ПРАВИТЕЛЬСТВО МОСКВЫ

ИНСТРУКЦИЯ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И УСТРОЙСТВУ
СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ В г. МОСКВЕ

2001

Предисловие

1. РАЗРАБОТАНА НИИОСП им. Н.М. Герсеванова (д.т.н. Ильичев В.А. - руководитель темы, д.т.н. Бахолдин Б.В., к.т.н. Игнатова О.И., к.т.н. Конаш В.Е., к.т.н. Мариупольский Л.Г., к.т.н. Михеев В.В., д.т.н. Петрухин В.П., к.т.н. Трофименков Ю.Г.).

2. ПОДГОТОВЛЕНА к изданию Управлением перспективного проектирования и нормативов Москомархитектуры (инженеры Шевяков И.Ю., Щипанов Ю.Б.)

3. УТВЕРЖДЕНА и введена в действие указанием Москомархитектуры от 30.11.2001 № 44

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Условия строительства в г. Москве постоянно усложняются - новое строительство ведется на территориях со все более сложными инженерно-геологическими и экологическими условиями (слабые и техногенные грунты, неблагоприятные инженерно-геологические процессы). Реконструкция и строительство новых зданий в черте города, особенно в его центральной части, осуществляются, как правило, рядом с существующей застройкой. Развивается строительство «точечных» высотных зданий с высокими значениями удельной нагрузки на основание, когда свайные фундаменты и комбинированные свайно-плитные фундаменты обычно являются наиболее эффективными видами фундаментов.

Ввод в действие в начале 1998 г. городских строительных норм «Основания, фундаменты и подземные сооружения» - МГСН 2.07-97 и ряда рекомендаций в развитие МГСН (см. разд. 2), как дополнение и развитие федеральных нормативных документов в строительстве, способствовал повышению качества и культуры строительства, надежности существующих зданий при строительстве новых зданий на застроенных площадках с различными инженерно-геологическими и гидрогеологическими условиями.

Вместе с тем, некоторые новые технологии выполнения геотехнических работ и конкретные условия строительства в Москве в действующих нормативных документах освещены недостаточно.

В настоящей инструкции подробно рассматриваются отмеченные выше вопросы, она дополняет действующие нормативные документы

применительно к свайным фундаментам, что позволит обеспечить повышение качества и надежности геотехнических работ при снижении их стоимости.

1. Общие положения

1.1 Настоящая инструкция разработана для г. Москвы в соответствии с требованиями главы СНиП 10-01-94 как дополнение и развитие федеральных и региональных нормативных документов в строительстве (главы СНиП 2.02.01-83*, СНиП 2.02.03-85, СНиП 3.02.01-87, МГСН 2.07-01).

1.2 Целью Инструкции является повышение надежности и экономичности устройства свайных фундаментов гражданских и промышленных зданий за счет применения новых и эффективных их конструкций, а также учета при проектировании природных, техногенных и социальных особенностей строительства в г. Москве.

1.3 Инструкция не распространяется на искусственные сооружения транспортных магистралей, метрополитен, гидротехнические и мелиоративные сооружения, магистральные и промысловые трубопроводы, фундаменты машин с динамическими нагрузками.

1.4 Инструкция обязательна для всех организаций, независимо от форм собственности и принадлежности, связанных с проведением инженерных изысканий, проектированием и производством работ по устройству свайных фундаментов в г. Москве. Указанные работы должны выполняться специализированными организациями, имеющими соответствующие лицензии.

1.5 Для качественного выполнения всех работ, рассматриваемых в настоящей инструкции, должны быть соблюдены следующие требования:

- собраны необходимые для проектирования данные;

- проектирование производится квалифицированными специалистами;

- установлена непрерывная взаимосвязь между изыскателями, проектировщиками и строителями;

- установлен необходимый контроль на заводах стройдеталей и на площадке строительства;

- строительные работы осуществляются обученным персоналом;

- используемые материалы удовлетворяют техническим условиям;

- сооружение будет нормально эксплуатироваться;

- сооружение будет использовано для условий, предусмотренных в проекте.

1.6 Требования п. 1.5 обеспечиваются выполнением полноценных инженерных изысканий для оценки инженерно-геологических и экологических условий строительства, выбором эффективного вида свайного фундамента, соответствующих методов расчета и деталей конструкции фундамента, а также установлением методов контроля при изготовлении конструкций, производстве строительных работ и эксплуатации сооружения.

1.7 Инженерные изыскания для строительства должны проводиться в соответствии с требованиями нормативных документов на изыскания и исследования строительных свойств грунтов и разделом 5 настоящей инструкции. Результаты инженерных изысканий должны содержать данные, необходимые для обоснованного выбора вида свайного фундамента, определения глубины заложения и размеров свай с учетом прогноза возможных изменений (в процессе строительства и эксплуатации) инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства, а также оценки влияния строительства на соседние сооружения и окружающую среду.

1.8 Свайные фундаменты должны проектироваться на основе:

а) результатов инженерно-геодезических, инженерно-геологических и инженерно-экологических изысканий для строительства;

б) данных, характеризующих назначение, конструктивные технологические особенности сооружения, действующие нагрузки и условия и срок его эксплуатации;

в) технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений для принятия варианта, обеспечивающего наиболее полное использование прочностных и деформационных характеристик грунтов и физико-механических свойств материалов фундаментов и подземных сооружений.

При проектировании свайных фундаментов следует учитывать местные условия строительства, окружающую застройку, экологическую обстановку, а также имеющийся опыт строительства и эксплуатации сооружений в аналогичных условиях.

1.9 Для определения состава и объема работ при инженерно-геологических изысканиях, при проектировании и устройстве свайных фундаментов следует учитывать геотехническую сложность объекта строительства (геотехническую категорию), устанавливаемую в соответствии с рекомендациями МГСН 2.07-01.

1.10 В проектах свайных фундаментов зданий и сооружений повышенного уровня ответственности (ГОСТ 27751-88. Изм. № 1), возводимых в сложных инженерно-геологических условиях, следует предусматривать: научно-техническое сопровождение проектирования и строительства; установку необходимых приборов и приспособлений для проведения натурных измерений деформаций как строящихся и реконструируемых, так ^и расположенных вблизи зданий и сооружений, и поверхности территории вокруг них. Натурные измерения деформаций должны также предусматриваться в случае применения новых или недостаточно изученных конструкций сооружений или их фундаментов, а также если в задании проектирование имеются специальные требования по измерению деформации.

1.11 Стадии проектирования свайных фундаментов должны устанавливаться заказчиком и генеральным проектировщиком в зависимости от сложности инженерно-геологических условий, уровня ответственности проектируемого объекта и сроков строительства.

1.12 Расчет свайных фундаментов и их оснований должен проводиться по предельным состояниям первой и второй группы в соответствии с требованиями глав СНиП 2.02.03-85 и СНиП 2.03.01-84 и настоящей инструкции.

Нагрузки и воздействия, учитываемые в расчетах свайных фундаментов, следует принимать в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85.

1.13 Термины и определения, принятые в настоящей инструкции, соответствуют действующим федеральным и региональным нормативным документам.

2. Нормативные ссылки

1. СНиП 10-01-94. Система нормативных документов в строительстве. Основные положения.

2. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. БСТ: № 5 - 90, №№ 11, 12 - 93.

3. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений.

4. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты.

5. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции.

6. СНиП 3.02.01-87. Земляные сооружения, основания и фундаменты.

7. СНиП 11-01-95. Инструкция о порядке разработки, согласования, Утверждения и составе проектной документации на строительство предприятий, зданий и сооружений.

