Метелюк - Сваи и свайные фундаменты. Справочное пособие

В книге содержится справочные сведении по расчету, проектированию и устройству свай и свайных фундаментов различных видов, применяемых в Промышленном и гражданском строительстве. Приведены классификации, номенклатура, характеристика свай, физико-механические свойства грунтов и методы определения несущей способности свай; рассматриваются технические решения свайных фундаментов и даны рекомендаций по выбору их оптимальных параметров. Изложены справочные данные по производству работ и современным видам оборудования для устройства свай.

Книга предназначена для инженерно-технических работников  проектных и строительных организаций.

Нормативные данные приведены по состоянию на 1 декабря 1976 г.

 

Раздел I. КОНСТРУКЦИИ СВАЙ И ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

Глава 1. КОНСТРУКЦИИ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ СВАЙ

Типы свай

Сваи, применяемые в массовом строительстве (промышленном, гражданском, жилищном), в соответствии со СНиП 11-Б.5—67* разделены на следующие типы:

сваи забивные железобетонные и деревянные;

сваи набивные бетонные и железобетонные;

сваи-оболочки железобетонные;

сван винтовые со стальным или железобетонным стволом.

Указанные типы свай могут быть классифицированы по характеру работы в грунте, технологическим (способ изготовления) и конструктивным признакам и по расчетной схеме. По характеру работы в грунте различают сваи-стойки и висячие сваи. К сваям- стойкам относятся сван, прорезающие слабые грунты н передающие нагрузку нижним концом на практически несжимаемые грунты. К висячим сваям относятся сваи, погружаемые в сжимаемые грунты и передающие нагрузку на грунт боковой поверхностью и нижним концом.

По способу изготовления различают сван забивные и набивные. Забивные сван изготавливают в заводских условиях и на полигонах; готовые изделия доставляют на строительную площадку и погружают на месте строительства в заданных точках с помощью молотов и вибровдавливающих агрегатов.

Набивные сваи изготавливают непосредственно на строительной площадке в заранее подготовленных скважинах. Набивные сваи по способу изготовления разделяют на следующие виды:

буронабивные, изготовляемые с предварительным бурением скважин под  глинистым раствором или бурением скважин диаметром до 600 мм сухим способом (в необходимых случаях с обсадкой) с последующей установкой в них инвентарных бетоноподающих труб, извлекаемых по мере укладки бетонной смеси в скважину;

буронабивные с уширенной питой, изготовляемые аналогично предыдущему виду свай, с устройством в нижней части ствола уширения, образуемого путем разбуривания скважины специальным механизмом;

набивные частотрамбованные, изготовляемые путем предварительной забивки инвентарных труб с башмаком, оставляемым в грунте, с последующим заполнением этих труб бетонной смесью и ее трамбованием.

По конструктивным признакам сван классифицируются; по форме поперечного сечения — квадратные, круглые, прямоугольные, треугольные, трапецеидальные, трубчатые, переменного поперечного сечения (сваи с профилированной боковой поверхностью и т. п.); по длине — цельные и составные (из отдельных секций); по материалу ствола — железобетонные, бетонные, металлические, деревянные, грунтобетонные, комбинированные (например, стальная или асбестоцементная оболочка, заполненная бетоном и т. п.), при этом ствол сван — сплошной или пустотелый; по способу армирования — с ненапрягаемой продольной арматурой, круглой или периодического профили, предварительно напряженной стержневой, проволочной или прядевой арматурой, с поперечным армированием ствола либо без него. Продольная рабочая арматура в свае может быть расположена по углам или по периметру сечении; сваи могут иметь центральное армирование одним предварительно напряженным стержнем в центре ствола или пирамидальное — в голове стержни расположены по периметру сечения и сходятся в пучок в острие сваи; по конструкции нижнего конца — сваи с острым или тупым концом, с закрытым или открытым нижним концом (для полых свай), с уширением в одном или в нескольких уровнях. Уширение может быть образовано разбуриванием полости, вытрамбованием тяжелыми трамбовками, раскрытием специального наконечника (сваи с лучевидной пятой), взрывом (камуфлетные уширении).

По расчетной схеме сваи подразделяют на жесткие, или короткие, изгибом которых можно пренебречь, и конечной жесткости (средней жесткости и гибкие), или длинные, для которых необходим учет влияния изгиба. При выборе типа и конструкции свай следует руководствоваться  Рекомендациями Госстроя СССР по применению свай различных конструкций [20], требованиями главы СНиП П-Б.Б—67* с учетом указаний, приведенных в рабочих чертежах типовых конструкции свай (серии 1.011-6; 1.011-5; 1.0П-Зм; 1.821-1), а также требовании соответствующих нормативно-инструктивных документов для свай индивидуального применения [2—6,19, 24, 28—30J.

