=1,2 м; расчетная глубина погружения нижнего конца сваи от поверхности грунта lк + lс=1,4 + 6,5=7,9 м.

По табл. 1(1) для этой глубины находим расчетное сопротивление грунта в плоскости нижнего конца сваи R » 450 тс/м2.

Рис. 2. Схема геологического разреза

I-суглинок туго-пластичный IL =-0,5; II-то же, IL=0,3; III-глина полутвердая IL=0,2

Далее определяем среднюю глубину расположения слоев грунта от дневной поверхности и соответствующие значения расчетного сопротивления грунта на боковой поверхности сваи fi по табл. 2(2).

Для суглинков с консистенцией IL=0,5на глубине

 f1=1,82 тс/м2.

Для следующего слоя грунта (суглинок тугопластичный с консистенцией IL=0,3) следует учесть примеч. 2 к табл. 2(2). Поэтому разбиваем этот слой на два однородных слоя толщиной 2 и 1,1 м:

на глубине

»          »

Для глины полутвердой с консистенцией IL=0,2 на глубине

По формуле [7(7)] находим несущую способность сваи:

Ф=m(mRRF + uåmffili),

Ф=1[1 × 450 × 0,09 + 1,2 × 1(2 × 1,82 +2 × 3,88 + 1,1 × 4,19 +

 1,4 × 6,03)]=l (40,5 + 29,3)=69,8 » 70 тс.

Расчетная нагрузка на сваю равна:

Проверка несущей способности свай по условию прочности материала в данном случае не требуется, так как сопротивление сваи сечением 300 ´ 300 мм на сжатие больше 50 тс.

При наличии данных статического зондирования плотность песчаных грунтов и консистенции глинистых грунтов принимаются с учетом этих данных.

Для оценки глинистых грунтов необходимо учитывать кроме показателя консистенции IL и другие их физико-механические характеристики. При проектировании также необходимо использовать имеющиеся данные о несущей способности свай по зданиям и сооружениям, построенным рядом на свайных фундаментах в аналогичных грунтах.

Приведенные в табл. 1 и 2 значения расчетных сопротивлений R и fi наиболее близко отвечают грунтам со степенью влажности G ³ 0,8. При степени влажности G < 0,8 при прочих равных условиях (одинаковой пористости, консистенции и т.п.) глинистые грунты фактически чаще всего имеют несколько меньшие величины сопротивлений R и f, а пески-большие. Однако это обстоятельство пока в расчетах не учитывается из-за отсутствия достаточно надежно разработанных методов его количественной оценки.

Супеси, согласно главе СНиП II-15-74 «Основания зданий и сооружений», относятся к глинистым грунтам. Поэтому значения R и f по табл. 1 и 2 для супесей формально должны определяться в зависимости от их консистенции. Однако показатель консистенции для супесей обычно определяется недостаточно надежно. Кроме того, следует иметь в виду, что супеси являются промежуточными грунтами между песками и суглинками и, следовательно, их сопротивление при прочих равных условиях в значительной степени зависит от их гранулометрического состава. Поэтому вопрос о несущей способности свай в супесях следует решать с учетом фактических свойств этого грунта и, в частности, с учетом его глинистости и определять, как правило, по данным статического зондирования.

Несущая способность свай в супесях с числом пластичности Iр, близким к единице, практически будет такой же, как и у свай, забитых в пески, и не будет зависеть от консистенции IL, à несущая способность свай в супесях с числом пластичности Iр, приближающимся к семи,-как у свай, забитых в суглинки той же консистенции.

Практически выбор расчетного сопротивления под нижним концом и на боковой поверхности сваи или сван-оболочки в супесях можно определять интерполяцией значений R и f табл. 1(1) и 2 (2) по формулам (8) и (9):

                             (8)

                              (9)

где Rсп и fсп-расчетные сопротивления супеси под нижними концами и на боковой поверхности свай;

Rп и fп-расчетные сопротивления песка, определяемые по табл. 1(1) и 2(2) главы СНиП II-17-77;

RГ и fГ-расчетные сопротивления глины, определяемые по табл. 1(1) и 2(2) главы СНиП II-17-77.

По проектировании мостов расчетные сопротивления супесей допустимо определять упрощенно, используя значения, приведенные в табл. 1 (1) и 2 (2) для песков соответствующей крупности и плотности. При песках разной крупности значения R и fi, по табл. 1(1) и 2(2) определяют интерполяцией в зависимости от процентного содержания песков той или иной крупности.

Опирания нижних концов свай или свай-оболочек на глинистые грунты с показателем консистенции IL > 0,6 и рыхлые пески, как правило, следует избегать ввиду их низкой несущей способности. Поэтому в табл. 1(1) значения R для грунтов с показателем консистенции IL > 0,6 и для рыхлых песков не приводятся.

Для предварительных расчетов допускается в этом случае использовать результаты зондирования.

Значения расчетных сопротивлений fi в табл. 2(2) для глинистых грунтов даны только при показателях консистенции 0,2 £ IL £ 1. Такое нормирование fi обусловлено тем, что прорезка сваями грунтов с показателем консистенции IL < 0,2 оказывается обычно делом весьма сложным и осуществляется редко. Исключением являются случаи прорезки просадочных, набухающих и подсушенных покровных грунтов со степенью влажности G < 0,8, прорезка которых, как правило, осуществляется с применением лидерных скважин. Сопротивление же глинистых грунтов с показателем консистенции IL > 1 мало, и им обычно при расчетах несущей способности свай можно пренебречь. В случае, когда все-таки прорезка глинистых грунтов с показателем консистенции IL < 0,2 необходима, величину сопротивления грунта на боковой поверхности забивных свай fi можно в запас принимать по табл. 2 (2) при IL=0,2. Для свайных фундаментов мостов в этом случае можно также пользоваться графиком, представленным на рис. 3.

Рис. 3. Расчетные сопротивления глинистых грунтов на боковой поверхности свай и свай-оболочек f с консистенцией 0,2 ³ IL ³0

Следует также указать на особенности, которые необходимо учитывать при назначении сопротивления грунта на боковой поверхности ствола сваи с уширенным нижним концом (булавовидных свай). Такие сваи, как отмечено в пояснениях к п. 2.3 настоящей главы, рекомендуется применять только в оплывающих грунтах. Однако даже в таких грунтах в процессе погружения этих свай, грунт, окружающий их ствол, оказывается в разрыхленном состоянии. Поэтому сопротивление грунта на боковой поверхности ствола булавовидных свай обычно рекомендуется назначать не более f=1 тс/м2.

При определении расчетных глубин забивки свай для назначения расчетных сопротивлений грунта по табл. 1(1) и 2(2) для свай и свай-оболочек фундаментов опор мостов глубина местного размыва принимается эквивалентной срезке грунта.

Если сваи или сваи-оболочки забивают до удаления грунта из котлована или в русле реки сквозь слой грунта, который будет смыт в период прохода паводка, то принимаемую для вычисления расчетного отказа расчетную нагрузку, допускаемую на сваю Р, можно считать равной получаемой по расчету с добавлением части нагрузки, воспринимаемой грунтом за счет сил трения на боковой поверхности свай в пределах толщины слоя удаляемого (при разработке котлована или при размыве дна) грунта.