8. СНиП 11-02-96. Инженерные изыскания для строительства. Основные положения.

9. СП 11-102-97. Инженерно-экологические изыскания для строительства.

10. СП 11-104-97. Инженерно-геодезические изыскания для строительства.

11. СП 11-105-97. Инженерно-геологические изыскания для строительства (ч. 1, 2 и 3).

12. ГОСТ 5686-94. Грунты. Методы полевых испытаний сваями.

13. ГОСТ 7473-94. Смеси бетонные. Технические условия.

14. ГОСТ 10181.1-81. Смеси бетонные. Методы определения удобоукладываемости.

15. ГОСТ 12248-96. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости.

16. ГОСТ 14098-91. Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций. Типы, конструкция и размеры.

17. ГОСТ 18105-86. Бетоны. Правила контроля прочности.

18. ГОСТ 19804.2-79. Сваи забивные железобетонные цельные сплошные квадратного сечения с поперечным армированием ствола с ненапрягаемой арматурой. Конструкция и размеры.

19. ГОСТ 19804.5-83. Сваи полые круглого сечения и сваи-оболочки железобетонные цельные с ненапрягаемой арматурой. Конструкция и размеры.

20. ГОСТ 19804.6-83. Сваи полые круглого сечения и сваи-оболочки железобетонные составные с ненапрягаемой арматурой. Конструкция и размеры.

21. ГОСТ 19912-01. Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием.

22. ГОСТ 20276-99. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости.

23. ГОСТ 20522-96. Грунты. Метод статистической обработки результатов испытаний.

24. ГОСТ 27751-88. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету. Изменение № 1 ГОСТ 27751-88.

25. ВСН 490-87. Проектирование и устройство свайных фундаментов и шпунтовых ограждений в условиях реконструкции промышленных предприятий и городской застройки. Минмонтажспецстрой, 1987.

26. МГСН 2.07-01. Основания, фундаменты и подземные сооружения.

27. Рекомендации по расчету, проектированию и устройству свайных фундаментов нового типа в г. Москве. Москомархитектура, 1997.

28. Рекомендации по проектированию и устройству оснований, фундаментов и подземных сооружений при реконструкции гражданских зданий и исторической застройки. Москомархитектура, 1998.

29. Рекомендации по обследованию и мониторингу технического состояния эксплуатируемых зданий, расположенных вблизи нового строительства или реконструкции. Москомархитектура, 1998.

30. Рекомендации по проектированию и устройству оснований и фундаментов при возведении зданий вблизи существующих в условиях плотной застройки в г. Москве. Москомархитектура, 1999.

3. Условия строительства в г. Москве

3.1 В соответствии с концепциями развития районов и ПДП площадки строительства объектов жилищно-гражданского назначения размещаются в пределах г. Москвы преимущественно на следующих территориях:

- территориях, ранее не предлагавшихся для освоения под жилищно-гражданское строительство;

- территориях со сложной инженерной подготовкой;

- территориях, ранее занимавшихся промышленными предприятиями, выведенными за городскую черту;

- территориях относительно новой застройки за счет ее уплотнения и завершения;

- территориях размещения реконструируемых пятиэтажных домов первого периода панельного домостроения;

- в центральной части города рядом с существующими зданиями и на территориях размещения реконструируемых зданий.

3.2 С точки зрения влияния на выбор видов свайных фундаментов упомянутые в п. 3.1 площадки строительства могут быть сгруппированы следующим образом:

- строительство на вновь выделяемых территориях;

- строительство на территориях после их предварительной инженерной подготовки;

- строительство на свободных (или освобождаемых) территориях в зоне существующей застройки;

- реконструкция зданий с изменением (частичным или полным) его конструкций;

- реконструкция зданий-памятников архитектуры (как правило, без изменения архитектурных и конструктивных элементов).

3.3 Для геологического строения Москвы характерно залегание с поверхности толщ четвертичных отложений различной мощности и генезиса, представленных песчаными и глинистыми грунтами современного и древнего аллювия, моренного и водно-ледникового комплекса. Подстилающие их коренные породы представлены плотными песками мелового возраста, юрскими глинами, карбоновыми известняками и мергелями (табл. 3.1).

Грунтовые воды залегают на глубинах от 1 до 15 м и подвержены сезонным колебаниям. К известнякам карбона приурочен артезианский водоносный горизонт, обладающий напорным характером, режим которого нарушен.

3.4 Инженерно-геологические условия значительной части территории Москвы являются сложными для строительства вследствие развития негативных инженерно-геологических процессов, среди которых можно выделить изменение гидрогеологических условий (в частности подтопление территории), карстово-суффозионные процессы, оползни, оседание земной поверхности. Гидродинамические процессы, связанные с воздействием поверхностных и подземных вод, проявляются как в формировании значительных депрессионных воронок, так и подтоплении, которое охватывает около 40 % территории города.

3.5 Почти на всей территории города развиты техногенные отложения. В центральной части Москвы на поверхности залегает толща техногенных отложений средней мощностью около 3 м на водоразделах и до 20 м в понижениях рельефа. Для этой толщи характерны слоистость, наличие включений, каменистость, загрязненность рядом химических элементов, щелочность. Местами этот слой насыщен остатками строительства: цементом, бетоном, металлическими предметами и перекрыт асфальтобетонным покрытием.

Таблица 3.1

Стратиграфическая колонка г. Москвы

Следует особо отметить значительное загрязнение грунтов вредными для человека химическими элементами и другими отходами. Опасный уровень загрязнения отмечается на 25 % территории города, главным образом в центральной и восточной его части.

3.6 Отмеченные выше отдельные процессы и явления, характеризующие неблагоприятную инженерно-геологическую и экологическую обстановку на территории Москвы, требуют рассмотрения проблем геологического и экологического риска, что делает обязательным при проектировании и строительстве предусматривать проведение мероприятий по снижению интенсивности развития опасных геологических процессов и повышению стабильности геологической среды. Разработка таких мероприятий должна производиться в составе проекта и основываться на результатах комплексного мониторинга состояния окружающей среды, который должен начинаться на стадии инженерно-геологических и инженерно-экологических изысканий. На основе изысканий и мониторинга должны быть даны следующие прогнозы:

1) прогноз изменения физико-механических, химических и фильтрационных свойств грунтов;

2) прогноз техногенных изменений поверхностной гидросферы;

3) прогноз изменений подземной гидросферы;

4) прогноз развития экзогенных геологических процессов, особенно в части специфических структурно-неустойчивых грунтов.

Мониторинг, осуществленный на стадии изысканий, должен дополняться мониторингом на стадии строительства (разд. 14). Этот мониторинг обеспечивает получение данных о ходе выполнения проекта и изменениях в окружающей среде, а для ответственных сооружений является также источником информации для принятия решений в ходе научно-технического сопровождения строительства.

3.7 В связи с намечаемым ростом этажности жилых домов в районах массовой застройки возрастает уровень нагрузки на основание (общая нагрузка от здания, деленная на его площадь). Для типовых зданий высотой более 17 этажей этот уровень нагрузки достигает 0,45 МПа, а для зданий высотой более 75 м - даже 0,5 МПа. Учитывая это, масштабы применения свайных фундаментов должны возрасти.

Что касается реконструируемых зданий, то они имеют различную конструкцию и этажность. При выборе типа фундаментов в большей степени, чем для массового строительства, применяется индивидуальный подход и, как правило, используются фундаментные конструкции из свай.

