Фундаменты в пробитых скважинах

Устройство фундаментов в пробитых скважинах (ФПС) и вытрамбованных котлованах | Фундаментспецбуд

Устройство фундаментов в пробитых скважинах (ФПС) и вытрамбованных котлованах

Описание технологии

Фундаменты в пробитых скважинах устраивают путем пробивки скважин в грунте цилиндрической трамбовкой (диаметром 0,4-0,6 м и массой от 1,5 до 3,5 т) с последующей установкой каркаса и бетонированием. Для увеличения несущей способности сваи, в нижней части скважины устраивается уширение с втрамбованного щебня.

Иллюстрации

В этом блоке процесс устройства фундаментов в пробитых скважинах (ФПС) и вытрамбованных котлованах представлен в виде графических иллюстраций с подписями. Каждая иллюстрация имеет: заголовок, текст объяснения и порядковый номер.

Утройство скважины

• 1) Пробивка скважины цилиндрической трамбовкой
• 2) Извлечение трамбовки со скважины

Засыпка скважины щебнем

Устройство уширения (втрамбовывание щебня трамбовкой вниз и в стороны)

Устройство тела сваи

• 1) Установка арматурного каркаса
• 2) Бетонирование скважины

Схема распределения нагрузки на сваю

• 1) нагрузка на сваю
• 2) сопротивление грунта

Анализ преимуществ и недостатков технологии устройства фундаментов в пробитых скважинах (ФПС) и вытрамбованных котлованах

Данный блок содержит в себе информацию о представленной выше технологии. Каждое преимущество, каждый недостаток представлен в разрезе 7 основных критериев:

В случае позитивного влияния технологии, критерий будет выделен синим цветом. При негативном влиянии технологии, критерий будет выделен красным цветом. При условии отсутствия влияния технологии, критерий будет выделен серым цветом.

Перечень преимуществ и недостатков технологии устройства фундаментов в пробитых скважинах (ФПС) и вытрамбованных котлованах:

1. Cтоимость и несущая способность

Преимуществом ФПС является их относительно небольшая стоимость и высокая несущая способность. Также возможность устройства фундаментов в пробитых скважинах в просадочных и насыпных грунтах.

2. Работа при высоком уровне грунтовых вод

Недостатком этой технологии является затруднения при устройстве свай при высоком уровне грунтовых вод.

3. Уменьшение материалоемкости

По сравнению с другими методами, ФПС отличается значительным уменьшением материалоемкости за счет большей несущей способности одного свайного куба. В процессе пробивки происходит значительное уплотнение грунта вокруг сваи и ее основания, что увеличивает несущую способность и уменьшает стоимость свайного фундамента.

4. Выемка грунта

В процессе устройства фундаментов в пробитых скважинах происходит уплотнение грунтов и, как следствие, отсутствует выемка грунта. При этом исчезает необходимость лишних финансовых затрат на вывоз грунта, что значительно удешевляет стоимость строительства и не ухудшает его экологичность.

5. Типы грунтов

ФПС можно использовать в большинстве типов грунтов, кроме скальных, однако скальный грунт может быть использован в качестве опорного слоя для нижних концов свай.

6. Динамические колебания

При устройстве ФПС возникают сильные динамические колебания грунта, что не позволяет устраивать свайные фундаменты таким методом в непосредственной близости к зданиям и сооружениям в условиях плотной застройки.

7. Регулирование несущей способности

Доминирующим преимуществом фундаментов в пробитых скважинах, является наличие возможности регулирования несущей способности за счет увеличения объема втрамбованного щебня.

8. Проведение статических испытаний

Как недостаток, можно отметить сложность проведения статических испытаний ФПС больших диаметров, так как для их испытания потребуется передача на них более высоких нагрузок. Из-за этого исчезает возможность с достаточной достоверностью определять несущую способность возведенного фундамента.

9. Работа в обводненных грунтах

В обводненных грунтах устройство ФПС заменяют методами с использованием свай заводского изготовления.

fsbud.com.ua

Глухова М.В., Галова Ю.С., Грачева Ю.В. Расчет осадки свай в пробитой скважине с учетом нелинейности

Глухова Мария Вячеславовна¹, Галова Юлия Сергеевна², Грачева Юлия Вячеславовна^3
1Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, аспирант кафедры геотехники и дорожного строительства
²Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, аспирант кафедры геотехники и дорожного строительства
³Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, кандидат технических наук, доцент кафедры геотехники и дорожного строительства

Glukhovа Maria Vjacheslavovna¹, Galova Yulia Sergeyevna², Gracheva Julia Vjacheslavovna^3
1Penza State University of Architecture and Construction, graduate student of department of geotechnics and road construction
²Penza State University of Architecture and Construction, graduate student of department of geotechnics and road construction
³Penza State University of Architecture and Construction, сandidate of Technical Sciences, associate professor of geotechnics and road construction

Библиографическая ссылка на статью:
Глухова М.В., Галова Ю.С., Грачева Ю.В. Расчет осадки свай в пробитой скважине с учетом нелинейности // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 2. Ч. 2 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/02/46908 (дата обращения: 02.02.2020).