Рис. 4. Схема геологического разреза

I-суглинок тугопластичный IL=0,4; II-песок мелкий рыхлый; III-глина мягкопластичная IL=0,6; IV-суглинок туго-пластичный IL=0,3; V-песок крупный плотный

Рис. 5. Схема геологического разреза

I-суглинок тугопластичный IL=0,4; II-суглинок мягкопластичный IL=0,55; III-песок средней крупности

Пример 5. Требуется определить несущую способность забивной квадратной сваи сечением 350 ´ 350 мм, длиной 15 м, погруженной забивкой в предварительно пробуренную скважину, диаметром на 50 мм меньшим стороны сваи. Грунты, прорезаемые сваей, приведены на рис. 4.

Решение. В соответствии с примечаниями к табл. 1(1) и 2(2) для плотных песчаных грунтов значения R увеличиваются на 60 %, а значения fi-на 30 %:

R=747 × 1,6=1195 тс/м2

f1=1,5 тс/м2;

f2=1,8 «

f3=3,74 «

f4=4,02 «

f5=1,8 «

f6=1,8 «

f7=4,64 «

f8=4,835 «

f9=6,99 × 1,3=9,1 тс/м2.

F=0,1225 м2; u=1,4 м.

Вводим поправочные коэффициенты mR и mf по таблице 3(3), (поз. 2 «б»), учитывающие способ погружения свай:

под нижними концами свай mR=1;

по боковой поверхности свай mf=0,6.

Расчетную несущую способность определяем по формуле [7 (7)]:

Ф=m(mRRF + иåтffili)=1(1195 × 0,1225 × 1 + 0,6 × 1,4(1,5 × 2 + 2,3 + 3,74 × 1,2 + 4,02 × 4,4 + 1,80 1,6 + 4,64 × 2 + 4,835 × 1,9 + 9,1 × 1)=1(146,5 + 42)=188,5 тс.

Расчетная нагрузка на сваю по грунту основания равна:

Пример 6. Требуется определить несущую способность полой круглой сваи с открытым нижним концом диаметром D=500 мм, длиной 12 м, погруженной дизель-молотом в грунты, приведенные на рис. 5:

R=411 тс/м2;

f1=1,5 «

f2=2,35 «

f3=1,93 «

f4=2,16 «

f5=2,19 «

f6=2,23 «

f7=6,6 « .

Несущую способность сваи определяем по формуле [7(7)]:

Ф=m(mRRF + иåтffili)=1[1 × 411,0 × 0,196 + 1,57(1(1,52 + 2,35 × 1,4 + 1,93 × 2 + 2,16 × 2 + 2,19 × 1,4 + 2,23 × 1,2 + 6,6 × 1,4)]=126,7 тс.

Расчетная нагрузка на сваю равна:

 

Пример 7. Фундамент опоры моста с ростверковой плитой, расположенной над грунтом, запроектирован из 20 железобетонных свай сечением 400 ´ 400 мм. Проектная расчетная нагрузка на одну сваю N=105 т. Гидрогеологические условия в месте возведения фундамента показаны на рис. 6. Сваи забивают с подмывом. В период забивки свай глубина воды в русле 5 м. При паводке (во время эксплуатации моста) возможен размыв дна на глубину до 4 м.

Рис. 6. Схема грунтовых условий забивки свай

I-песок мелкий; II-глина полутвердая IL=0,2

Требуется определить глубину забивки свай и величину расчетной нагрузки на сваю для вычисления расчетного отказа.

Решение. Для предварительного расчета несущей способности принимаем заглубление низа сваи на 2 м в глину с консистенцией IL=0,2 (см. рис. 3).

Пользуясь формулой [7(7)], определяем несущую способность сваи:

Ф=m(mRRF + иåтffili)=1(1 × 584 × 0,16 + 1,6 × 0,9 × 2 + 1,6 × 5 × 0,9 × 2 + 1,6 × 5,1 × 0,9 × 2 + 1,6 × 7,5 × 2)=160,7 тс,

где R=584 тс/м2-по табл. 1(1) для глины с консистенцией) IL=0,2 на глубине 17 м;

F=0,16 м2; u=1,6 м;

по табл. 2(2).

f4=7,5 « ¾ по графику рис. 3;

l1=l2=l3=l4=2 м;

mR=1 и mf=0,9-поправочные коэффициенты, учитывающие погружение сваи с подмывом в пределах песчаной толщи, принимаемые по табл. 3.3, поз. 3.

Расчетная нагрузка на сваю равна:

Принятая глубина забивки сваи выбрана правильно, так как при ней полученная расчетная нагрузка 114 тс превышает проектную незначительно.

Поскольку сваи будут забивать до размыва дна русла (при низком горизонте воды), расчетный отказ вычисляется исходя из значения расчетной нагрузки на сваю No, определенной с учетом величины нагрузки Ф¢, воспринимаемой силами трения на боковой поверхности сваи в пределах пласта песчаного грунта, смываемого в период прохода паводка:

Ф1åтffili=1,6(4,4 × 2 × 0,9 + 4,75 × 2 × 0,9)=1,6 × 16,46=26,3 тс.

По табл. 2 (2):

f5=4,4 тс/м2; f6=4,75 тс/м2; l5=l6=2 м.

Определяем расчетную нагрузку на сваю, исходя из которой вычисляется расчетный отказ:

No=N + Ф1=105 + 26,3=131,3 тс.

Проверка несущей способности по условию сопротивления материала сваи (выбор марки бетона и армирование сваи) в данном примере не приводится, так как свая фундамента опоры моста помимо вертикальных нагрузок несет значительные горизонтальные нагрузки. Указанную проверку необходимо выполнить после расчета сваи на горизонтальную нагрузку (в соответствии с приложением главы СНиП) на совместное действие вертикальных и горизонтальных нагрузок (а также моментов) как внецентренно-сжатого элемента.

Особенности применяемых методов погружения и технологии производства работ, сопутствующих погружению или осуществляемых после окончания погружения, учитываются при расчете введением поправочных коэффициентов тR и тf, указанных в табл. 3(3) к расчетным сопротивлениям грунта, приведенным в табл. 1(1) и 2(2). Эти поправочные коэффициенты учитываются независимо друг от друга и, если их несколько, перемножаются.

В случае, когда сваи погружаются в лидерные скважины, уплотнения грунта вокруг свай не происходит или если происходит, то в значительно меньшей степени, чем при отсутствии лидерных скважин. Это учитывается нормами путем введения понижающего коэффициента условий работы тf=0,5 ¸ 0,6 в зависимости от диаметра лидерной скважины.

Применение подмыва приводит к уменьшению сопротивления грунта на боковой поверхности сваи. При расчете это также учитывается понижающим коэффициентом условий работы [табл. 3(3), поз. 3]. Применение подмыва предусматривается только для песчаных грунтов при условии добавки на последнем метре погружения без подмыва.

В поз. 3 табл. 3(3) не указаны поправочные коэффициенты при погружении с подмывом в глинистые грунты, так как применение подмыва в этих грунтах не рекомендуется. Это объясняется тем, что структура грунта вокруг сваи и под ее нижним концом при подмыве разрушается, а образующаяся при этом вокруг сваи полость длительное время остается заполненной взвешенными глинистыми частицами. Для полых круглых свай, открытых снизу, погружаемых в глинистые грунты с консистенцией IL < 0,5, может быть допущено применение подмыва во внутренней полости с целью гидравлического рыхления грунтового сердечника и обеспечения погружения сваи при условии погружения без подмыва в ненарушенный грунт на последнем этапе погружения на глубину не менее двух наружных диаметров сваи, но не менее 1 м. В этом случае при расчете несущей способности также следует учитывать коэффициенты условий работы тR и тf [поз. 5 табл. 3(3)].