4. Виды свайных фундаментов, виды и типы свай

4.1 По условиям взаимодействия свай с грунтами основания следует различать три вида свайных фундаментов:

- фундаменты из свай-стоек;

- фундаменты из висячих свай;

- комбинированные свайно-плитные фундаменты (КСП).

4.2 В фундаментах первых двух видов воспринимаемые ими нагрузки от здания передаются на основание целиком сваями. При этом сваи-стойки передают нагрузки на грунты основания исключительно их нижними концами, а висячие сваи - как нижними концами, так и боковыми поверхностями.

4.3 В комбинированных свайно-плитных фундаментах воспринимаемые ими нагрузки от здания передаются на основание как сваями, так и объединяющей их плитой. При этом сваи в составе этих фундаментов должны работать как висячие.

4.4 По способу устройства следует различать два вида свай:

- погружаемые в грунт заранее изготовленные сваи;

- сваи, изготовленные непосредственно на строительной площадке.

4.5 Основными типами свай первого вида, применение которых эффективно при строительстве в г. Москве, являются:

- забивные железобетонные сваи квадратного сплошного сечения, погружаемые в основание забивкой без выемки грунта или в лидерные скважины;

железобетонные сваи-оболочки (полые круглые), погружаемые вибропогружателями без выемки или с частичной выемкой грунта;

- винтовые сваи, состоящие из металлической винтовой лопасти и трубчатого металлического ствола (трубы) с значительно меньшей (в несколько раз) по сравнению с лопастью площадью поперечного сечения, погружаемые в основание завинчиванием в сочетании с вдавливанием;

- бурозавинчивающиеся сваи, представляющие собой металлическую трубу со спиральной навивкой, погружаемые в основание завинчиванием в сочетании с вдавливанием;

- вдавливаемые железобетонные сваи квадратного сплошного сечения и металлические трубчатые сваи, погружаемые в основание вдавливанием.

4.6 Номенклатура забивных свай и свай-оболочек приведена в табл. 4.1. При этом для обоих типов выделены составные сваи и сваи-колонны.

4.7 При проектировании следует иметь в виду, что применение вместо традиционных железобетонных свай сечением 30×30 см свай большого сечения, полых круглых свай, свай-колонн, а также составных свай различного типа дает существенный экономический эффект. При этом следует принимать во внимание, что длина цельных свай ограничена 12 м по условиям их транспортировки в г. Москве.

4.8 Для винтовых свай диаметр винтовой лопасти составляет 40, 60, 80 и 100 см, наружный диаметр ствола - примерно в три раза меньше и принимается равным диаметру соответствующей стандартной металлической трубы. Винтовые сваи - цельные и поэтому их длина не превышает 12 м.

Таблица 4.1

4.9 Для бурозавинчивающихся свай наружный диаметр металлических труб, используемых в качестве их стволов, составляет от 10 до 60 см, а длина, как и остальных цельных свай первого вида, не превышает 12 м. Спиральная навивка представляет собой непрерывный металлический стержень треугольного, квадратного или круглого сечения (например, арматуру) шириной (0,04 - 0,06)d, приваренный к металлической трубе с шагом (0,5 - 1,0)d, где d - наружный диаметр трубы.

4.10 Для вдавливаемых свай ширина грани железобетонных квадратных свай составляет 20, 25 и 30 см, а наружный диаметр металлических трубчатых свай изменяется в диапазоне от 15 до 32,5 см и соответствует диаметру стандартной металлической трубы. Вдавливание таких свай (особенно металлических) может осуществляться отдельными секциями, и поэтому длина их не ограничена 12 м, а зависит от грунтовых условий строительной площадки и наибольшего усилия вдавливания, развиваемого сваевдавливающей установкой.

4.11 Основными типами свай второго вида (п. 4.4) по способу их устройства, применение которых эффективно при строительстве в г. Москве, являются:

- буронабивные железобетонные сваи сплошного сечения с уширениями и без них, устраиваемые путем бурения скважин, изготовления при необходимости уширения и последующего их бетонирования;

- буроинъекционные сваи, устраиваемые в пробуренных скважинах путем нагнетания в них (инъекции) мелкозернистой бетонной смеси или цементно-песчаного раствора, либо буроинъекционные сваи РИТ, ствол которых формируется по разрядно-импульсной технологии электрическими разрядами.

4.12 Номенклатура буронабивных свай приведена в табл. 4.2. Сваи должны изготавливаться из тяжелого бетона класса не ниже В15.

4.13 Диаметр буроинъекционных свай составляет от 15 до 25 см, длина - до 40 м.

Таблица 4.2

5. Требования к инженерно-геологическим изысканиям

5.1 Инженерно-геологические изыскания для проектирования и устройства свайных фундаментов на территории г. Москвы (изыскания для свайных фундаментов) должны проводиться с учетом требований СНиП 11-02-96, СП 11-102-97, СП 11-104-97, СП 11-105-97, МГСН 2.07-01 и настоящей инструкции.

5.2 Изыскания для свайных фундаментов проводятся в соответствии с программой, составленной организацией, имеющей лицензию на выполнение инженерных изысканий, на основании технического задания проектной организации, разрабатывающей проект фундаментов. Рекомендуемая форма технического задания приведена в приложении А.

В техническом задании предполагаемая длина свай, необходимая для назначения глубины инженерно-геологических выработок, определяется по данным о грунтах, полученных из материалов геологических фондов.

5.3 Изыскания для свайных фундаментов в общем случае включают следующий комплекс работ:

- бурение скважин с отбором образцов и описанием проходимых грунтов;

- статическое, комбинированное и динамическое зондирование грунтов;

- лабораторные исследования физико-механических свойств грунтов и подземных вод;

- прессиометрические испытания грунтов;

- испытания грунтов штампами (статическими нагрузками);

- испытания грунтов эталонными сваями;

- опытные работы, включающие исследования взаимодействия фундаментных конструкций с окружающими грунтами, влияния устройства свайных фундаментов на окружающую среду, в том числе на расположенные вблизи сооружения, и (или) испытания грунтов натурными сваями.

5.4 Обязательными видами работ независимо от геотехнических категорий объектов строительства и типов свай являются бурение скважин статическое, комбинированное или динамическое зондирование и лабораторные исследования. При этом наиболее предпочтительными методами зондирования являются статическое или комбинированное зондирование, в процессе которого помимо показателей статического зондирования грунтов производятся определения их плотности и влажности с помощью радиоактивного каротажа, что позволяет сократить объем бурения скважин и лабораторных исследований грунтов.

5.5 При геотехнической категории II указанные работы следует дополнять прессиометрическими испытаниями, а при применении забивных свай длиной до 12 м - испытаниями грунтов эталонными сваями.

При применении бурозавинчивающихся свай в состав работ следует включать опытные работы, состоящие из опытных погружений свай с целью уточнения назначенных при проектировании размеров спиральной навивки и режима погружения свай, а также испытаний грунтов натурными сваями при приложении статических нагрузок.

При применении комбинированных свайно-плитных фундаментов (КСП) в состав работ следует включать испытания грунтов штампами и сваями.

При использовании буронабивных и буроинъекционных свай опытные работы целесообразно выполнять при больших масштабах строительства, в частности, в перспективных районах массовой застройки.

5.6 При геотехнической категории III в состав изысканий независимо от типов свай следует включать опытные работы и испытания грунтов штампами.

5.7 При передаче на сваи выдергивающих или знакопеременных нагрузок необходимость проведения опытных работ должна определяться в каждом конкретном случае индивидуально. Если по проекту передаваемые на сваи горизонтальные нагрузки превышают 5 % вертикальных, то должны проводиться испытания грунтов сваями на горизонтальные нагрузки.