В последние годы расширилось применение в практике строительства свай в пробитых скважинах (СПС), что обусловлено сравнительно несложной и одновременно гибкой технологией их устройства, а также увеличением парка строительных механизмов большой грузоподъемности. 
При устройстве таких фундаментов скважина втрамбовывается с помощью инвентарной трамбовки, осуществляющей свободное падение с высоты 3÷5 м. Применяемые в настоящее время трамбовки имеют длину от 1,5 до 7 м и массу 3÷7 т.
В качестве базовых механизмов используются краны-экскаваторы, тракторы с навесным оборудованием и подъемные краны.
Сваи в пробитых скважинах с уширенным основанием выполняются удлиненными с использованием трамбовок с квадратным, шестигранным или круглым сечениями. Технологическая последовательность устройства данного фундамента включает: процесс втрамбовывания скважины, порционное втрамбовывание жесткой смеси и бетонирование. Наличие уширения способствует повышению несущей способности фундамента. В процессе пробивки скважины и на этапе втрамбовывания щебня вокруг скважины и под уширением формируются уплотненные области грунта с улучшенными свойствами. Особенно значительно, а именно в 2-3 раза, увеличивается модуль деформации грунтового основания под уширением. Поэтому, несмотря на значительную величину давления на грунт под подошвой уширения, порядка Р=1000÷3000 кПа, расчетные осадки укладываются в допустимые значения при расчете фундаментов по второй группе предельных состояний.
Существующие в настоящее время методы осадки СПС базируются на схеме грунтового основания в виде линейно-деформируемого полупространства. Однако, при этом игнорируется обеспечение условия, что давление под подошвой фундамента (уширения) не должно превышать расчетного сопротивления грунта. Последний должен определяться по формуле (5.7) [4].
В настоящей работе авторы излагают методику расчета осадки СПС за пределами линейной зависимости осадки от давления под уширением. По мнению такой подход наиболее достоверен.
Указанное техническое решение дается на примере фундамента под колонну производственно-складского корпуса. Расчетная вертикальная нагрузка в уровне обреза фундамента составляет N₁ = 2100 kH. Площадка строительства представлена сложными инженерно-геологическими условиями (табл.1).

Таблица 1 – Расчетные значения показателей грунтов

Исследуемый участок расположен в зоне распространения просадочных грунтов и все отобранные монолиты из суглинков и супесей были испытаны на просадочность. Из полученных результатов следует, что суглинки ИГЭ-1 и супеси ИГЭ-2, залегающие до глубины 7,7÷9,0 м от поверхности земли обладают просадочными свойствами.
Для устройства СПС принята трамбовка круглого поперечного сечения. Диаметр трамбовки понизу равен 630 мм, поверху – 800 мм. Боковые поверхности трамбовки выполняются с уклоном i=0,025, высота острия h₁=315 мм. Пробивка скважины производится на глубину 6 м с образованием уширения из жесткого материала (щебня). 
Для ИГЭ-3 имеем плотность скелета грунта _d=1,62 т/м³. Фундамент в пробитой скважине проектируем с уширенным основанием. Форму уширения для глинистого грунта с _d=1,62 > _d =1,6 и S_r=0,52 < 0,7 принимаем в виде шара (h_br=r_br). Диаметр уширения из щебня принимаем равным удвоенному произведению стороны нижнего сечения фундамента, т.е. d_br=2d_н=20,63=1,26 м; радиус уширения r_br=0,63 м. Объем втрамбованного щебня. 
Несущую способность сваи в пробитой скважине с уширенным основанием на вертикальную нагрузку определяем как наименьшее из значений несущей способности (рис. 1):
- фундамента по жесткому материалу, втрамбованному в дно котлована, по формуле (161) [2];
- грунта в пределах уплотненной зоны по формуле (162) [2];
- грунта природного сложения, подстилающего уплотненную зону по формуле (163) [2].
Среднее значение плотности сухого грунта в пределах уплотненной зоны в слое суглинка твердого (ИГЭ-2) определяем по формуле

где s_r- степень влажности уплотненного грунта, принимаемая 0,9;
_s - плотность минеральных частиц суглинка твердого (ИГЭ-2), равная 2,72 т/м³;
_w - плотность воды, равная 1,0 т/м³;
w - природная влажность грунта в д.е., равная 0,13
При этих данных получим  т/м³
По значению _d,s находим радиус уплотненной зоны по формуле (159) [2]:

Находим площади опасных расчетных сечений:
- по жесткому материалу площадь А, м², нижнего сечения фундамента:

- по грунту в пределах уплотненной зоны площадь А_br, м², уширенного основания из жесткого материала в его наибольшем сечении:

Вычислим несущую способность фундамента F_f1, по жесткому материалу, втрамбованному в дно котлована:

Найдем несущую способность фундамента F_f2 по несущей способности уплотненного слоя суглинка твердого, непросадочного (ИГЭ-3).
Расчёт по грунту уплотнёной зоны ведем как для забивной сваи 
Несущая способность определяется по формуле:

F_d = γ_c[RA + Sh_i(u_if_i)], (6)

где все обозначения согласно [1].
u = 3,14 · 0,63 = 1,98 м, h = 1,5 м,
для глубины 10,5 м и I_L= 0,4: R = 2400 кПа
для глубины 9 м и I_L= 0,4: f₁ = 33,5 кПа

F_d = 1·2400·1,25 + 1,5·1,98·33,5 = 3000 +99,5 = 3100 кН

Определяем расчетно-допускаемую нагрузку

Проверяем условие, что расчетная нагрузка N₁ не превышает расчетно-допускаемой N_Р.Д.: N₁ = 2100 кН < N_Р.Д. = 2215 кН.
Расчет фундаментов по деформациям основания (вторая группа предельных состояний) следует вести с учетом расчетных нагрузок с коэффициентом перегрузки равным 1,0. В данном примере для упрощения указанная нагрузка составит

Найдем давление под подошвой фундамента

Характеристики грунта уплотненной зоны:
f_II=20^°; С_II=19,5 кПа; γ_II=1,9 т/м³.
Находим расчетное сопротивление грунта с учетом уплотнения

Все обозначения согласно [3] и принимаются равными
γ_с1=1,2; γ_с2=1,1; М_γ = 0,51; М_q = 3,06; М_с = 5,66.