Известно, что применение вибраторов для погружения свай приводит к изменению структурных свойств как песчаных, так и глинистых грунтов. Эти изменения проявляются в виде уплотнения водонасыщенных песчаных грунтов (главным образом, под нижним концом сваи) и разуплотнения (разжижения) глинистых грунтов, причем полное восстановление структурных связей последних может длиться долгие годы. В соответствии с этим в поз. 4 табл. 3(3) приводятся повышающие коэффициенты условий работы тR ³ 1 для песчаных грунтов и понижающие для глинистых грунтов. Для глинистых же грунтов тугопластичной консистенции (IL=0,5) коэффициенты условий работы принимаются равными от 0,7 до 0,9. Разуплотнения и изменения консистенции твердых глинистых грунтов (IL £ 0) в процессе вибропогружения не происходит. Поэтому при IL £ 0 поправочный коэффициент принят равным единице. Для глинистых грунтов с консистенцией IL=0 ¸ 0,5 поправочные коэффициенты тR и тf берутся по интерполяции.

Сопротивление грунтов основания под нижним концом открытой снизу полой сваи при прочих равных условиях зависит от диаметра ее внутренней полости. В табл. 3(3), поз. 5 принято, что если диаметр полости круглой полой сваи менее или равен 400 мм, такая свая по условию сопротивления грунта основания под нижним концом аналогична закрытой снизу; если диаметр полости более 400 мм-вводится понижающий коэффициент условий работы тR=0,7.

Пример 8. Требуется определить несущую способность полой круглой сваи с открытым нижним концом D=600 мм, длиной 30 м, погруженной вибропогружателем в грунты, приведенные на рис. 7.

Решение:

По табл. 1(1): R=362 тс/м2;

По табл. 2 (2):

f1=1,2 тс/м2; f2=1,85 тс/м2; f3=0,86 тс/м2;

f4=1 тс/м2; f5=1,08 тс/м2; f6=1,14 тс/м2;

f7=1,2 тс/м2; f8=2,68 тс/м2; f9=2,76 тс/м2;

f10=2,84 тс/м2; f11=2,9 тс/м2; f12=5,5 тс/м2;

f13=5,7 тс/м2; f14=5,9 тс/м2; f15=6,1 тс/м2;

f16=6,24 тс/м2.

При определении несущей способности сваи по формуле [7(7)] вводим, согласно п. 5.5, поправочные коэффициенты тR и тf, принимаемые по табл. 3(3), поз. 4, учитывающие способ погружения сваи, и, кроме того, руководствуемся указаниями п. 5.15.

Тогда

Ф=m(mRRF + иåтffili)=1 × 1[362 × 0,263 × 1,1 + 1,885(—0,4 × 1,2 × 2,9-0,4 × 1,85 × 1-0,5 × 1,2 + 1 × 1,6 × 0,9 + 1,08 × 1,6 × 0,9 + 1,14 × 1,8 × 0,9 + 1,2 × 1,8 × 0,9 + 2,68 × 2 × 0,9 + 2,76 × 2 × 0,9 + 2,84 × 2 × 0,9 + 2,9 × 1 × 0,9 + 5,5 × 2 + 5,7 × 2 + 5,9 × 2 + 6,1 × 1,8 + 6,24 × 1,2)]=253,3 тс.

Расчетная нагрузка на сваю по грунту основания

Рис. 7. Схема геологического разреза

I-суглинок тугопластичный IL=0,5; II-торф; III-суглинок мягкопластичный IL=0,6; IV-глина тугопластичная IL=0,5; V-суглинок тугопластичный IL=0,3; VI-песок мелкий

Рис. 8. Схема геологического разреза

I-насыпной слой (суглинок тугопластичный) IL=0,5; II-глина тугопластичная IL=0,5; III-песок средней крупности, средней плотности

Пример 9. Требуется определить несущую способность по грунту основания полой круглой железобетонной сваи наружным диаметром d=0,78 м, внутренним диаметром d1=0,62 см, длиной l=6 м. Погружение сваи предусматривается вибратором ВП-1 на глубину lп=4,2 м с оставлением грунтового ядра.

Грунтовые условия приводятся на рис. 8.

Решение. Расчет сваи по несущей способности производится по формуле [7(7)].

Площадь опирания сваи на грунт

Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи определяется интерполяцией по табл. 1(1) для глубины забивки 4,2 м с введением поправочных коэффициентов по табл. 3(3), поз. 4 «а» и 5 «б», равных тR1=1,2 и тR2=0,7.

В результате полное расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи будет равно (с учетом интерполяции):

R=[320 + (340 ¾ 320) 0,2] 1,2 × 0,7=272 тс/м2.

Наружный периметр

u=pd=3,14 × 0,78=2,45 м.

Расчетные сопротивления грунта на боковой поверхности сваи для 1, 2 и 3 слоев грунта (см. рис. 8) в соответствии с табл. 2(2) равны: f1=1,2 тс/м2; f2=1,8 тс/м2; f3=5,12 тс/м2.

Коэффициенты условий работы mf, учитывающие способ погружения для тех же слоев грунта по табл. 3(3): mf1=0,9; mf2=0,9; mf3=1. Несущую способность сваи по грунту основания определяем по формуле [7(7)]:

Ф=m(mRRF + иåтffili)=1(272 × 0,478 + 2,45 × 0,9 × 1,22 + 2,45 × 0,9 × 1,8 × 0,9 + 2,45 × 1 × 5,12 × 1,3)=155,2 тс.

Расчетная нагрузка на сваю по грунту основания

Известно, что несущая способность забивных висячих свай, работающих в кустах, в общем случае отличается от несущей способности одиночных свай. Это связано с тем, что в результате взаимодействия свай сопротивление грунта на их боковой поверхности снижается за счет уменьшения зон распределения напряжений в грунте межсвайного пространства, а сопротивление грунта под острием увеличивается за счет уплотнения грунта в результате погружения соседних свай.

Степень изменения несущей способности зависит от длины свай, числа свай в кустах и от свойств грунтов, находящихся под острием, а также от соотношения нагрузок, передаваемых через боковую поверхность и через острие сваи. Однако в подавляющем большинстве случаев указанное изменение несущей способности невелико, поскольку явления, его обусловливающие, действуют, как указано выше, в прямо противоположных друг другу направлениях. Поэтому при расчетах, согласно методике рассматриваемой главы СНиП, несущая способность свай в кусте принимается равной несущей способности одиночной сваи.

В случае возникшей при проектировании необходимости оценить несущую способность свай в кусте с учетом их взаимодействия при совместной работе указанную способность сваи можно определить по формуле

Ф=m[mR(1 + B)RF + Aиåтffili],                                  (10)

где т, тR, тf, R, fi, Fu, li-те же обозначения, что и в формуле [7(7];

В и А-коэффициенты, соответственно учитывающие увеличение расчетного сопротивления под нижним концом сваи в результате уплотнения грунта и уменьшение расчетного сопротивления на боковой поверхности сваи в результате совместной работы свай в кусте.

В табл. 4 приведены значения коэффициентов В и А в зависимости от числа свай n и относительной глубины погружения -для относительного расстояния между сваями 3d.

При расчете свайного фундамента на центральную нагрузку несущая способность сваи в кусте определяется с учетом средних коэффициентов Вср и Аср.