Забивные сваи.

Типовые конструкции свай. В качестве типовых утверждены железобетонные забивные сваи различных конструкций. Типы, марки, основные размеры, технические требования к сваям, правила приемки, методы испытаний, маркировка, правила транспортирования и хранения свай, а также допускаемые отклонения от размеров и формы свай приведены в ГОСТ 19804—74 и ГОСТ 17382—72. Рабочие чертежи свай, данные о воспринимаемых усилиях, расходе материалов  приведены в альбомах типовых изделий серии 1.011-6 (вып. 1), 1.011-Зм (вып. 1,2), 1.011-5, 1.821-1.

Сваи забивные железобетонные квадратного сечения (серия 1.011-6)  различают трех типов:

сплошные с поперечным армированием ствола с ненапрягаемой и напрягаемой стержневой арматурой и напрягаемой проволочной и прядевой арматурой; сплошные без поперечного армирования ствола с напрягаемой стержневой, проволочной и прядевой арматурой, располагаемой в центре сечения сваи; с круглой полостью с ненапрягаемой стержневой и напрягаемой проволочной арматурой.

Согласно техническим требованиям в качестве крупного заполнителя для  бетона свай применяют фракционированный щебень из естественного камня и гравия по ГОСТ 10268—70*; размер фракций Должен быть не более, мм: 40 — для свай сплошных квадратного сечения, 20 — Для .свай квадратного сечения с круглой полостью.

Допускается применение свай сплошных квадратного сечении из бетона с гравийным заполнителем по согласованию с авторами проекта свайных фундаментов при следующих условиях:

длина свай не превышает 12 м;

сваи прорезают рыхлые пески, суглинки и глины текучей и тенучепластичной консистенции, илы и торфы.

Сваи сплошные с поперечным армированием ствола (рис. 1-1, табл. 1.1) рекомендуется применять для свайных фундаментов любых зданий и сооружений. При наличии соответствующей производственной базы предпочтительнее использовать предварительно напряженные сваи, обладающие повышенной трещиностойкостью. Применение этих свай, армированных высокопрочной проволокой и семи проволочными прядями, позволяет снизить расход стали на 50% (в натуральном весе) по сравнению со сваями без предварительного напряжении.

По грунтовым условиям сваи сплошные с поперечным армированием ствола  разрешается применять при прорезании всех видов сжимаемых грунтов, за исключением случаев, когда сван необходимо погружать через насыпь с непробиваемыми включениями в виде остатков разрушенных каменных, бетонных, железобетонных конструкций н т. п., или когда требуется проходка слоев грунта природного сложения в виде твердых глинистых грунтов, слоев с валунами и т. п., а также вечномерзлых грунтов. Допускается применять указанные сваи при строительстве на пластичномерзлых грунтах северных районов, если длина свай не превышает номенклатурную.

Грунты под остриями свай могут быть всех видов, за исключением  вечномерзлых.

Не рекомендуется применять сван сплошные с поперечным армированием ствола, если по грунтовым условиям длина свай должна быть больше, чем принято по ГОСТ 19804—74; вблизи существующих зданий с несущими конструкциями, не обладающими необходимой прочностью при сотрясениях от забивки, а также вблизи зданий с оборудованием, не допускающим сотрясений; при резком колебании отметок залегания плотных грунтов несущего слоя в пределах площади застраиваемого здании, что может вызвать непроизводительные потери железобетона из-за недопогружения свай до проектных отметок и срубки верхних концов.

Сван сплошные без поперечного армирования ствола (рис. 1.2, табл. 1.2) рекомендуется применять для свайных фундаментов зданий и сооружений, в которых сваи погружены на всю глубину в грунт или выступают над его поверхностью на высоту не более 2 м (выступающие часто расположены внутри помещения с положительными расчетными температурами) и на сваи не передаются растягивающие усилии.

По грунтовым условиям сваи сплошные без поперечного армировании ствола рекомендуется применять при прорезании следующих видов грунтов, за исключением вечномерзлых: пески средней плотности и рыхлые; супеси пластичные  и текучие ; суглинки и глины тугопластичные, мягкопластичные, текучепластичные и текучие. Для свай длиной до 9 м допускается прорезание прослоек других видов сжимаемых грунтов толщиной до 0,5 м. Погружать сваи рекомендуется забивкой и  вдавливанием, применение вибропогружения не допускается.