Ry = 1,2·1,1·(0,51·1,0·1,26·17,5+3,06·10,5·16,8+5,66·19,5) = 874 кПа

Находим предельное сопротивление грунтового основания

Все обозначения согласно [3] и принимаются равными

N =2,88; N_q =6,4; N_c =14,84; d =10,5; ɛ = 0,75; ɛ_q = 2,25; ɛ_c =1,3
P_U = 2,88·1,26·0,75·17,5+6,4·10,5·2,25·16,8+14,84·1,3·19,5 = 2371 кПа

Таким образом, предельное сопротивление уплотненного грунта под уширением составляет P_u=2371 кПа.
Определяем расчетно-допускаемое давление под уширением

Проверяем условие R_Y < P_II < P_Р.Д., т.е. R_у = 874 < P_II = 1670 < P_р.д. = 1855 кПа.
В соответствии с рекомендациями [2] найдем значение осадки при P_II = R_y = 874 кПа исходя из схемы работы грунтового основания в виде линейно-деформируемого полупространства.
Осадка определяется традиционным методом послойного суммирования и составляет S_R = 41,6 мм, указанное значение значительно меньше предельно-рекомендуемых деформаций основания S_u = 120 мм. 
В диапазоне давлений от 874 кПа до 1670 кПа осадка вычисляется с учетом нелинейности

S=S_R·К_Н (12)

где, К_Н - коэффициент нелинейности, который определяется по формуле

Тогда общая осадка составляет

S = S_R ·K_H = 41,6·2,44 = 101,5 мм
S < S_U

Выводы:
Учет нелинейной зависимости осадки от нагрузки позволяет существенно приблизить расчетную схему грунтового основания к реальному процессу взаимодействия свай в пробитых скважинах с уширением и уплотненного грунтового основания.
В грунтах средней сжимаемости (Е=5,0÷15,0 МПа) располагающихся в активной зоне сжатия основания авторы считают обязательный учет нелинейности при расчете осадок.
В ряде случаев указанный расчет оказывается определяющим при выборе параметров свай в пробитых скважинах с уширением.

1. СП (Свод правил): 50-102-2003.      Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений.      М.: Госстрой. 2004.
2. Пособие к СНиП 2.02.01-83 по проектированию оснований зданий и сооружений. -М., Госстрой. СССР. 1986.
3. СНиП 2.02.01-83^*.  Основания зданий и сооружений. – М., 2011.
4. СП (Свод правил): 50-101-2004.      Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений.      М.: Госстрой. 2005.

Все статьи автора «Грачева Юлия Вячеславовна»

web.snauka.ru

Глухов В.С., Хрянина О.В., Глухова М.В. Модернизация метода расчета несущей способности свай в пробитых скважинах с уширением

Глухов Вячеслав Сергеевич¹, Хрянина Ольга Викторовна², Глухова Мария Вячеславовна^3
1Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, кандидат технических наук, доцент кафедры геотехники и дорожного строительства
²Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, кандидат технических наук, доцент кафедры геотехники и дорожного строительства
³Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, Аспирант кафедры геотехники и дорожного строительства

Glukhov Vyacheslav Sergeevich¹, Hryanina Olga Viktorovna², Glukhova Mariya Vyacheslavovna^3
1Penza state University of architecture and construction, Candidate of Technical Sciences, Assistant professor of geotechnics and road construction
²Penza state University of architecture and construction, Candidate of Technical Sciences, Assistant professor of geotechnics and road construction
³Penza state University of architecture and construction, Graduate student of department of geotechnics and road construction

Библиографическая ссылка на статью:
Глухов В.С., Хрянина О.В., Глухова М.В. Модернизация метода расчета несущей способности свай в пробитых скважинах с уширением // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 3. Ч. 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/03/50633 (дата обращения: 09.02.2020).

В последнее время в фундаментостроении сформировалось и успешно развивается направление – устройство фундаментов в уплотненном грунте. Одним из перспективных видов таких фундаментов считаются сваи в пробитых скважинах с уширением (СПС) [1, 2, 3]. Характерной особенностью таких свай является формирование вокруг последней значительной по объему зоны уплотненного грунта с улучшенными строительными свойствами [4, 5, 6, 7, 8]. В наибольшей степени уплотненные зоны образуются под уширением, площадь поперечного сечения которого является определяющей при оценке несущей способности сваи.
В целом несущая способность СПС складывается из несущей способности основания под нижним концом фундамента F_dR и несущей способности грунта вдоль боковой поверхности фундамента F_df [9]. В рассматриваемом случае F_dRопределяется как наименьшее из значений, полученных из трех условий (рис.1):несущей способности F_dR1 жесткого материала (щебня) уширения, сформированного втрамбовыванием;
несущей способности F_dR2 уплотненного грунтового основания под уширением; 
несущей способности F_dR3 грунта природного сложения, подстилающего уплотненное грунтовое основание.Практически в большинстве случаев определяющей является несущая способность F_dR2. Указанная несущая способность главным образом зависит от площади поперечного сечения уширения и состояния грунта уплотненной зоны.

Рис. 1. Расчетная схема сваи в пробитой скважине

Расчетная несущая способность сваи F_d определяется как сумма несущих способностей под нижним концом сваи F_dR и по ее боковой поверхности F_df по формуле

F_d = F_dR + F_df , (1)

Несущая способность F_dR1 жесткого грунтового материала (щебень), втрамбованного в дно скважин определятся по формуле

F_dR1 = γ_c · γ‘_cR ·R_c · A, (2) 

где γ_с – коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1,0;
γ’_cR – коэффициент условий работы жесткого грунтового материала уширения под нижним концом сваи, принимаемый равным 0,8 с учетом вида свай и технологии их выполнения;
R_c – расчетное сопротивление жесткого грунтового материала (щебня), в зависимости от глубины погружения нижнего конца сваи, принимаемое с повышающим коэффициентом k = 1,5, кПа;
A – площадь поперечного сечения уширенного основания из щебня по наибольшему его горизонтальному сечению определяют по формуле

А = 3,14 · r_с² , (3)

в которой радиус уширенного основания r_с рекомендуется вычислять в зависимости от объема втрамбованного жесткого материала и формы уширения по формуле