5.8 Опытные работы и испытания грунтов штампами проводят, как правило, на опытных участках, выбираемых по результатам бурения скважин и зондирования и располагаемых в местах наиболее характерных по грунтовым условиям, в зонах наиболее загруженных фундаментов, а также в местах, где возможность погружения свай по грунтовым условиям вызывает сомнение. Испытания грунтов статическими нагрузками целесообразно проводить в основном винтовыми штампами площадью 600 см² в скважинах с целью уточнения для рассматриваемой строительной площадки переходных коэффициентов в рекомендуемых действующими нормативными документами, в частности, МГСН 2.07-01, формулах для расчета по данным зондирования и прессиометрических испытаний модуля деформации грунтов.

5.9 Объем изысканий для свайных фундаментов зависит от геотехнической категории объекта строительства, изученности инженерно-геологических условий площадки строительства и от сложности грунтовых условий в зависимости от однородности грунтов по условиям залегания и свойствам. При изысканиях должны быть изучены все разновидности грунтов, встречающиеся на площадке строительства в пределах исследуемой толщи, и общее количество данных для каждого инженерно-геологического элемента должно быть достаточным для их статистической обработки в соответствии с ГОСТ 20522-96.

5.10 Размещение инженерно-геологических выработок (скважин, точек зондирования, мест испытаний грунтов) должно производиться с таким расчетом, чтобы они располагались в пределах контура проектируемого здания либо не далее 5 м от него, а в случаях проектирования комбинированных фундаментных конструкций из бурозавинчивающихся или буросекущихся свай - на удалении не более 2 м от их оси.

5.11 Глубина инженерно-геологических выработок должна быть не менее чем на 5 м ниже проектируемой глубины заложения нижних концов свай при рядовом расположении свай и нагрузках на куст свай до 3 МН и на 10 м ниже - при нагрузках на куст более 3 МН при свайных полях размером до 10×10 м. При свайных полях размером более 10×10 м и применении комбинированных свайно-плитных фундаментов глубина выработок должна превышать предполагаемое заглубление свай не менее чем на ширину свайного поля или плиты.

При использовании бурозавинчивающихся и буросекущихся свай в составе комбинированных фундаментных конструкций глубина выработок должна быть не менее чем на 1 м ниже требуемой глубины заложения нижних концов свай по условию сопротивления их силам активного давления ограждаемых грунтовых напластований.

При применении буроинъекционных свай для усиления оснований зданий и сооружений глубина выработок назначается на 1 м ниже проектируемой отметки низа усиленного основания.

При наличии на строительной площадке слоев грунтов со специфическими неблагоприятными свойствами (рыхлых песков, слабых глинистых грунтов и техногенных грунтов) глубина выработок определяется с учетом необходимости их проходки на всю толщу слоя для установления глубины залегания подстилающих грунтов и определения их характеристик.

5.12 Изыскания для свайных фундаментов должны обеспечивать получение данных, необходимых для расчетов фундаментных конструкций по I и II группам предельного состояния, и, как минимум, следующих характеристик: плотность и крупность песчаных грунтов, число пластичности, влажность, показатель текучести и плотность глинистых грунтов в пределах всей изучаемой толщи грунтов; прочностные характеристики (удельное сцепление и угол внутреннего трения) грунта, залегающего непосредственно под нижними концами сваи, и угол внутреннего трения грунтов, примыкающих к боковой поверхности свай; модуль деформации грунтов, залегающих под нижними концами свай в пределах сжимаемой толщи.

При применении комбинированных фундаментных конструкций из бурозавинчивающихся или буросекущихся свай данные о прочностных и деформационных характеристиках грунтов необходимо иметь для всей изучаемой толщи грунтов.

5.13 Учитывая затруднения с отбором образцов с ненарушенной структурой в песчаных грунтах, в качестве основного метода определения их плотности и прочностных характеристик для объектов всех геотехнических категорий следует рассматривать зондирование - комбинированное, статическое и динамическое (в порядке информативности и предпочтительности).

Зондирование является основным методом определения модуля деформации как песчаных, так и глинистых грунтов для объектов геотехнической категории I и одним из методов определения модуля деформации (в сочетании с прессиометрическими и штамповыми испытаниями) для объектов геотехнических категорий II и III.

5.14 Определение характеристик грунтов по данным зондирования следует проводить в соответствии с приложением к МГСН 2.07-01.

5.15 Изучение свойств техногенных грунтов (насыпных и намывных) следует выполнять путем зондирования и лабораторными методами на образцах, отбираемых, как правило, из шурфов.

5.16 Технический отчет по результатам инженерно-геологических изысканий для проектирования свайных фундаментов должен содержать:

- схематический план здания с указанием поперечных и продольных граничных осей, расположения скважин, точек зондирования, мест испытания грунтов, опытных работ, линий профилей;

- геолого-литологическое описание строительной площадки и инженерно-геологические разрезы, привязанные к осям здания;

- сведения о нормативных и расчетных характеристиках грунтов каждого инженерно-геологического элемента активной зоны;

- сведения о максимальной глубине промерзания грунтов площадки;

- характеристику гидрогеологических условий площадки, включая данные о количестве и положении горизонтов подземных вод, источниках их питания, связи с ближайшими водоемами, направлении потоков, мест разгрузки, фильтрационных свойствах грунтов, степени агрессивности подземных вод, характере их агрессивности - природной или в результате инфильтрации в грунт производственных или сточных вод, прогноз изменения уровней подземных вод в процессе эксплуатации здания;

- материалы лабораторных, полевых исследований грунтов и опытных работ;

- рекомендации по антикоррозийной защите свай.

Все характеристики грунтов должны приводиться в отчете с учетом прогноза возможных изменений (в процессе строительства и эксплуатации здания) инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки.

В случаях выявления в процессе изысканий прослоев рыхлых песков, слабых глинистых грунтов и опасных геологических процессов (карстово-суффозионных и оползневых) необходимо привести данные об изменении их мощности в пределах активной зоны под проектируемым зданием или сооружением.

6. Исходные данные для проектирования свайных фундаментов

6.1 Исходные данные для проектирования свайных фундаментов должны содержать следующие проектно-изыскательские материалы:

- генеральный план площадки с нанесенными контурами и осями проектируемого сооружения, инженерно-геологическими выработками, планировочными отметками, сведениями о ближайших построенных и предполагаемых к строительству подземных сооружениях;

- общее конструктивное решение надземной части сооружения с необходимыми чертежами (планы, разрезы), абсолютной отметкой 1-го этажа или верха фундамента;

- чертежи подземной части объекта с указанием несущих конструкций, их размеров и отметок низа, размеров и глубины заложения подземных помещений, фундаментов оборудования, расположения проемов в стенах;

- данные о расчетных нагрузках на фундаменты в требуемых сочетаниях с указанием временных нагрузок и цикличности их действия, а также о расчетных нагрузках на полы и месте их приложения. Сведения о возможном изменении в период эксплуатации нагрузок на фундаменты и характера их воздействия;

- данные о предельных величинах общих и неравномерных осадок сооружения.

6.2 Исходные данные для проектирования свайных фундаментов при реконструкции кроме материалов, перечисленных в п. 6.1, должны содержать:

- архивные материалы инженерных изысканий по реконструируемому объекту, если таковые имеются;

- указание о целевом назначении реконструкции (расширение, собственно реконструкция, техническое перевооружение);

- сведения о характере реконструкции сооружения (пристройка надстройка, перестройка, сооружение подземных помещений и т.д.).