При расчете свайного фундамента на внецентренную нагрузку несущая способность свай в кусте определяется для свай, расположенных в крайнем (в направлении момента) ряду, с учетом коэффициентов Акр и Вкр.

Пример. 10. Определить несущую способность 10-метровой забивной сваи сечением 30 ´ 30 см, работающей в кустах из 5, 12 и 20 свай, с учетом совместной работы свай в кустах. Инженерно-геологические условия показаны на рис. 9.

Таблица 4

 

20

30

40

n

Вср

Вкр

Аср

Акр

Вср

Вкр

Аср

Акр

Вср

Вкр

Аср

Акр

4

0,17

0,17

0,71

0,71

0,185

0,185

0,68

0,68

0,195

0,195

0,66

0,66

5

0,19

0,17

0,68

0,71

0,21

0,19

0,65

0,67

0,22

0,21

0,62

0,66

6

0,24

0,22

0,635

0,67

0,26

0,24

0,615

0,63

0,28

0,26

0,575

0,62

7

0,26

0,23

0,595

0,66

0,29

0,26

0,565

0,625

0,315

0,28

0,54

0,61

8

0,275

0,22

0,575

0,66

0,305

0,26

0,54

0,62

0,33

0,28

0,51

0,6

9

0,325

0,3

0,525

0,57

0,36

0,34

0,495

0,53

0,39

0,37

0,46

0,52

10

0,325

0,25

0,525

0,64

0,36

0,29

0,495

0,6

0,39

0,32

0,46

0,58

11

0,33

0,24

0,515

0,64

0,365

0,29

0,48

0,6

0,4

0,32

0,45

0,58

12

0,39

0,34

0,47

0,56

0,43

0,39

0,44

0,51

0,475

0,42

0,4

0,5

13

0,39

0,32

0,455

0,56

0,43

0,37

0,42

0,52

0,475

0,4

0,385

0,5

15

0,42

0,32

0,43

0,54

0,475

0,37

0,395

0,5

0,53

0,42

0,36

0,49

16

0,46

0,4

0,41

0,5

0,525

0,47

0,37

0,46

0,59

0,52

0,34

0,44,

17

0,465

0,38

0,405

0,52

0,53

0,45

0,365

0,47

0,6

0,5

0,33

0,45

18

0,47

0,35

0,4

0,54

0,54

0,43

0,36

0,5

0,605

0,48

0,325

0,48

20

0,51

0,43

0,37

0,49

0,59

0,5

0,33

0,45

0,665

0,57

0,3

0,43

22

0,525

0,4

0,36

0,51

0,605

0,47

0,32

0,47

0,685

0,54

0,285

0,44

23

0,525

0,36

0,36

0,54

0,605

0,45

0,32

0,59

0,685

0,52

0,285

0,47

24

0,54

0,44

0,345

0,48

0,62

0,52

0,31

0,44

0,705

0,59

0,27

0,43

25

0,56

0,46

0,335

0,45

0,65

0,53

0,3

0,41

0,74

0,63

0,26

0,4

Рис. 9. Схема геологического разреза

I-супесь IL=0,7; II-песок пылеватый средней плотности; III-суглинок IL=0,4; IV-песок средней крупности, плотный

Несущая способность одиночной сваи определяется по формуле [7(7)]:

1) для плотных песков

Ф=1 [0,09 × 800 + 1,2 (1,2 × 2,5 + 2,7 × 2 + 2,9 × 2 + 3,1 × 3 + 8,2 × 1]=31,7 + 72=103,7 тс;

2) для песков средней плотности

Ф=1[0,09 × 400 + 1,2(1,2 × 2,5 + 2,7 × 2 + 2,9 × 2 + 3,1 × 3 + 6,3 × 1)]=29,8 + 36=65,8 тс.

С учетом совместной работы в кустах:

а) для куста из 5 свай А=0,65, В=0,29:

Ф=72 × 1,29 + 31,7 × 0,65=115,8 тс;

Ф=36 × 1,29 + 29,8 × 0,65=65,9 тс;

б) для куста из 12 свай А=0,44; B=0,43:

Ф=72 × 1,43 + 31,7 × 0,44=116,9 тс;

Ф=36 × 1,43 + 29,8 × 0,44=64,7 тс;

в) для куста из 20 свай А=0,33; В=0,5:

Ф=72 × 1,5 + 31,7 × 0,33=117,8 тс;

Ф=36 × 1,5 + 29,8 × 0,33=63,9 тс.

Из примера видно, что чем прочнее грунты под острием, тем несущая способность свай с учетом их взаимодействия будет больше, так как степень увеличения сопротивления грунта под острием больше, чем уменьшение сопротивления грунта по боковой поверхности.

5.6. Для забивных свай, опирающихся нижним концом на рыхлые песчаные грунты или на глинистые грунты с показателем консистенции IL > 0,6, несущую способность следует определять по результатам статических испытаний свай.

К п. 5.6. Свайные фундаменты со сваями, опирающимися на рыхлые песчаные грунты и на глинистые грунты с показателем консистенции IL > 0,6, в большинстве случаев применять оказывается нерациональным, так как такие сваи имеют низкую несущую способность и дают, как правило, длительную и большую по величине осадку. Они могут применяться только для легких зданий с однорядным расположением свай в фундаменте. Надежных методов расчета несущей способности свай, опирающихся на указанные грунты, до настоящего времени не разработано. Поэтому проектирование фундаментов со сваями в таких случаях можно вести только по результатам их статических испытаний.

5.7. Расчет несущей способности пирамидальной, трапецеидальной и ромбовидной сваи, прорезающей песчаные и глинистые грунты, следует производить с учетом дополнительного сопротивления грунта на боковой поверхности таких свай, определяемого в зависимости от величины модуля деформации грунта, получаемого по результатам компрессионных испытаний грунтов, прорезаемых сваей. Несущую способность пирамидальной, трапецеидальной и ромбовидной сваи Ф, тс, в этом случае следует определять по формуле

,                     [11(8)]

где m, R, F, li, fi-обозначения те же, что и в формуле 7 (7);

ui-наружный периметр i-го сечения сваи, м;

     uoi-сумма размеров сторон 1-го поперечного сечения сваи, м, которые имеют наклон к оси сваи;

     ic-уклон боковой поверхности сваи в долях единицы, определяемый как отношение полуразности сторон поперечного сечения в верхнем и нижнем ее концах к длине участка с наклоном граней; при ic ³ 0,025 следует принимать ic=0,025;

     Ei-модуль деформации i-го слоя грунта, окружающего боковую поверхность сваи, тс/м2, определяемый по результатам компрессионных испытаний;

k¢i-коэффициент, определяемый по табл. 5(4);

xр-реологический коэффициент, принимаемый xр=0,8.

Примечание. При ромбовидных сваях суммирование сопротивлений грунта на боковой поверхности участков с обратным наклоном в формуле 11(8) не производится.

Таблица 5(4)

Вид грунта

Коэффициент k¢i

Пески и супеси

0,5

Суглинки

0,6

Глины при Ip=0,18

0,7

То же, Ip=0,25

0,9

Примечание. Для глин с числом пластичности 0,18 < Ip < 0,25 значение коэффициента k¢i определяется интерполяцией.

К п. 5.7. Следует обратить внимание, что в формуле [11(8)] используется модуль деформации грунта Ei, определенный по результатам не штамповых, а компрессионных испытаний.