где V_c – объем втрамбованного жесткого материала, м, в дно скважины;
k – коэффициент, учитывающий форму уширения, который при втрамбовывании жесткого материала отдельными порциями высотой (1,5 – 2)d трамбовками с заостренным нижним концом принимается в виде шара (d_c = h_c) для случаев, когда ниже дна скважины залегают песчаные грунты средней плотности, для которых значение коэффициента k = 0,62.
Несущая способность F_dR2 уплотненного грунта в пределах уплотненной зоны под уширением сваи определяют по формуле

F_dR2 = γ_c · γ”_cR · R_com · A_с , (5)

где γ_c – коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1,0;
γ”_cR – коэффициент условий работы жесткого грунтового материала уширения под нижним концом сваи, принимаемый равным 0,8 с учетом вида свай и технологии их выполнения;
R_com – расчетное сопротивление уплотненного грунта под уширением, кПа;
A_с – площадь опирания на уплотненный грунт уширенного основания по наибольшему диаметру, определяемому в зависимости от объема, втрамбованного щебня в дно скважины, по формуле

А_c= 3,14 r_с², (6)

где r_c – радиус уплотненной зоны из песка под уширением набивной сваи на уровне ее наибольшего размера рекомендуется вычислять в зависимости от объема втрамбованного песка и формы уширения по [9, формула 4]
Несущая способность грунта природного сложения F_dR3, подстилающего уплотненную зону, вычисляется по формуле

F_dR3 = γ_cf γ_cR ”’ · R_и · A_com, (7)

где γ_cf – коэффициент условий работы сваи в грунте при заполнении скважины жесткой бетонной смесью и уплотнением трамбованием, принимаемый равным 0,9;
γ”’_cR – коэффициент условий работы свай под нижним концом на грунты уплотненного суглинка с учетом вида свай и технологии их выполнения, принимаемый равным 0,8;
R_и – расчетно допускаемое сопротивление грунта природного сложения, подстилающего уплотненную зону, определяемое по модернизированной формуле, исходя из указаний [10]:

где _c и _n – безразмерные коэффициенты, принимаемые соответственно в зависимости от вида грунта и от уровня ответственности сооружения согласно [10, п.5.6.2];
P_u – предельное сопротивление того же грунта, вычисляемое по формуле

R_и = N_γ ξ_γ b γ₁ + N_q ξ_q γ‘₁ d + N_c ξ_c c₁ , (9)

где N_γ, N_q, N_с — безразмерные коэффициенты несущей способности, определяемые по указаниям [10] и равные в данном примере соответственно 1,35; 3,94; 10,98;
b – ширина условного фундамента, м, определяется как 

b =2 r’_com, (10)

d – глубина заложения условного фундамента, соответствующей толщине уплотненной зоны грунта м
с₁ — расчетное значение удельного сцепления грунта, кПа;
γ₁ и γ‘₁ — расчетные значения удельного веса грунтов, кН/м³, залегающие соответственно ниже и выше подошвы фундамента.
ξ_γ , ξ_q, ξ_c – коэффициенты формы фундамента, определяемые как

ξ_γ = 1-0,25/ η; ξ_q = 1+1,5/ η ; ξ_c = 1+0,3/ η, (11)

здесь η = l/b, если η = l/b < 1, то следует принимать η = 1.
l и b — соответственно длина и ширина подошвы фундамента, м;
А_com – площадь поперечного сечения уплотненной зоны вокруг уширенного основания набивной сваи в пробитой скважине определяется по формуле

А_com= 3,14 r’_com², (12)

в которой r’_com — радиус уплотненной зоны из суглинка, на уровне ее наибольшего размера принимается равным, м

r’_com = r’ + r_cоm = 0,36+0,74 = 1,1 м, (13)

где r’ — радиус ствола сваи при заполнении скважины жестким бетоном с трамбованием, принимаемый равным r’ = 1,1· r = 1,1·(0,65/2) = 0,36 м; 
r_cоm — радиус уплотненной зоны из суглинка, м, равный 

здесь γ_c – коэффициент, учитывающий особенности взаимодействия сваи с грунтом, принимаемый равным γ_c = 0,8;
d – диаметр сваи, принимаемый равным при заполнении скважин жестким бетоном с уплотнением его пробивным снарядом 1,2 d_t = 1,2 · 0,65 = 0,78;
ρ_d – плотность грунта естественного сложения в сухом состоянии, равна 1,4 т/м³;
ρ_d.mid – среднее значение плотности уплотненного грунта (суглинок) в пределах уплотненной зоны вокруг и под уширением, принимаемое равным 1,7 т/м³

где ρ’_d.max – максимально возможная плотность уплотненного грунта вычисляемая по выражению

где S_rω – степень влажности грунтов в пределах уплотненных зон, принимаемая с учетом возможного защемления пузырьков воздуха в глинистых грунтах S_rω = 0,95, а в песчаных S_rω = 0,98; 
где ρ_s – плотность частиц грунта;
ρ_ω – плотность воды, равная ρ_ω = 10 кН/м³;
S_r – степень влажности грунта, соответствующая естественной влажности ω;
ω – влажность грунта естественного сложения, д. е.
Несущую способность F_df набивной сваи по боковой поверхности следует определять по формуле