- проект реконструкции здания;

- конструктивные и технологические особенности новых элементов сооружения и их параметры;

- данные о действующих и ожидаемых после реконструкции величинах расчетных нагрузок на фундаменты, в том числе динамических, теплотехнических и др.;

- сведения о наличии и интенсивности утечек из водонесущих коммуникаций, их состоянии, сведения о дренажных системах, химическом составе и агрессивности технологических вод;

- данные об особенностях строительства и эксплуатации объекта, которые могут вызвать изменения окружающей среды;

- сведения о сроках и характере эксплуатации объекта;

- проект производства работ по реконструкции здания в целом;

- отчет по результатам обследования реконструируемого и соседних зданий с данными об истории их строительства, эксплуатации, современном состоянии конструкций, основания и фундаментов, действующих нагрузках на фундаменты;

- данные по наблюдению за осадками оснований фундаментов, если таковые имеются.

7. Выбор видов и типоразмеров свайных фундаментов

7.1 Выбор видов свайных фундаментов целесообразно начинать с рассмотрения особенностей застройки площадок, выделяемых для строительства, и специфики объекта строительства, руководствуясь разделением площадок на группы в соответствии с п. 3.2, а также оценки инженерно-геологических условий площадки строительства, базирующейся на материалах, изложенных в разд. 5 настоящей инструкции. При этом также учитывается тип, конструктивные особенности и этажность проектируемого здания, уровень нагрузок на основание. Например, комбинированные свайно-плитные фундаменты целесообразно рассматривать лишь применительно к многоэтажным тяжелым зданиям (не менее 12 этажей), строительство которых намечается на площадках, где с поверхности залегают грунты средней прочности, и плитный фундамент не может быть использован по результатам его расчета по деформациям.

Основная область применения бурозавинчивающихся свай строительство и реконструкция зданий и сооружений вблизи существующей застройки, когда погружение забивных свай может вызвать недопустимые динамические воздействия на близлежащие сооружения, а устройство буронабивных свай - недопустимую разгрузку и разрыхление грунтов при проходке буровых скважин.

Буросекущиеся сваи целесообразно рассматривать в качестве комбинированных фундаментных конструкций (несущих и ограждающих) при устройстве заглубленных сооружений при освоении подземного пространства.

7.2 Далее производится оценка выбранных вариантов свай по показателям технического уровня, учитывающим степень использования прочности материалов свай и грунтов основания и расход материалов на устройство свай.

К таким показателям относятся:

- коэффициент использования прочности материала свай и грунтов основания K_S, определяемый по формуле:

K_S = F_h1/F_h2 ≤ 1,                                                     (7.1)

где F_h1, F_h2 - расчетная нагрузка на сваю, соответственно по грунту и материалу;

- коэффициент использования несущей способности свай K_p, определяемый по формуле:

K_p = N_p/F_h1 ≤ 1,2,                                                    (7.2)

где N_p - фактическая нагрузка на сваю от здания;

- коэффициент унификации K_u, учитывающий степень использования несущей способности свай в разнонагруженных фундаментах зданий и сооружений, определяемый по формуле:

K_u = n_iΣK_pi/Σn_i ≤ 1,2,                                                   (7.3)

где K_pi - коэффициент использования несущей способности в i-ом фундаменте;

       n_i - число i-х фундаментов в здании и сооружении;

- удельный расход материалов q в расчете на единицу действующей нагрузки (осевой вдавливающей, горизонтальной).

7.3 Целесообразность применения забивных и буронабивных свай различных типоразмеров для случаев, когда определяющими будут осевые сжимающие нагрузки, можно определить по таблицам 7.1 и 7.2.

7.4 Оценка различных видов и типоразмеров свай по показателям технического уровня позволяет исключать из дальнейшего рассмотрения нерациональные варианты (для которых все показатели хуже, чем для других вариантов).

7.5 Окончательный выбор вида и типоразмеров свай осуществляется на основании технико-экономического расчета по расходам основных материалов и приведенным затратам.

Таблица 7.1

Таблица 7.2

8 Определение несущей способности свай

8.1. Расчетные методы определения несущей способности свай

8.1.1 Одиночную сваю в составе фундамента и вне его по несущей способности грунта основания следует рассчитывать исходя из условия

N ≤ F_d/γ_k,                                                                   (8.1)

где   N - расчетная нагрузка, передаваемая на сваю и определяемая по указаниям СНиП 2.02.03-85;

        F_d - расчетная несущая способность сваи;

        γ_k - коэффициент надежности, принимаемый по указаниям СНиП 2.02.03-85.

Сваи-стойки

8.1.2 Несущую способность F_d, кН, забивной сваи, сваи-оболочки и буронабивной свай, опирающихся на скальный грунт, а также забивной сваи, опирающейся на малосжимаемый грунт (крупнообломочный с песчаным заполнителем средней плотности и плотным и глины с модулем деформации в водонасыщенном состоянии 50 МПа и более), следует определять по формуле

F_d = γ_cRA                                                                     (8.2)

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

       A - площадь опирания на грунт сваи, м², принимаемая для свай сплошного сечения и полых свай с закрытым нижним концом равной площади поперечного сечения брутто, а для свай полых круглого сечения с открытым нижним концом и свай-оболочек - равной площади поперечного сечения нетто при отсутствии заполнения их полости бетоном и равной площади поперечного сечения брутто при заполнении этой полости бетоном на высоту не менее трех ее диаметров.

Расчетное сопротивление грунта R под нижним концом сваи-стойки, кПа, следует принимать:

а) для всех видов забивных свай, опирающихся на скальные и малосжимаемые грунты, R = 20000 кПа;

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

                                                   (8.3)

где R_c,n - нормативное значение предела прочности на одноосное сжатие скального грунта в водонасыщенном состоянии, кПа;

       γ_g - коэффициент надежности по грунту, принимаемый γ_g = 1,4;

       l_d - расчетная глубина заделки буронабивной сваи и сваи оболочки в скальный грунт, м;

       d_f - наружный диаметр заделанной в скальный грунт части буронабивной сваи и сваи-оболочки, м;

в) для свай-оболочек, равномерно опираемых на поверхность невыветрелого скального грунта, прикрытого слоем нескальных неразмываемых грунтов толщиной не менее трех диаметров сваи-оболочки, - по формуле (8.3) без учета члена, стоящего в скобках.

Примечание. При наличии в основании буронабивных свай и свай-оболочек выветрелых, а также размягчаемых скальных грунтов, их предел прочности на одноосное сжатие следует принимать по результатам испытаний штампами или по результатам испытаний свай и свай-оболочек статической нагрузкой.

Висячие забивные и вдавливаемые сваи всех видов и сваи-оболочки, погружаемые без выемки грунта

8.1.3 Несущую способность F_d, кН, висячей забивной и вдавливаемой сваи и сваи-оболочки, погружаемой без выемки грунта, работающих на сжимающую нагрузку, следует определять как сумму сил расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле

F_d = γ_c(γ_cRRA + uΣγ_cff_ih_i),                                            (8.4)

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

       R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по табл. 8.1;

       A - площадь опирания на грунт сваи, м², принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто, а сваи-оболочки - нетто;

       u - наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

       f_i - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по табл. 8.2;

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

       γ_cR, γ_cf - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта и принимаемые по табл. 8.3.

В формуле (8.4) суммировать сопротивления грунта следует по всем слоям грунта, пройденным сваей, за исключением случаев, когда проектом предусматривается планировка территории срезкой. В этих случаях следует суммировать сопротивления всех слоев грунта, расположенных ниже уровня планировки (срезки).