При отсутствии данных компрессионных испытаний величину модуля деформации Ei для расчета несущей способности свай с наклонными гранями можно определить по формуле

где Е-модуль деформации грунта при штамповых испытаниях, в том числе определенный по простейшим физико-механическим характеристикам грунта в соответствии с табличными значениями, устанавливаемыми главой СНиП II-15-74:

mk-поправочный коэффициент, больший единицы, определяемый в соответствии с рекомендациями приложения 2.

Рис. 10. Схема геологического разреза

I-насыпной и почвенно-растительный слой; II-супесь твердая Ек=640 тс/м2; III-суглинок тугопластичный Ек=330 тс/м2, IL=0,33; IV-глина мягкопластичная IL=0,6

В случае, если проектная организация имеет недостаточный опыт применения свай с наклонными гранями, проведение полевых испытаний таких свай для определения их несущей способности является обязательным.

Пример 11. Требуется определить несущую способность пирамидальной сваи Ф, тс; длина сваи 3 м; размеры головы 0,7 ´ 0,7 м и острия 0,1 ´ 0,1 м. Грунтовые условия показаны на рис. 10.

Решение. Несущую способность пирамидальной сваи Ф, тс, определяем по формуле (8). Все вычисления для удобства сведены в табл. 6.

Расчетную нагрузку на сваю N определим по формуле [1(1)], приняв kн=1,4:

При отсутствии компрессионных исследований грунтов и одновременно при невозможности определения модулей деформации грунтов по таблицам главы СНиП II-15-74 в соответствии с их простейшими физико-механическими характеристиками несущую способность свай с наклонными гранями (пирамидальных, трапецеидальных, ромбовидных) можно определять по формуле

Ф=m [RF + åli(uifi + uoifoi)],                            (12)

где m, R, F, li, ui, fi, uoi-обозначения те же, что и в формулах [7(7)] и [11(8)];

foi-расчетный отпор i-го слоя грунта на поверхность наклонных граней, тс/м2, определяемый по формуле foi=Risina;

где Ri-расчетное сопротивление грунта, тс/м2, принимаемое по табл. 1(1) настоящей главы СНиП, на уровне подошвы i-го слоя грунта;

a-угол наклона граней к вертикальной оси сваи.

Пример 12. Определить несущую способность ромбовидной сваи СНР 8-30-50 (по ТУ 65-163-76); грунты, прорезаемые сваей, приведены на рис. 11: 0-2,8 м-песок пылеватый водонасыщенный; 2,8-4,8 м-супесь с консистенцией IL=0,6; е=0,95; 4,8-10,6 м-суглинок с консистенцией IL=0,5.

Таблица 6

m

R1,

тс/м2

F1,

м2

RF,

тс

li1,

м

ui1,

м

fi,

тс/м2

uifi,

тс/м

uoi,

м

Слои грунта

 

 

 

 

0,7

2,12

4,3

9,12

2,12

Супесь твердая

J

-

-

-

1

1,44

3,2

4,62

1,44

Суглинок тугопластичный

 

73

0,01

0,73

0,8

0,72

1,6

1,15

0,72

Глина мягкопластичная

Продолжение табл. 6

ic

Ei,

тс/м2

ki

xр

uoiic´Eikixp,

тс/м

uifi + uoiicEi ´ kixp,

тс/м

li(uifi+uoiicEi´kixp),

тс

åli(uifi+uoiic´Eiki´

xp), тс

Ф,

тс

Слои грунта

0,025

640

0,5

0,8

13,6

22,72

15,9

¾

¾

Супесь твердая

0,025

330

0,6

0,8

1,3

1,45

1,15

¾

¾

Суглинок тугопластичный

0,025

180

0,5

0,8

1,3

1,45

1,15

¾

¾

Глина мягкопластичная

Решение. При расчете несущей способности ромбовидных свай верхняя часть сваи, имеющая обратный наклон граней, не учитывается.

Нижнюю часть сваи разбиваем на участки длиной l1=1,3 м; l2=2 м; l3=2 м; l4=0,7 м.

Рис. II. Схема геологического разреза

I-песок пылеватый; II-супесь IL=0,6; III-суглинок IL=0,5.

Для середины каждого участка определяем периметры сечения сваи:

х1=0,5-2х¢1=0,5-2 × 0,012=0,48 м;

 

uo1=uo2=uo3=uo4=0,6 м;

Аналогично для следующих участков:

х2=0,48-2х¢2=0,48-0,068=0,41 м;

х¢2=l2tga=2 × 0,017=0,034 м;

х3=0,41-2х¢3=0,41 ¾ 0,068=0,34 м;

x¢3=0,034 м;

х4=0,34 ¾¢4=0,34 ¾ 0,024=0,32;

х¢4=0,7 × 0,017=0,012.

Поскольку в исходных данных отсутствуют результаты компрессионных испытаний грунтов, а определить модуль деформации супеси при IL=0,6 и е=0,95 по таблице главы СНиП II-15-74 не представляется возможным, расчет ведем по формуле (12); значение R, fi и foi, определяем по табл. 1(1) и 2(2):

R=140,6 тс/м2; f1=2,1 тс/м2; f2=1,6 тс/м2;

f3=2,5 тс/м2; f4=2,55 тс/м2;

fo1=R1 × 0,017=100 × 0,017=1,7 тс/м2;

f02=R2 × 0,017=78 × 0,017=1,34 тс/м2;

f03=R3 × 0,017=139 × 0,017=2,36 тс/м2;

f04=140,6 × 0,017=2,39 тc/м2.

Подставляя найденные значения в формулу (12), получим

Ф=140,6 × 0,09 + 1,3(0,98 × 2,1 + 0,6 × 1,7) +2 (0,89 × 1,6 +

+ 0,6 × 1,34) + 2(0,75 × 2,5 + 0,6 × 2,36) + 0,7(0,66 × 2,55 +

+ 0,6 × 2,39)=29,2 тс.

Расчетная нагрузка на сваю

5.8. Несущую способность Фв, тс, сваи (квадратной, квадратной с круглой полостью, прямоугольной и полой круглой), работающей на выдергивание, следует определять по формуле

Фв=тиåmffili,                                  [13(9)]

где и, mf и li-обозначения те же, что и в формуле [7(7)];

              т-коэффициент условий работы, принимаемый для свай, погружаемых в грунт на глубину менее 4 м, т=0,6; то же, на глубину 4 м и более т=0,8 для всех зданий и сооружений, кроме опор воздушных линий электропередачи, для которых коэффициент т принимается согласно указаниям раздела 13 настоящей главы.

К п. 5.8. При расчете свай и свай-оболочек на выдергивание кроме использования формулы [13(9)] необходимо проверить расчетом достаточность продольной арматуры на растяжение и заделку в ростверк свай. Указанные расчеты производятся в соответствии с главой СНиП II-21-75.

Пример 13. Требуется определить несущую способность сваи, работающей на выдергивание, сечение 300 ´ 300 мм, длиной 7 м, забитой в грунты, приведенные на рис. 2.

Решение. Несущую способность сваи определяем по формуле [13(9)]:

Фв=тиåmffili,

где mf-коэффициент условий работы для свай, забиваемых в грунт на глубину более 4 м (m=0,8);

Ф=1 × 0,8 × 1,2 × 1 (2 × 1 ,82 + 2 × 3,88 + 1,1 × 4,14 +

+ 1,4 × 6,03)=19,5 тс.