F_df = γ_c · u · ∑γ_сf · f_i · h_i ,

где γ_с – коэффициент условий работы сваи в грунте, принятый равным 1;
u – наружный периметр поперечного сечения ствола сваи, м;
γ_cf – коэффициент условия работы грунта по боковой поверхности сваи, учитывающий влияние способа ее устройства, принимаемый равным для суглинка 0,9; 
f_i – расчетное сопротивление i-го слоя уплотненного грунта основания по боковой поверхности сваи, кПа, в пределах уплотненной зоны, принимаемое с учетом вида и способа устройства сваи при показателе текучести уплотненного грунта I_L = 0,9;
h_i – толщина i-го слоя уплотненного грунта, м соприкасающегося с боковой поверхностью сваи.
Определение несущей способностью грунта природного сложения по [10, формула 7] с учетом предельного сопротивления R_u­ позволяет выполнить расчет сваи по первой группе предельных состояний.
Традиционная методика расчета грунтового основания по второй группе предельных деформаций ведется с учетом схемы грунтового основания в виде линейно-деформируемого полупространства. Условием применения указанной схемы является не превышение давления под подошвой расчетного сопротивления R грунта природного сложения, которое определяется по [10, формула 5.5]. Если давление на грунт под подошвой уширения от расчетных нагрузок на сваю, определенных с коэффициентами перегрузок равными единице, превышает указанное сопротивление R, расчет осадки следует выполнять с учетом нелинейной зависимости осадки от давления.
Обозначенный подход к проектированию, по мнению авторов в большей мере, чем по методике в пособии [9], отражает реальные условия взаимодействия указанных свай с грунтовым основанием.

1. Крутов В.И., Когай В.К., Глухов В.С. Свайные фундаменты из набивных свай в пробитых скважинах // Основания, фундаменты и механика грунтов. М., 2010. №2. С. 10–14.
2. Глухов В.С, Хрянина О.В., Глухова М.В. Исследование влияния уширения свай в пробитых скважинах на осадку // Известия Юго-Западного государственного университета. Курск, 2011. № 5-2. С. 351a-354.
3. Глухов В.С., Хрянина О.В., Глухова М.В. Оценка несущей способности свай в пробитых скважинах по результатам динамического контроля // Актуальные проблемы проектирования и возведения зданий и сооружений с учетом энергосберегающих технологий и методов строительства: материалы II Междунар. науч.-практ. конф. Пенза: Изд-во Пенз. госуд. ун-та арх-ры и строит-ва, 2012. С.147-150.
4. Глухов В.С., Хрянина О.В., Глухова М.В. Формирование улучшенного основания фундаментов в вытрамбованных котлованах на слабых грунтах // Актуальные проблемы современного строительства: материалы Междунар. науч.-техн. конф. Пенза: Изд-во Пенз. госуд. ун-та арх-ры и строит-ва, 2013. С.70–73.
5. Глухов В.С., Хрянина О.В., Глухова М.В. Повышение несущей способности  фундаментов в вытрамбованных котлованах на слабых грунтах // Актуальные проблемы проектирования и возведения зданий и сооружений с учетом энергосберегающих технологий и методов строительства: материалы II Междунар. науч.-практ. конф. Пенза: Изд-во Пенз. госуд. ун-та арх-ры и строит-ва, 2012. С.143–147.
6. Деготьков В.В., Хрянина О.В., Глухова М.В. Фундаменты в вытрамбованных котлованах на просадочных грунтах Новосибирской области // Актуальные проблемы проектирования и возведения зданий и сооружений с учетом энергосберегающих технологий и методов строительства: материалы Междунар. науч.-практ. конф. Пенза: Изд-во Пенз. госуд. ун-та арх-ры и строит-ва, 2011. С. 106–110.
7. Глухов В.С., Хрянина О.В., Глухова М.В. К расчету грунтового основания фундаментов в вытрамбованных котлованах // Актуальные проблемы современного строительства: материалы Междунар. науч.-техн. конф. Пенза: Изд-во Пенз. госуд. ун-та арх-ры и строит-ва, 2013. С.73–76.
8. Глухов В.С, Хрянина О.В., Глухова М.В. Пути уменьшения деформаций грунтового основания фундаментов в вытрамбованных котлованах с уширением // Актуальные проблемы проектирования и возведения зданий и сооружений с учетом энергосберегающих технологий и методов строительства: материалы II Междунар. науч.-практ. конф. Пенза: Изд-во Пенз. госуд. ун-та арх-ры и строит-ва, 2012. С. 150–152.
9. Крутов В.И., Когай В.К., Попсуенко И.К., Глухов В.С., Арутюнов И.С. Проектирование и устройство свайных фундаментов и упрочненных оснований из набивных свай в пробитых скважинах: практ. пособие. Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та архит. и строит-ва, 2011. 100 с.
10. СП 50-101-2004. Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений. М., 2005.

Все статьи автора «Хрянина Ольга Викторовна»

web.snauka.ru

СТО 86621964-002-2013 Фундаменты свайные из забивных свай. Общие положения проектирования с учетом особенностей грунтов Красноярского края / 86621964 002 2013

files.stroyinf.ru

Фундаменты в вытрамбованных котлованах

В последнее время сформировалось и успешно развивается новое направление в строительстве на просадочных грунтах — устройство фундаментов в уплотненном грунте. Особенность его состоит в том, что в процессе устройства фундаментов под подошвой и вокруг их боковых граней создается уплотненный непросадочный грунт повышенной прочности и несущей способности. Нагрузка от фундаментов по подошве и боковым стенкам передается вначале на уплотненный грунт, а затем на грунты природного сложения, благодаря чему достигается более высокая несущая способность фундаментов.

К новому направлению устройства фундаментов относятся забивные призматические и особенно пирамидальные сваи, забивные блоки, набивные сваи в пробитых скважинах, виброштампованные сваи и главными представителями этого направления являются фундаменты в вытрамбованным котлованах.

Сущность метода устройства фундаментов в вытрамбованных котлованах состоит в том, что котлованы под отдельные фундаменты не отрываются, а вытрамбовываются на необходимую глубину с последующим заполнением вытрамбованного котлована бетоном враспор или реже установкой сборного элемента. Для повышения несущей способности грунтов под фундаментами в дно вытрамбованного котлована втрамбовывается порциями жесткий грунтовой материал (щебень, песчано-гравийная смесь, крупный песок и т. п.).