8.1.4 Для забивных и вдавливаемых свай, опирающихся нижним концом на рыхлые песчаные грунты или на глинистые грунты с показателем текучести I_L > 0,6, несущую способность следует определять по результатам статических испытаний свай.

8.1.5 Несущую способность F_du, кН, висячей забивной и вдавливаемой сваи и сваи-оболочки, погружаемой без выемки грунта, работающих на выдергивающую нагрузку, следует определять по формуле

F_du = γ_cuΣγ_cf f_ih_i,                                                      (8.5)

где u, γ_cf, f_i, h_i - то же, что в формуле (8.4);

       γ_c - коэффициент условий работы; для свай, погружаемых в грунт на глубину менее 4 м, - γ_c = 0,6, а на глубину 4 м и более, - γ_c = 0,8.

Таблица 8.1

Таблица 8.2

Таблица 8.3

Висячие буронабивные и буроинъекционные сваи и сваи-оболочки, заполняемые бетоном

8.1.6 Несущую способность F_d, кН, буронабивной сваи с уширением и без уширения, буроинъекционной сваи, а также сваи-оболочки, погружаемой с выемкой грунта и заполняемой бетоном, работающих на сжимающую нагрузку, следует определять по формуле

F_d = γ_с(γ_сRRA + uΣγ_cff_ih_i),                                              (8.6)

где γ_с - коэффициент условий работы сваи; в случае опирания ее на глинистые грунты со степенью влажности S_r < 0,9 γ_с = 0,8 в остальных случаях γ_с = 1;

       γ_сR - коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи; γ_сR = 1 во всех случаях, за исключением буроинъекционных свай РИТ, для которых этот коэффициент следует принимать γ_сR = 1,3;

       R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по указаниям п. 8.1.7;

       A - площадь опирания сваи, м², принимаемая равной: для буронабивных свай без уширения - площади поперечного сечения сваи; для буронабивных свай с уширением - площади поперечного сечения уширения в месте наибольшего его диаметра; для свай-оболочек, заполняемых бетоном, - площади поперечного сечения оболочки брутто;

       u - периметр поперечного сечения ствола сваи, м;

       γ_cf - коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи, зависящий от способа образования скважины и условий бетонирования и принимаемый по табл. 8.4;

       f_i - расчетное сопротивление i-го слоя грунта на боковой поверхности ствола сваи, кПа, принимаемое по табл. 8.2;

       h_i - то же, что в формуле (8.4).

Примечания. 1. Сопротивление песчаных грунтов на боковой поверхности сваи с уширением следует учитывать на участке от уровня планировки до уровня пересечения ствола сваи с поверхностью воображаемого конуса, имеющего в качестве образующей линию, касающуюся поверхности уширения под углом φ₁/2 к оси сваи, где - φ осредненное (по слоям) расчетное значение угла внутреннего трения грунта, залегающего в пределах указанного конуса. Сопротивление глинистых грунтов допускается учитывать по всей длине ствола.

2. Периметр поперечного сечения ствола u, м, для буроинъекционных свай следует принимать равным периметру скважины, пробуриваемой при их изготовлении.

Площадь опирания (A) сваи РИТ на грунт следует принимать по площади поперечного сечения уширения, а периметр (u) поперечного сечения - равным среднему диаметру из диаметров d_ij сваи, которые следует определять по объему бетонной смеси, израсходованной на заполнение j-го разрядно-импульсного уширения и i-том слое грунта. Заданные в проекте уширения сваи РИТ уточняются при изготовлении опытных свай в конкретных грунтовых условиях.

8.1.7 Расчетное сопротивление R, кПа, грунта под нижним концом сваи следует принимать:

а) для крупнообломочных грунтов с песчаным заполнителем и песчаных грунтов в основании буронабивной сваи с уширением и без уширения, сваи-оболочки, погружаемой с полным удалением грунтового ядра, - по формуле (8.7), а сваи-оболочки, погружаемой с сохранением грунтового ядра из указанных грунтов на высоту 0,5 м и более, - по формуле (8.8):

R = 0,75α₄(α₁γ'₁d + α₂α₃γ₁h)                                               (8.7)

R = α₄(α₁γ'₁d + α₂α₃γ₁h)                                                      (8.8)

где α₁, α₂, α₃, α₄, - безразмерные коэффициенты, принимаемые по табл. 8.5 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта основания;

        γ'₁ - расчетное значение удельного веса грунта, кН/м³, в основании сваи (при водонасыщенных грунтах с учетом взвешивающего действия воды);

        γ₁ - осредненное (по слоям) расчетное значение удельного веса грунтов, кН/м³, расположенных выше нижнего конца сваи (при водонасыщенных грунтах с учетом взвешивающего действия воды);

        d - диаметр, м, буронабивной сваи, диаметр уширения (для сваи с уширением), диаметр сваи-оболочки;

        h - глубина заложения, м, нижнего конца сваи или ее уширения, отсчитываемая от природного рельефа или уровня планировки (при планировке срезкой);

б) для глинистых грунтов в основании - по табл. 8.6.

Примечание. Указания п. 8.1.7 относятся к случаям, когда обеспечивается заглубление свай в грунт, принятый за основание их нижних концов, не менее чем на диаметр сваи (или уширения для сваи с уширением), но не менее чем на 2 м.

8.1.8 Расчетное сопротивление R, кПа, грунта под нижним концом сваи-оболочки, погружаемой без удаления грунта или с сохранением грунтового ядра высотой не менее трех диаметров оболочки на последнем этапе ее погружения и не заполняемой бетоном (при условии, что грунтовое ядро образовано из грунта, имеющего те же характеристики, что и грунт, принятый за основание конца сваи-оболочки), следует принимать по табл. 8.1 с коэффициентом условий работы, учитывающим способ погружения свай-оболочек в соответствии с поз. 3 табл. 8.3, причем расчетное сопротивление в указанном случае относится к площади поперечного сечения сваи-оболочки нетто.

8.1.9 Несущую способность F_du, кН, буронабивной сваи и сваи-оболочки, работающих на выдергивающие нагрузки, следует определять по формуле

F_du = γ_cuΣγ_cff_ih_i,                                                       (8.9)

где γ_c - то же, что в формуле (8.5);

       u, γ_cf, f_i, h_i - то же, что в формуле (8.4).

Таблица 8.4

Таблица 8.5

Таблица 8.6

Винтовые сваи

8.1.10 Несущую способность F_d, кН, винтовой сваи диаметром лопасти d ≤ 1,2 м и длиной l ≤ 10 м работающей на сжимающую или выдергивающую нагрузку, следует определять по формуле (8.10), а при диаметре лопасти d > 12 м и длине сваи l > 10 - только по данным испытаний винтовой сваи статической нагрузкой:

F_d = γ_c[(a₁c₁ + а₂γ₁h₁)A + uf_i(h - d)],                                 (8.10)

где γ_c - коэффициент условий работы, зависящий от вида нагрузки, действующей на сваю, и грунтовых условий, и определяемый по табл. 8.7;

       а₁, а₂ - безразмерные коэффициенты, принимаемые по табл. 8.8 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта в рабочей зоне φ₁ (под рабочей зоной понимается прилегающий к лопасти слой грунта толщиной, равной d);

       c₁ - расчетное значение удельного сцепления грунта в рабочей зоне, кПа;

       γ₁ - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше лопасти сваи (при водонасыщенных грунтах с учетом взвешивающего действия воды);

       h₁ - глубина залегания лопасти сваи от природного рельефа, а при планировке территорий срезкой - от уровня планировки, м;

       A - проекция площади лопасти, м², считая по наружному диаметру, при работе винтовой сваи на сжимающую нагрузку, и проекция рабочей площади лопасти, т.е. за вычетом площади сечения ствола, при работе винтовой сваи на выдергивающую нагрузку;

       f_i - расчетное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола винтовой сваи, кПа, принимаемое по табл. 8.2 (осредненное значение для всех слоев в пределах глубины погружения сваи);

       u - периметр ствола сваи, м;

       h - длина ствола сваи, погруженной в грунт, м;

       d - диаметр лопасти сваи, м.