Расчетная нагрузка на сваю

ВИСЯЧИЕ НАБИВНЫЕ СВАИ, СВАИ-ОБОЛОЧКИ И СВАИ-СТОЛБЫ

5.9. Несущую способность Ф, тс, набивной сваи с уширенной пятой и без уширения, а также сваи-оболочки и сваи-столба, работающих на осевую сжимающую нагрузку, следует определять по формуле

Ф=m(mRRF + иåтffili),                    [14(10) ]

где т-коэффициент условий работы сваи, принимаемый в случае опирания ее на покровные глинистые грунты со степенью влажности G < 0,85 и на лессовые или лессовидные грунты т=0,8, а в остальных случаях т=1;

     mR-коэффициент условий работы грунта под нижним концом набивной сваи, сваи-оболочки и сваи-столба. Принимаемый mR =1 во всех случаях, за исключением свай с камуфлетными уширениями, для которых этот коэффициент следует принимать mR=1,3, и устройства свай с уширенной пятой, бетонируемой подводным способом, для которых mR=0,9;

     R-расчетное сопротивление грунта под нижним концом буронабивной сваи, сваи-оболочки и сваи-столба, тс/м2, принимаемое согласно требованиям пп. 5.10 и 5.11 настоящих норм, а для набивной сваи, изготовляемой по технологии, указанной в п. 2.6 «а», «б»-по табл. 1 настоящих норм;

     F-площадь опирания набивной сваи, сваи-оболочки и сваи-столба, м2, принимаемая равной: для набивных свай без уширения и для свай-столбов-площади поперечного сечения сваи или сваи-столба; для набивных свай с уширением-площади поперечного сечения уширения в месте наибольшего его диаметра; для свай-оболочек, заполненных бетоном,-площади поперечного сечения оболочки брутто; для свай-оболочек с грунтовым ядром без наполнения полости бетоном-площади поперечного сечения нетто;

     u-периметр ствола сваи, м, принимаемый по диаметру скважины, обсадной трубы или сваи-оболочки;

     тf-коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности набивной сваи, сваи-оболочки и сваи-столба, зависящий от способа образования скважины и их стволов, принимаемый по табл. 5;

     fi-расчетное сопротивление i-го слоя грунта на боковой поверхности ствола набивной сваи, сваи-оболочки и сваи-столба, тс/м2, принимаемое по табл. 2;

     li-то же, что и в формуле 7(7).

   Примечание. Сопротивление песчаных грунтов на боковой поверхности сваи с уширенной пятой должно учитываться на участке, от уровня планировки до уровня пересечения ствола сваи с поверхностью воображаемого конуса, имеющего в качестве образующей линию, касающуюся границы уширения под углом jI/2 к оси сваи, где jI-осредненное (по слоям) расчетное значение угла внутреннего трения грунта, залегающего в пределах указанного конуса, определяемое в соответствии с требованиями п. 4.6 настоящей главы. Допускается учитывать сопротивление глинистых грунтов по всей длине ствола.

Таблица 7(5)

Вид свай и способы их устройства

Коэффициент условий работы грунта тf, при

 

песках

супесях

суглинках

ãëèíàõ

1. Набивные по п. 2.6 «а» при забивке инвентарной трубы с наконечником

0,8

0,8

0,8

0,7

2. Набивные виброштампованные

0,9

0,9

0,9

0,9

3. Буронабивные, в том числе с уширенной пятой, бетонируемые:

 

 

 

 

а) при отсутствии воды в скважине (сухим способом)

0,7

0,7

0,7

0,6

б) под водой или глинистым раствором

0,6

0,6

0,6

0,6

4. Сваи-оболочки, погружаемые вибрированием с выемкой грунта

1

0,9

0,7

0,6

5. Сваи-столбы

0,7

0,7

0,7

0,6

К п. 5.9. Формулой [14(10)] следует пользоваться при расчете несущей способности по грунту на вертикальную осевую сжимающую нагрузку висячих набивных свай и свай-оболочек следующих типов:

а) набивных свай любых диаметров с уширенной пятой и без уширения, в том числе буронабивных и частотрамбованных;

б) свай-оболочек диаметром более 0,8 м, погружаемых с полной выемкой грунта из полости, бетонируемой по окончании погружения свай, а также свай-оболочек, погружаемых без выемки или с частичной выемкой грунта из полости, но с оставлением на последнем этапе погружения грунтового ядра ненарушенной структуры высотой не менее двух диаметров сваи-оболочки без заполнения полости бетоном.

При наличии опытных данных о расчетных величинах угла внутреннего трения грунта jIi, сцепления cIi и объемного веса грунтов основания уIi уточненные величины сопротивлении грунта на боковой поверхности буронабивных свай могут быть определены по формуле

fi=(уIсрi hitgjIi + cIi)xi,

где уIсрi-осредненное расчетное значение объемного веса грунта в пределах глубины расположения hi, середины i-го слоя, тс/м3, определяемое с учетом взвешивающего действия воды;

 —коэффициент активного бокового давления грунта;

hi-глубина расположения слоя.

5.10. Расчетное сопротивление R, тс/м2, грунта под нижним концом набивной сваи, сваи-оболочки, погружаемой с выемкой грунта из полости с последующим заполнением ее бетоном, и сваи-столба допускается принимать:

а) для крупнообломочных грунтов с песчаным заполнителем и песчаных грунтов в случае устройства набивной сваи с уширенной пятой и без уширения, сваи-оболочки, погружаемой с полным удалением грунтового ядра, и сваи-столба-по формуле [15(11)], а в случае сваи-оболочки, погружаемой с сохранением ненарушенного ядра из указанных грунтов на высоту 0,5 м и более,-по формуле [16(12)]:

                [15(11)]

                 [16(12)]

где a, b, Aoк и Bок-безразмерные коэффициенты, принимаемые по табл. 8(6) в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения jI грунта основания, определенного в соответствии с указаниями п. 4.6 настоящей главы;

                     у¢I-расчетное значение объемного веса грунта, тс/м3, в основании набивной сваи, сваи-оболочки и сваи-столба (при водонасыщенных грунтах с учетом взвешивания в воде);

Таблица 8(6)

Обозначение коэффи

Коэффициенты Аок, Вок, a и b при расчетных значениях угла внутреннего трения грунта jI, град

циентов

23

25

27

29

31

33

35

37

39

Аок

9,5

12,6

17,3

24,4

34,6

48,6

71,3

108

163

Вок

18,6

24,8

32,8

45,5

64

87,6

127

185

260

 

4

0,78

0,79

0,8

0,82

0,84

0,85

0,85

0,86

0,87

 

5

0,75

0,76

0,77

0,79

0,81

0,82

0,83

0,84

0,85

 

7,5

0,68

0,7

0,71

0,74

0,76

0,78

0,8

0,82

0,84

 

10

0,62

0,65

0,67

0,7

0,73

0,75

0,77

0,79

0,81

a

12,5

0,58

0,61

0,63

0,67

0,7

0,73

0,75

0,78

0,80

при

15

0,55

0,58

0,61

0,65

0,68

0,71

0,73

0,76

0,79

17,5

0,51

0,55

0,58

0,62

0,66

0,69

0,72

0,75

0,78

 

20

0,49

0,53

0,57

0,61

0,65

0,68

0,72

0,75

0,78

 

22,5

0,46

0,51

0,55

0,6

0,64

0,67

0,71

0,74

0,77

 

25 и более

0,44

0,49

0,54

0,59

0,63

0,67

0,7

0,74

0,77

b при

d=

0,8 м и менее

0,34

0,31

0,29

0,27

0,26

0,25

0,24

0,23

0,22

 

4 м

0,25

0,24

0,23

0,22

0,21

0,20

0,19

0,18

0,17

Примечание. Для промежуточных значений j1,  d величины коэффициентов Аок, Вок, a и b определяются интерполяцией.