. Вытрамбовывание котлованов производится после планировки застраиваемого участка с отметки основания пола. Благодаря сочетанию в одном процессе, уплотнения грунта и образования котлована резко сокращается (в 3—6 раз) объем земляных работ, связанных с отрывкой и обратной засыпкой котлованов, а при бетонировании фундаментов в распор практически полностью исключаются опалубочные работы. Наличие уплотненной зоны под котлованом и вокруг его наклонных боковых стенок позволяет существенно снизить размеры фундаментов. В результате этого применение методов устройства фундаментов в вытрамбованных котлованах по сравнению с обычными столбчатыми и ленточными фундаментами, а также свайными позволяет существенно снизить расход бетона, металла, стоимость и трудоемкость работ по устройству их.

Для вытрамбовывания котлованов используют краны-экскаваторы, тракторы с навесным оборудованием, включающим направляющую штангу, каретку и трамбовку. Направляющая штанга длиной 8—12 м обеспечивает вертикальность падения трамбовки в одно место. Трамбовку изготавливают по форме будущего котлована. В плане она может быть квадратной, прямоугольной, шестигранной высотой от 1 до 3,5 м. Каретка обеспечивает скольжение трамбовки по направляющей штанге.

Вытрамбовывание котлованов производят путем сбрасывания трамбовки по направляющей штанге с высоты 4—8 м в одно место. Для вытрамбовывания котлованов под обычные столбчатые фундаменты (без уширения основания) на глубину 1 м требуется 10—16 ударов, или 2—4 мин, а котлованов глубиной до 3 м с уширенным основанием с учетом втрамбовывания в дно жесткого материала — около 40—60 ударов, т. е. 10—20 мин.

Рис. 57. Основные виды фундаментов в вытрамбованных котлованах: а — столбчатый без уширения; б — с уширенным основанием; в — разрез и план ленточного прерывистого; 1 — стакан для установки колонны; 2 — фундамент; 3 — уплотненна» зона; 4 — вытрамбованный жесткий грунтовый материал.

Разработаны и успешно применяются методы устройства в вытрамбованных котлованах столбчатых фундаментов без уширения основания; с уширенным основанием, получаемым путем втрамбовывания в грунт жесткого грунтового материала; ленточных прерывистых (рис. 57). Кроме этого, проводятся работы по разработке конструкций и методов устройства фундаментов с несущим слоем, создаваемым путем втрамбовывания под фундаментом и вокруг него жесткого грунтового материала с повышенной прочностью, сборных фундаментов с уширенным основанием, арочных фундаментов под несущие стены и др.

В зависимости от особенностей грунтовых условий фундаменты в вытрамбованных котлованах применяются: на просадочных лессовых, покровных глинистых, насыпных глинистых  грунтах. В отдельных случаях возможно применение фундаментов в вытрамбованных котлованах: в супесях, а также в мелких и пылеватых песках; в плотных глинистых грунтах с объемной массой скелета более 1,65 т/м³; в грунтах со степенью влажности более G>0,75;
На просадочных грунтах со II типом грунтовых условий фундаменты в вытрамбованных котлованах допускается применять при условии, если суммарная величина просадки грунта от собственной массы и осадки фундамента от его нагрузки не превышает предельно допустимых величин для проектируемых зданий и сооружений.

Исходя из конструктивных особенностей проектируемых зданий и сооружений столбчатые фундаменты в вытрамбованных котлованах целесообразно применять для каркасных промышленных, гражданских и сельскохозяйственных зданий при вертикальной нагрузке на них до 2000 кН; ленточные прерывистые фундаменты — для бескаркасных жилых и промышленных зданий при нагрузке до 300 кН/м.

www.stroitelstvo-new.ru

Свайный фундамент — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Свайный фундамент — тип фундамента, спроектированный и построенный с совместной работой свай, в котором сваи воспринимают полностью или частично нагрузки от подземной и/или надземной части здания или сооружения и передают их на грунт. Свайные фундаменты позволяют снизить стоимость устройства подземной части здания, которое составляет до 25 % от общей стоимости строительства объекта, и применяются обычно в случаях, если грунты основания являются насыпью большой мощности, илистыми отложениями, связными грунтами в текучем и текуче-пластичном состоянии и т. д.^[1]

Применение свайных фундаментов и расположение свай под ними[править | править код]

Свайные фундаменты проектируются на основе и с учётом^{[~ 1]}:

• результатов инженерных изысканий для строительства;
• сведений о сейсмичности района строительства;
• данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения и условия их эксплуатации;
• нагрузок, действующих на фундаменты;
• условий существующей застройки и влияния на неё нового строительства;
• экологических требований;
• технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений;
• геоподосновой или инженерной цифровой модели местности (ИЦММ) с отображением подземных и надземных сооружений и коммуникаций;
• технических условий, выданных всеми уполномоченными заинтересованными организациями.

Сваи могут располагаться с переменным или с постоянным в плане шагом^{[~ 2]}.

Сваи применяются для прорезки залегающих с поверхности слабых слоёв грунта и передачи действующих нагрузок на лежащие ниже слои грунта, обладающие более высокими механическими показателями^{[~ 3]}.

Свайные фундаменты глубокого заложения^[en] используются, если:

1. грунты основания с достаточной несущей способностью расположены значительно ниже отметки поверхности;
2. строение очень тяжёлое (небоскрёб, мост) и увеличение размеров фундаментов нецелесообразно по экономическим, практическим и другим причинам.

Сваи могут располагаться как по одной (односвайный фундамент), так и кучно на расстоянии друг от друга в (3-8)d, где d — диаметр или сторона сваи, работая совместно в количестве 3—9 штук, образуя «свайный куст», при большем количестве — «свайное поле».

Односвайные фундаменты с нагрузкой на фундамент до 75 т эффективны в прочных грунтах^{[~ 4]}.