Примечания: 1. При определении несущей способности винтовых свай при действии вдавливающих нагрузок характеристики грунтов в табл. 8.8 относятся к грунтам, залегающим под лопастью, а при работе на выдергивающие нагрузки - над лопастью сваи.

2. Глубина заложения лопасти от уровня планировки должна быть не менее 5d при глинистых грунтах и не менее 6d - при песчаных грунтах (где d - диаметр лопасти).

Таблица 8.7

Таблица 8.8

Буро завинчивающиеся сваи

8.1.11 Расчет несущей способности бурозавинчивающихся свай f_j, кН, по результатам испытаний свай статическими нагрузками выполняется согласно указаниям раздела 8.2, а по физико-механическим характеристикам - с использованием формулы

F_d = γ_c(γ_cRRA + UΣγ_cf f_ih_i),                                           (8.11)

где   γ_c - коэффициент условий работы свай в грунте, принимаемый γ_c = 1;

        R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, определяемое по формуле 8.12;

        A - площадь поперечного сечения ствола сваи, брутто, м²;

        U - периметр поперечного сечения ствола сваи, м;

        f_i - расчетное сопротивление i-го слоя грунта на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по таблице 8.2;

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

        γ_cR - коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи, принимаемый γ_cR = 0,8;

        γ_cf - коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи, принимаемый равным 1,1 при погружении сваи с поверхности грунта в ненарушенный грунтовый массив, равным 0,8 - при погружении сваи в разрыхленный предварительным бурением грунтовый массив и равным 0,6 при погружении сваи в лидерную скважину.

Расчетное сопротивление грунта под нижним концом бурозавинчивающейся сваи следует определять по формуле

R = α₁c₁ + α₂γ₁h,                                                      (8.12)

где α₁, α₂ - безразмерные коэффициенты, принимаемые по таблице 8.8 в зависимости от расчетного угла внутреннего трения грунта φ₁ основания;

       c₁ - расчетное значение удельного сцепления грунта основания, кПа;

       γ₁ - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, кН/м³, залегающих выше нижнего конца сваи (при водонасыщенных грунтах с учетом взвешивающего действия воды);

       h - глубина погружения сваи, м.

8.1.12 Толщина стенки бурозавинчивающихся свай должна проверяться расчетом на прочность при передаче на трубу максимального крутящего момента, развиваемого механизмом, используемым для погружения свай.

Учет отрицательных (негативных) сил трения грунта на боковой поверхности свай

8.1.13 Отрицательные (негативные) силы трения, возникающие на боковой поверхности свай при осадке околосвайного грунта и направленные вертикально вниз, следует учитывать в случаях:

- планировки территории подсыпкой толщиной более 1,0 м;

- загрузки пола складов полезной нагрузкой более 20 кН/м²;

- загрузки пола около фундаментов полезной нагрузкой от оборудования более 100 кН/м²;

- увеличения эффективных напряжений в грунте за счет снятия взвешивающего действия воды при понижении уровня подземных вод;

- незавершенной консолидации современных и техногенных отложений;

- уплотнения несвязных грунтов при динамических воздействиях;

- при строительстве нового здания вблизи существующих.

8.1.14 Отрицательные силы трения учитываются до глубины, на которой значение осадки околосвайного грунта после возведения и загрузки свайного фундамента превышает половину предельного значения осадки фундамента. Расчетные сопротивления грунта f_i принимаются по табл. 8.2 со знаком «минус», а для торфа, ила, сапропеля - минус 5 кПа.

В пределах нижней части свай, где осадка околосвайного грунта после возведения и загрузки свайного фундамента менее половины предельного значения осадки свайного фундамента, расчетные сопротивления грунта f_i следует принимать положительными по табл. 8.2, а для торфа, ила, сапропеля - равными 5 кПа.

8.1.15 В случае, когда консолидация грунта от подсыпки или пригрузки территории к моменту начала возведения надземной части зданий или сооружений (включая свайный ростверк) завершилась или возможное значение осадки грунта, окружающего сваи, после указанного момента в результате остаточной консолидации не будет превышать половины предельного значения осадки для проектируемого здания или сооружения, сопротивление грунта на боковой поверхности сваи допускается принимать положительным вне зависимости от наличия или отсутствия прослоек торфа. Для прослоек торфа значение f_i следует принимать равным 5 кПа.

8.2. Определение несущей способности свай по результатам полевых исследований

8.2.1 Испытания свай статической и динамической нагрузками и эталонной сваей следует производить, соблюдая требования ГОСТ 5686-94, а испытания грунтов статическим зондированием - ГОСТ 19912-01.

Примечание. Для забивных висячих свай длиной более 12 м вместо испытаний грунтов эталонной сваей допускается производить испытания статической нагрузкой с помощью металлической сваи-зонда диаметром 127 мм, конструкция которой обеспечивает раздельные измерения сопротивления грунта под нижним концом и на участке боковой поверхности (муфте трения) площадью 0,25 м². Испытания грунтов сваей-зондом следует производить в соответствии с требованиями ГОСТ 5686-94 применительно к эталонной свае типа II.

8.2.2 Для определения несущей способности свай по результатам полевых исследований для каждого здания или сооружения должно быть проведено из числа предусмотренных программой не менее: статических испытаний свай и свай-штампов - 2; динамических испытаний свай, испытаний грунтов эталонной сваей, испытаний свай-зондов, испытаний статическим зондированием - 6.

8.2.3 Несущую способность F_d, кН, свай по результатам их испытаний вдавливающей, выдергивающей и горизонтальной статическими нагрузками и по результатам их динамических испытаний следует определять по формуле

F_d = γ_cF_un/γ_g,                                                          (8.13)

где γ_c - коэффициент условий работы; в случае вдавливающих или горизонтальных нагрузок γ_c = 1; в случае выдергивающих нагрузок принимается по указаниям п. 8.2.4;

       F_un - нормативное значение предельного сопротивления сваи, кН, определяемое в соответствии с указаниями пп. 8.2.4 - 8.2.7;

       γ_g - коэффициент надежности по грунту, принимаемый по указаниям п. 8.2.4.

Примечание. Результаты статических испытаний свай на горизонтальные нагрузки могут быть использованы для непосредственного определения расчетной нагрузки, допускаемой на сваю, если условия испытаний соответствуют действительным условиям работы сваи в фундаменте здания или сооружения.

8.2.4 В случае, если число свай, испытанных в одинаковых грунтовых условиях, составляет менее шести, нормативное значение предельного сопротивления сваи в формуле (8.13) следует принимать равным наименьшему предельному сопротивлению, полученному из результатов испытаний, т.е. F_un = F_u,min, а коэффициент надежности по грунту γ_g = 1.