     у1-осредненное (по слоям) расчетное значение объемного веса грунтов, тс/м3, расположенных выше нижнего конца набивной сваи, сваи-оболочки и сваи-столба;

     d-диаметр, м, набивной сваи, уширения (сваи с уширенной пятой), сваи-оболочки и сваи-столба;

     h-глубина заложения, м, нижнего конца набивной сваи или ее уширенной пяты, сваи-оболочки и сваи-столба, отсчитываемая от природного рельефа или планировочной отметки (при планировке срезкой), а для опор мостов-от дна водоема с учетом его общего размыва при расчетном паводке;

б) для глинистых грунтов в случае устройства набивной сваи с уширением и без уширения, сваи-оболочки, погружаемой с выемкой грунтового ядра (частичной или полной) и заполнением полости бетоном, и сваи-столба в фундаментах зданий и сооружений-по табл. 9(7).

Таблица 9(7)

Глубина заложения нижнего конца свай

Расчетное сопротивление R, тс/м2, под нижним концом набивных свай с уширением и без уширения, свай-столбов и свай-оболочек, погружаемых с выемкой грунта и заполнением полости бетоном, при глинистых грунтах с показателем консистенции IL, равной

h, м

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

3

85

75

65

50

40

30

25

5

100

85

75

65

50

40

35

7

115

100

85

75

60

50

45

10

135

120

105

95

80

70

60

12

155

140

125

110

95

80

70

15

180

165

150

130

110

100

80

18

210

190

170

150

130

115

95

20

230

210

190

165

145

125

105

30

330

300

260

230

200

¾

¾

40

450

400

350

300

250

Примечание. Для свайных фундаментов опор мостов значения R, приведенные в табл. 9(7), следует:

а) повышать (при расположении опор в водоеме) на величину, равную 1,5 увhв, где ув-удельный вес воды-1 тс/м3; hв-глубина слоя воды, м, считая от меженного уровня до уровня размыва при расчетном паводке;

б) понижать при коэффициенте пористости грунта е > 0,6; при этом коэффициент понижения те следует определять интерполяцией между значениями те=1 при е=0,6 и те=0,6 при е=1,1.

Примечание. Положения, предусмотренные п. 5.10, относятся к случаям, когда обеспечивается заглубление набивной сваи, сваи-оболочки и сваи-столба в грунт, принятый за основание их нижних концов, во всех случаях не менее чем на диаметр сваи (или уширения для сваи с уширенной пятой), сваи-оболочки и сваи-столба, но не менее 2 м.

5.11. Расчетное сопротивление R, тс/м2, грунтов под нижним концом не заполняемых бетоном свай-оболочек с грунтовым ядром, оставляемым на последнем этапе погружения на высоту 0,5 м и более (при условии, что грунтовое ядро образовано из грунта, имеющего те же характеристики, что и грунт, принятый за основание концов сваи-оболочки), принимается по табл. 1(1) настоящей главы с коэффициентом условий работы, учитывающим способ погружения свай-оболочек в соответствии с поз. 4 табл. 3 настоящей главы, причем расчетное сопротивление в указанном случае относится к площади поперечного сечения сваи-оболочки нетто.

К п. 5.10 и п. 5.11. Настоящая глава СНиП дифференцированно подходит к двум качественно различным случаям погружения и работы в грунте свай-оболочек.

Первый случай предусматривает вибропогружение сваи-оболочки с полной выемкой грунта из ее полости. В этом случае в процессе погружения сваи-оболочки преимущественно производится опережающая выемка грунта, которая прекращается не менее чем за 2 м до достижения нижним концом сваи-оболочки проектной отметки. Затем погружение производится с удалением грунта из полости до уровня ножа или с оставлением грунтового сердечника на последней стадии погружения, после чего полость заполняется бетоном. Выемка грунта предотвращает образование грунтового ядра в полости сваи-оболочки и значительно облегчает ее погружение.

В результате происходит разуплотнение грунта под подошвой и снижение сил сопротивления грунта на боковой поверхности сваи-оболочки. Поэтому расчетные сопротивления R под нижним концом свай-оболочек, погруженных с выемкой грунта из полости (п. 5.9), предусматриваются меньшими в сравнении со значениями R, принимаемыми для забивных свай, а для расчетных сопротивлений f вводятся понижающие коэффициенты mf £ 1 [см. табл. 7(5)].

Площадь опирания F сваи-оболочки, заполняемой бетоном, принимается в формуле [14(10)] равной площади поперечного сечения брутто (по наружному диаметру) независимо от того, производится бетонирование полости от уровня ножа или от уровня верха грунтового сердечника, оставляемого на последнем этапе погружения.

Второй случай предусматривает погружение свай-оболочек (если позволяют грунтовые условия) вибрированием без выемки или с частичной выемкой грунта из полости и оставлением на последнем этапе погружения ненарушенного грунтового ядра высотой не менее двух диаметров сваи-оболочки.

Эта категория свай-оболочек по характеру работы в грунте на воспринятие вертикальных сжимающих нагрузок существенно отличается от свай-оболочек, догружаемых с полной выемкой грунта из полости, и приближается к забивным сваям.

При погружении сваи-оболочки без выемки грунта уплотняется как основание, примыкающее к боковой наружной и внутренней поверхностям сваи-оболочки, так и основание под ее нижним концом.

Частичная выемка грунта при погружении сваи-оболочки с грунтовым ядром производится для облегчения ее погружения только при прохождении наиболее плотных слоев грунта. При этом не допускается выемка грунта из полости до нижнего конца сваи-оболочки, так как это может вызвать разуплотнение грунтов под нижним концом и на боковой поверхности сваи.

В соответствии с изложенным в п. 5.10, по существу, приравнивается работа сваи-оболочки с грунтовым ядром к работе забивных висячих свай, т. е. в расчете принимаются те же значения расчетных сопротивлений под нижним концом R и на наружной боковой поверхности сваи f, что и для забивных свай. Расчет несущей способности свай-оболочек с грунтовым ядром производится по формуле [14(10)], принимая в качестве площади опирания сваи по подошве F-площадь кольцевого сечения сваи-оболочки, коэффициент mf=1, а значения R и f-по табл. 1(1) и 2(2), п. 5.5 с учетом способа погружения свай-оболочек согласно поз. 4 табл. 3(3).

В формулу [14(10)] не входит сопротивление сдвигу грунта ядра-сердечника на внутренней боковой поверхности сваи-оболочки, которое идет в запас несущей способности сваи-оболочки.

Расчет несущей способности сван-оболочки с учетом сопротивления грунта на внутренней боковой поверхности сваи-оболочки рекомендуется производить в соответствии с прил. 4.

Пример 14. Требуется определить несущую способность сваи-оболочки длиной 12 м, диаметром 1,2 м, погруженную с выемкой грунта из полости с последующим заполнением ее бетоном. Грунты, прорезаемые сваей-оболочкой, и их физико-механические характеристики приведены на рис. 12.