Сваи применяются совместно с отдельными столбчатыми фундаментами, ленточными фундаментами, с ростверками, в качестве которых могут служить небольшие плиты или перекрёстные ленты, и с плитам. Сваи совместно с плитами образуют так называемый комбинированный свайно-плитный фундамент (КСПФ), он сочетает сопротивление любых типов свай и плиты, применяется для уменьшения общей и неравномерной осадки зданий и сооружений^{[~ 2]}. Сваи могут располагаться с переменным или с постоянным в плане шагом^{[~ 2]}.

Свайные фундаменты сооружений, возводимых на вечномёрзлых грунтах[править | править код]

Свайные фундаменты сооружений, возводимых на вечномёрзлых грунтах.

Опоры сооружений, возводимых на континентальном шельфе[править | править код]

Опоры морских нефтепромысловых и других сооружений, возводимых на шельфе и континентальном шельфе России сооружаются по типу свайного фундамента.

Расчет свайных фундаментов (как и свай) по деформациям производится исходя из условия, что осадка здания должна быть менее нормативного предельно допустимого значения, при этом используется метод послойного суммирования, при котором осадка грунта под действием нагрузки от сооружения определяется как сумма осадок элементарных слоёв грунта такой толщины, для которых можно без большой погрешности принять при расчётах средние значения действующих напряжений и средние значения коэффициентов, характеризующих эти грунты^[1]. Недостаток данного метода — отсутствие взаимного влияния свай в кусте^[1].

Сноски

1. ↑ СП 24.13330.2011, Раздел 4 «Общие положения», п. 4.1.
2. ↑ ^{1 2 3} СП 24.13330.2011, Раздел 7.4 «Расчет свай, свайных и комбинированных свайно-плитных фундаментов по деформациям», п. 7.4.10.
3. ↑ СП 24.13330.2011, Пункт 4.1.
4. ↑ Руководство по выбору проектных решений фундаментов, Раздел «Свайные фундаменты». § «Промышленное строительство», с. 23.

Источники

1. ↑ ^{1 2 3} Мельников В. А. и др. «Сравнительный анализ методик расчета осадки свайных фундаментов».

Нормативная[править | править код]

Стандарт организации

• . СТО НОСТРОЙ 2.29.108-2013 // Мостовые сооружения. Устройство фундаментов мостов. Часть 2. Устройство свайных фундаментов (с Изменением N 1, с Поправкой). — 2013.
• . СТО 36554501-054-2017 // Проектирование и устройство свайных фундаментов с противопучинной оболочкой ОСПТ «Reline». — М.: ОАО «НИЦ «Строительство», 2017.
• . СТО 36554501-018-2009 // Проектирование и устройство свайных фундаментов и упрочненных оснований из набивных свай в пробитых скважинах. — ОАО «НИЦ «Строительство», 2009.

Свод правил

• СП 24.13330.2011 // Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85 / Институт АО «НИЦ «Строительство» (НИИОСП имени Н. М. Герсеванова). — М., 2011.
• СП 45.13330.2017 Земляные сооружения, основания и фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 3.02.01-87.
• СП 50-102-2003 // Проектирование и устройство свайных фундаментов. — М.: ГУП НИИОСП имени Н. М. Герсеванова, 2003.
• СП 412.1325800.2018 // Конструкции фундаментов высотных зданий и сооружений. Правила производства работ. — Внесено ТК 465 «Строительство», выполнено ОАО «НИЦ «Строительство», 2018.

Ведомственные строительные нормы

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

Другое

• Руководство по проектированию свайных фундаментов.
• Руководство // по выбору проектных решений фундаментов. — М.: Стройиздат; ГУП НИИОСП имени Н. М. Герсеванова, НИИЭС, ЦНИИПроект Госстроя СССР, 1984. — 193 с. — 40 000 экз.
• Рекомендации // по применению полых конических свай повышенной несущей способности. В развитии требований СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты». — Пермский государственный технический университет при участии ГУП НИИОСП имени Н. М. Герсеванова, 1995.
• Рекомендации по устройству свайных фундаментов в вечномерзлых грунтах.
• Руководство // по проектированию свайных фундаментов. — М.: Издательство литературы по строительству (ГУП «НИИ оснований и подземных сооружений» Госстроя СССР), 1971.
• Пособие по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.03.01-84) // . — 1984.
• Пособие по проектированию свайных фундаментов из забивных свай. ГУП «НИИ оснований и подземных сооружений» Госстроя СССР. — М.: Стройиздат, 1965.
• ТР 100-99 // Технические рекомендации по устройству фундаментов из буронабивных свай в условиях существующей застройки / ГУП «НИИМосстрой» при участии ГУ «Мосстройлицензия» и Управления развития генплана. — М., 1999. — 22 с. — 100 экз.
• Справочник базовых цен на проектные работы для строительства. Заглубленные сооружения и конструкции, водопонижение, противооползневые сооружения и мероприятия, свайные фундаменты.

Техническая[править | править код]

ru.wikipedia.org

Методические рекомендации «Методические рекомендации по применению буроинъекционных свай»

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
по применению буроинъекционных свай

Аннотация

«Методические рекомендации» предназначены для инженеров проектировщиков и линейного инженерного персонала специализированных производственных организаций. Их основной целью является помощь инженеру-проектировщику и строителю в выборе наиболее рационального принципа проектирования и способа производства работ по усилению грунтов основания и фундаментов инъекционными методами, включая способы укрепительной цементации и буроинъекционных свай, в конкретных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях с учетом вида, типа и конструктивных особенностей реконструируемых зданий и сооружений. Кроме того, в «Рекомендациях» рассматриваются различные возможности усиления инъекционными способами несущих конструкций реконструируемых объектов включая стены, колонны и столбы, своды и другие конструкции, а также выполнение инъекционной горизонтальной гидроизоляции существующих зданий и сооружений.