В случае, если число свай, испытанных в одинаковых условиях, составляет шесть и более, а полученные результаты отличаются между собой не более чем на 30 %, F_un и γ_g следует определять на основании результатов статистической обработки частных значений предельных сопротивлений свай F_u, полученных по данным испытаний, руководствуясь требованиями ГОСТ 20522-96 применительно к методике, приведенной в нем для определения временного сопротивления на одноосное сжатие. При этом для определения частных значений предельных сопротивлений следует руководствоваться требованиями п. 8.2.5 при вдавливающих, п. 8.2.6 - при выдергивающих и горизонтальных нагрузках и п. 8.2.7 - при динамических испытаниях.

8.2.5 Если нагрузка при статическом испытании свай на вдавливание доведена до нагрузки, вызывающей непрерывное возрастание их осадки s без увеличения нагрузки (при s ≤ 20 мм), то эта нагрузка принимается за частное значение предельного сопротивления F_u испытываемой сваи.

Во всех остальных случаях для фундаментов зданий и сооружений за частное значение предельного сопротивления сваи F_u вдавливающей нагрузке следует принимать нагрузку, под воздействием которой испытываемая свая получит осадку, равную s и определяемую по формуле

s = ξs_u,mt,                                                     (8.14)

где s_u,mt - предельное значение средней осадки фундамента проектируемого здания или сооружения, устанавливаемое по указаниям СНиП 2.02.01-83*;

       ξ - коэффициент перехода от предельного значения средней осадки фундамента здания или сооружения s_u,mt к осадке сваи, полученной при статических испытаниях с условной стабилизацией (затуханием) осадки.

Значение коэффициента ξ следует принимать равным 0,2 в случаях, когда испытание свай производится до условной стабилизации, равной 0,1 мм за 1 ч, если под их нижними концами залегают песчаные или глинистые грунты с консистенцией от твёрдой до тугопластичной, или 6,1 мм за 2 ч, если под их нижними концами залегают глинистые грунты от мягкопластичной до текучей консистенции. Значение коэффициента ξ допускается уточнять по результатам наблюдений за осадками зданий, построенных на свайных фундаментах в аналогичных грунтовых условиях.

Если осадка, определенная по формуле (8.14), окажется более 40 мм, то за частное значение предельного сопротивления сваи F_u следует принимать нагрузку, соответствующую s = 40 мм.

Если при максимальной достигнутой при испытаниях нагрузке, которая окажется равной или более 1,5F_d [где F_d - несущая способность сваи, подсчитанная по формулам (8.1), (8.4), (8.6) и (8.10)], осадка сваи s при испытаниях окажется менее значения, определенного по формуле (8.14), то в этом случае за частное значение предельного сопротивления сваи F_u допускается принимать максимальную нагрузку, полученную при испытаниях.

Примечания: 1. В отдельных случаях, при соответствующем обосновании допускается принимать максимальную нагрузку, достигнутую при испытаниях, равной F_d.

2. Ступени загружения при испытаниях свай статической вдавливающей нагрузкой должны назначаться равными 1/10 - 1/15 предполагаемого предельного сопротивления сваи F_u.

8.2.6 При испытании свай статической выдергивающей или горизонтальной нагрузкой за частное значение предельного сопротивления F_u (см. п. 8.2.4) по графикам зависимости перемещений от нагрузок принимается нагрузка на одну ступень менее нагрузки, без увеличения которой перемещения сваи непрерывно возрастают.

8.2.7 При динамических испытаниях забивных железобетонных свай длиной не более 20 м частное значение предельного сопротивления F_u, кН, (см. п. 8.2.4) по данным их погружения при фактических (измеренных) остаточных отказах s_a < 0,003 м следует определять по формуле

                          (8.15)

Если фактический (измеренный) остаточный отказ s_a < 0,003 м, то в проекте свайного фундамента следует предусмотреть применение для погружения свай молота с большей энергией удара, при которой остаточный отказ будет s_a ≥ 0,003 м, а в случае невозможности замены сваебойного оборудования и при наличии отказомеров частное значение предельного сопротивления сваи F_u, кН, следует определять по формуле

                (8.16)

В формулах (8.15) и (8.16):

η - коэффициент, принимаемый по табл. 8.9 в зависимости от материала сваи, кН/м²;

A - площадь, ограниченная наружным контуром сплошного или полого поперечного сечения ствола сваи (независимо от наличия или отсутствия у сваи острия), м²;

M - коэффициент, принимаемый при забивке свай молотами ударного действия равным единице, а при вибропогружении свай - по табл. 8.10 в зависимости от вида грунта под их нижними концами;

E_d - расчетная энергия удара молота, кДж, принимаемая по табл. 8.11, или расчетная энергия вибропогружателей - по табл. 8.12;

s_a - фактический остаточный отказ, равный значению погружения сваи от одного удара молота, а при применении вибропогружателей - от их работы в течение 1 мин, м;

s_el - упругий отказ сваи (упругие перемещения грунта и сваи), определяемый с помощью отказомера, м;

m₁ - масса молота или вибропогружателя, т;

m₂ - масса сваи и наголовника, т;

m₃ - масса подбабка (при вибропогружении свай m₃ = 0) т;

m₄ - масса ударной части молота, т;

ε - коэффициент восстановления удара; при забивке железобетонных свай молотами ударного действия с применением наголовника с деревянным вкладышем ε² = 0,2, а при вибропогружателе ε² = 0;

Θ - коэффициент, 1/кН, определяемый по формуле

                           (8.17)

здесь A, m₄, m₂ - то же, что в формулах (8.15) и (8.16);

          n_p, n_f - коэффициенты перехода от динамического (включающего вязкое сопротивление грунта) к статическому сопротивлению грунта, принимаемые соответственно равными: для грунта под нижним концом сваи п_р = 0,00025 с·м/кН и для грунта на боковой поверхности сваи n_f = 0,025 с·м/кН;

          A_f - площадь боковой поверхности сваи, соприкасающейся с грунтом, м²;

          g - ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с²;

          H - фактическая высота падения ударной части молота, м;

          h - высота первого отскока ударной части дизель-молота, принимаемая согласно табл. 8.12, для других видов молотов h = 0.

Примечания: 1. При забивке свай в грунт, подлежащий удалению при разработке котлована, или в грунт дна водотока значение расчетного отказа следует определять исходя из несущей способности свай, вычисленной с учетом неудаленного или подверженного возможному размыву грунта, а в местах вероятного проявления отрицательных сил трения - с их учетом.

2. В случае расхождения более чем в 1,4 раза значений несущей способности свай, определенных по формулам (8.15) - (8.17), с несущей способностью, определенной расчетом в соответствии с требованиями разд. 8.1, необходимо дополнительно проверить несущую способность свай по результатам статического зондирования или статических испытаний свай.

Таблица 8.9

Таблица 8.10

8.2.8 Несущую способность F_d, кН, забивной висячей сваи, работающей на сжимающую нагрузку, по результатам испытаний грунтов эталонной сваей, испытаний сваи-зонда или статического зондирования следует определять по формуле

                                                         (8.18)

где γ_c - коэффициент условий работы; γ_c = 1

       n - число испытаний грунтов эталонной сваей, испытаний сваи-зонда или точек зондирования;

       F_u - частное значение предельного сопротивления сваи, кН, в месте испытания грунтов эталонной сваей, испытания сваи-зонда или в точке зондирования, определенное в соответствии с требованиями пп. 8.2.9, 8.2.10 или 8.2.11;

       γ_g - коэффициент надежности по грунту, устанавливаемый в зависимости от изменчивости полученных частных значений предельного сопротивления сваи F_u в местах испытаний грунтов эталонной сваей, испытаний сваи-зонда или в точках зондирования и числа этих испытаний или точек при значении доверительной вероятности а = 0.95 в соответствии с требованиями ГОСТ 20522-96.

Таблица 8.11