Рис. 12. Схема геологического разреза

1-суглинок мягкопластичный e=0,65, IL=0,6, у=1,65 гс/м3; j=22°; II-песок пылеватый e=0,75, j=26°; у=19 тс/м3; III-суглинок тугопластичный IL=0,4, j=22°, e=0,55, у=17 тс/м3; IV-песок средней крупности e=0,55, j=38°, у=21 тс/м2

Рис. 13. Схема геологического разреза

I-суглинок тугопластичный il=0,4; II-суглинок тугопластичный il=0,5, j=22°; III-глина полутвердая il=0,3

Решение. Расчетное сопротивление R грунта под нижним концом сваи-оболочки определяем по формуле [15(11)].

.

Безразмерные коэффициенты a, b, Аок и Вок, входящие в формулу [15(11)], определяем по табл. 8(6):

при j=35° Аок=71,3; Вок=127;

при ;

при d=1,2 b=0,235.

Приведенный объемный вес у1 грунтов, расположенных выше нижнего конца сваи-оболочки, равен:

 тс/м3;

R=0,65 × 0,235 (2,1 × 1,2 × 71,3 + 0,776 × 1,74 ´

´ 11,4 × 127)=325 тс/м2;

 м2; u=3,78 м;

mf1=0,9; mf2=1; mf3=0,7; mf4=1,0

[по табл. 7(5)].

В соответствии с примеч. 2 к табл. 2(2) расчленяем пласты грунта на однородные слои толщиной не более 2 м и определяем соответствующие значения fi:

f1=0,8 тс/м2; f2=1,28 тс/м2; f3=1,48 тс/м2; f4=2,92 тс/м2; f5=3,15 тс/м2; f6=3,28 тс/м2; f7=3,38 тс/м2; f8=7,04 тс/м2.

Определяем несущую способность сваи-оболочки по формуле [14(10)]:

Ф=m(mRRF + uSmffili)=1 (325 × 1,13 + 3,78 (0,9 × 0,8 × 2 +

+ 0,9 × 1,28 × 1,2 + 0,9 × 1,48 × 1,2 + 1 × 2,92 × 1,5 + 0,7 × 3,15 × 1,5 +

0,7 × 3,28 × 1,5 + 0,7 × 3,38 × 1,5 + l × 7,04 × 1)=368 + 98,8=466,8 тс.

Расчетная нагрузка на сваю-оболочку

 тс.

Пример 15. Требуется определить несущую способность сваи-оболочки длиной 12 м, наружным диаметром D=l,2 м и внутренним d=0,96 м с грунтовым ядром без заполнения бетоном, погруженной вибропогружателем. Грунты, прорезаемые сваей-оболочкой, и их физико-механические характеристики аналогичны приведенным в примере 14 (см. рис. 12).

Решение. Расчетное сопротивление R грунта под нижним концом сваи-оболочки определяем в соответствии с п. 5.11.

Коэффициент условий работы, учитывающий способ погружения, в соответствии с поз. 4 табл. 3(3) mR=1,2:

R=411,2 × 1,2=495 тс/м2;

 м2;

u=3,78 м;

mf1=0,9; mf2=1; mf3=0,7; mf4=1,0

[по табл. 7(5)].

В соответствии с примеч. 2 к табл. 2(2) расчленяем пласты грунтов на однородные слои толщиной не более 2 м и определяем значения fi:

f1=0,8 тс/м2; f2=1,28 тс/м2; f3=1,48 тс/м2; f4=2,92 тс/м2; f5=3,15 тс/м2; f6=3,28 тс/м2; f7=3,38 тс/м2; f8=7,04 тс/м2.

Определяем несущую способность сваи-оболочки по формуле [14(10)]:

Ф=m(mRRF + uSmffili)=1[495 × 0,409 +

+ 378 (0,9 × 0,8 × 2 + 0,9 × 1,28 × 1,2 + 0,9 × 1,48 × 1,2 +

+ 1 × 2,92 × 1,5 + 0,7 × 3,15 × 1,5 + 0,7 × 3,28 × 1,5 +

+ 0,7 × 3,38 × 1,5 + 1 × 7,05 × 1)]=1 (202 + 98,8)=300,8 тс.

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю-оболочку:

 тс.

Пример 16. Требуется определить несущую способность набивной сваи с уширенной пятой по грунту основания. Длина сваи 11,4 м, диаметр ствола сваи 0,5 м, диаметр уширения 1 м. Свая погружается в грунты, физико-механические характеристики которых приведены на рис. 13.

Решение. По табл. 7 (7) определяем расчетное сопротивление под пятой сваи: R=134 тс/м2; F=0,785 м2; u=1,57 м.

Согласно п. 5.9, следует определить участок, где действует сопротивление грунта на боковой поверхности. Для этого определяем значение j1ср.

Принимаем j1ср =18°; j1ср/2=9°.

Участок сваи, где боковое сопротивление грунта не учитывается, равен:

;

тf=0,6 [табл. 7(5)].

По табл. 2(2) определяем значение fi:

f1=1,5 тс/м2; f2=2,35 тс/м2; f3=2,7 тс/м2;

f4=2,43 тс/м2; f5=2,51 тс/м2.

Несущую способность определяем по формуле [14(10)]:

Ф=m(mRRF + uSmffili)=1 [134 × 0,785 +

+ 1,57 × 0,6 (1,5 × 2 + 2,38 × 1,4 + 2,74 × 1,2 + 2,44 × 1,6 +

+ 2,55 × 1,6 + 2,63 × 1,6 + 6,43 × 0,4)]=

= 1 (105 +0,942 × 24,4)=128 тс.

Расчетная нагрузка на сваю

 тс.

5.12. Несущую способность Фв, тс, набивной сваи, сваи-оболочки и сваи-столба, работающих на выдергивающие нагрузки, следует определять по формуле

Фв=тuSmffili,                                   [17(13)]

где т-значение то же, что и в формуле [13(9)];

и, тf; fi и li-обозначения те же, что и в формуле [14(10)].

К п. 5.12. Поскольку приведенная в этом параграфе формула [17(13)] учитывает только сопротивление грунта на боковой поверхности свай, ее можно использовать лишь для определения несущей способности свай-столбов, свай-оболочек и набивных свай, не имеющих уширенной пяты.

ВИНТОВЫЕ СВАИ

5.13. Несущую способность Ф, тс, винтовой сваи диаметром лопасти D £ 1,2 м и длиной L £ 10 м, работающей на сжимающую или выдергивающую нагрузку, следует определять по формуле [18(14)], а при размерах лопасти D > 1,2 м и длине сваи L > 10 м-только по данным испытаний винтовой сваи статической нагрузкой:

Ф=т[(Аc1 + By1h)F + fu(L-D)],                        [(18(14)]

где т-коэффициент условий работы, зависящий от вида нагрузки, действующей на сваю, и грунтовых условий, определяемый по табл. 10(8);

А и В-безразмерные коэффициенты, принимаемые по табл. 11 (9) в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта в рабочей зоне j1 (под рабочей зоной понимается прилегающий к лопасти слой грунта толщиной, равной D);

     с1-расчетное удельное сцепление глинистого или параметр линейности песчаного грунта в рабочей зоне, тс/м2;

     у1-приведенный расчетный объемный вес грунтов (с учетом взвешивания водой), залегающих выше отметки лопасти сваи, тс/м3;

     h-глубина залегания лопасти сваи от природного рельефа, а при планировке территории срезкой-от планировочной отметки, м;

     F-проекция площади лопасти, считая по