«Методические рекомендации» разработаны на базе и в развитие действующих глав СНиП и «Руководств» к ним (положениями которых следует руководствоваться при проектировании, производстве и приемке работ по усилению грунтов основания и фундаментов инъекционными способами).

«Методические рекомендации» разработаны А.И. Егоровым при участии ведущих специалистов НПФ «Реставратор G3R» В.Я. Юдиной и Муштай И.А. Части 2.4-2.7 Главы 2 подготовлены д.т.н., проф. В.М. Улицким (С.Петербургский арх.-строительный университет).

Настоящее издание «Методических рекомендаций» является третьим, дополненным и частично переработанным изданием "Методических Рекомендаций", разработанных Егоровым А.И. в институте "Спецпроектреставрация" Министерства Культуры РСФСР в 1984 году и второго издания, подготовленного в фирме «Восстановление» в 1997 году.

Содержание

files.stroyinf.ru

Свайные фундаменты в просадочных грунтах

Особенности применения свайных фундаментов в просадочных грунтах связаны с учетом механизма деформирования, закономерностей развития просадочных деформаций, взаимодействия свай с окружающим просадочным грунтом при просадке его от собственного веса.

Свайные фундаменты в просадочных грунтах применяются, как правило, при возможном их замачивании и, следовательно, расчетным состоянием оснований по влажности при проектировании свайных фундаментов является полное водонасыщёние грунта. Вследствие снижения прочностных характеристик и повышения сжимаемости просадочных грунтов при их замачивании несущая способность свай в значительной мере зависит от влажности грунтов и при повышении ее существенно снижается, что должно учитываться при определении несущей способности свай.

Несущую способность свай в просадочных грунтах определяют, как правило, путем статических испытаний их вертикальной вдавливающей и, при необходимости, горизонтальной нагрузкой в условиях полного водонасыщения грунтов. Возможно также определение несущей способности свай по результатам статического зондирования с определением сопротивления грунтов конусу зонда и по боковой поверхности при полном их водонасыщении.

Следует отметить, что часто применяемые в обычных грунтовых условиях динамические испытания свай могут быть использованы для определения их несущей способности в просадочных грунтах только после полного их водонасыщения.

При определении несущей способности свай расчетным путем, как отмечалось ранее, в просадочных грунтах I типа учитывается расчетное сопротивление по боковой поверхности свай, а в грунтах II типа оно в виде сил нагружающего трения входит в дополнительную нагрузку на сваю. Кроме этого, на просадочных грунтах со II типом грунтовых условий в качестве дополнительных воздействий на сваи должны учитываться горизонтальные давления, возникающие при горизонтальных перемещениях грунтов при просадке их от собственного веса.

В просадочных грунтах наиболее целесообразно применять забивные и особенно конические и пирамидальные сваи, а также набивные сваи в пробитых скважинах или полученных путем уплотнения грунта взрывами удлиненных зарядов, набивные и др. сваи с уширениями, создаваемыми путем втрамбовывания в дно скважины жесткого бетона. При устройстве или погружении этих видов свай вокруг них и в основании образуется уплотненный слой непросадочного грунта, в результате чего повышается несущая способность свай. В просадочных грунтах II типа наличие уплотненного слоя способствует снижению сил нагружающего трения на сваи.

Для обеспечения необходимой и достаточно высокой несущей способности сваи должны полностью прорезать просадочные грунты и опираться в подстилающие слои повышенной плотности и несущей способности. С этой целью в просадочных грунтах со II типом грунтовых условий при отсутствии близко расположенных подстилающих грунтов повышенной несущей способности нижние концы свай, особенно буронабивных, необходимо опирать на глинистые грунты с объемной массой скелета не менее 1,62—1,65 т/м³.

Неполная прорезка просадочных грунтов сваями, как отмечалось ранее, допускается лишь на площадках с I типом грунтовых условий по просадочности в случаях, если суммарные величины осадок и просадок фундаментов как по абсолютной величине, так и по степени их неравномерности не превышают предельно допустимых для зданий и сооружений величин. Это условие обычно обеспечивается для сравнительно легких зданий с небольшими нагрузками на фундаменты и в малопросадочных грунтах с величиной начального просадочного давления более 0,15—0,2 МПа.

В связи с тем что просадочные грунты обычно имеют низкую влажность и высокую прочность, погружение забивных свай в них сопряжено со значительными трудностями и должно выполняться через лидерные скважины. В то же время высокая прочность и связность просадочного грунта создают благоприятные условия для устройства буронабивных свай, так как проходка скважин и бетонирование свай могут выполняться «насухо» и без обсадных труб, т. е. по наиболее простой технологии производства работ.

Свайные фундаменты в просадочных грунтах наиболее целесообразно применять для тяжелых зданий и сооружений с большими нагрузками на фундаменты, а также для сравнительно легких каркасных зданий, когда представляется возможность выполнить под колонну одну сваю. В последнем случае весьма эффективно устройство ростверков в вытрамбованных котлованах, что одновременно приводит к значительному повышению несущей способности сваи на горизонтальные и вертикальные нагрузки. По грунтовым условиям свайные фундаменты оказываются наиболее целесообразными при залегании ниже просадочных грунтов подстилающих слоев с высокой несущей способностью (гравия, плотного крупного среднего песка, плотного сцементированного глинистого грунта и т. п.).

www.stroitelstvo-new.ru

Смотрите также

• 
  Бурение скважин сланцы
• 
  Основная функция буровой жидкости в процессе бурения скважины
• 
  Безамбарное бурение нефтяных скважин
• 
  Договор на обустройство скважины
• 
  Горизонтальное бурение скважин на воду
• 
  Бурение скважин на воду черкесск
• 
  Фильтры механической очистки воды из скважины
• 
  Бурение промышленной скважины на воду
• 
  Геологоразведочное бурение компании
• 
  Лубрикатор на скважине
• 
  Проверить глубину скважины