В мерзлый слой грунта (сезонно промерзающий) сваи следует погружать с предварительным бурением лидирующей скважины на глубину мерзлого слоя.

Грунты под острием сваи могут быть всех видов, за исключением скальных, крупнообломочных и вечномерзлых. Сваи длиной до 9 ж допускается опирать также на аргиллиты, алевролиты, алевриты и дресвяные грунты.

Запрещается применять сваи сплошные без поперечного армирования ствола в районах вечной мерзлоты; при сейсмичности более 6 баллов для зданий, в которых сваи выступают над поверхностью грунта, за исключением вышеуказанных случаев; в зданиях и сооружениях, от которых на сваи могут быть переданы горизонтальные нагрузки.

Применение забивных предварительно напряженных железобетонных свай без поперечного армирования позволяет снизить расход стали по сравнению с  соответствующими предварительно напряженными сваями, имеющими поперечное армирование, примерно на 20%, а по сравнению со сваями без предварительного напряжения —до 7Q%, при этом отсутствие в сваях поперечной арматуры  упрощает арматурные работы при изготовлении свай.

Забивные железобетонные сваи квадратного сечения с круглой полостью (рис. 1.3, табл. 1.3) рекомендуется применять для свайных фундаментов любых зданий и сооружений, кроме гидротехнических. По грунтовым и конструктивным условиям сваи с круглой полостью применяют аналогично сваям сплошным без поперечного армирования ствола.

Внутреннюю полость свай можно не заполнять в том случае, если сваи погружены на всю глубину в грунт и уровень грунтовых вод находится ниже глубины промерзания грунта или если сваи  расположены под помещениями с положительными расчетными температурами воздуха. В период строительства, когда сваи с круглой полостью погружены и остаются открытыми на зимнее время, головы свай и грунт возле них необходимо утеплить опилками, шлаковатой и пр.

Железобетонные полые круглые сваи и сваи-оболочки (серия 1.011-5) разработаны диаметром 400, 500, 600 и 800 мм — для свай, 1000, 1200 и 1600 мм — для свай-оболочек (рис. 1.4).

Цельные сваи длиной от 4 до 12 м с шагом по длине 1 ж изготовляют с открытым нижним концом (табл. 1.4) и с металлическим наконечником (табл. 1.5); цельные сваи-оболочки имеют длину от б до 12 ж с (нагом по длине 1 м (табл. 1.6).

Составные сваи (табл. 1.7, 1.8) и сваи-оболочки (табл. 1.9, 1.10) могут быть со сварным или с болтовым стыком (рис. 1.4, е, г). Для составных свай предусмотрена секции с наконечником.

2. Секции свай-оболочек поднимают за торцы. Максимальная длина составных свай-оболочек равна 48 м независимо от их диаметра. Железобетонные полые круглые сваи и сваи-оболочки рекомендуется применять для свайных фундаментов зданий и сооружений в районах с сейсмичностью 7 баллов и выше; при передаче на сваи и сваи-оболочки горизонтальной нагрузки, превышающей 3 тс; ври строительстве на слабых грунтах, мощность которых не превышает 45 м (при общей длине сван, сваи-оболочки 48 ж), учитывая необходимость заглубления в несущий слой грунта и заделки в ростверк.

Полые круглые сваи с наконечником следует применять там, где необходимо прорезать сваями слабые грунты и заглубить сван в пески средней плотности, глины и суглинки тугопластичной  и мягкопластичной консистенции. В вечномерзлых грунтах не применяются. Погружение свай может осуществляться молотами и вибропогружателями, свай-оболочек — вибропогружателями. Погружение полых круглых свай и свай-оболочек в несвязные грунты может осуществляться с помощью подмыва через полость.

Сваи-колонны (серия 1.821-1) разработаны квадратного сечения размерами 200 X 20G и 300 X 300 мм с двусторонними консолями (рис. 1.5, табл. 1.11). Консоли увеличивают несущую способность сваи-колонны по грунту, служат для опирания цокольных балок под наружные стены. Применение их  упрощает технологию погружения сваи-колонны до проектной отметки. Для свай сечением 200 X 200 мм разработан вариант сборной консоли.

Номенклатурой типовых свай-колонн  предусмотрено 22 типоразмера их, отличающихся сечением ствола, армированием и отношением общей длины к верхней надконсольной части.

Ствол сваи-колонны армируют 

...