Лекция 6. Проектирование и расчет свайных фундаментов

1. Классификация свайных фундаментов. В соответствии с классификацией СНиП 2.02.03-85 свайные фундаменты классифицируются по следующим признакам: по способу заглубления в грунт; по условиям взаимодействия с грунтом; по материалу конструкции сваи.

По способу заглубления в грунт различают следующие виды свай (рис. 6.1): забивные, погружаемые в грунт без его выемки с помощью молотов, вибропогружателей, вибровдавливающих и вдавливающих устройств; набивные сваи, устраиваемые в пробитых скважинах или в скважинах, образованных в результате принудительного вытеснения (отжатия) грунта; буровые, устраиваемые в пробуренных скважинах путем их бетонирования или размещения в них сборных элементов; винтовые сваи.

а) б) 3 в)

2 4 5

Рис. 6.1. Классификация свайных фундаментов по способу заглубления в грунт: а – забивные; б – набивные; в – буровые; 1 – погружающее устройство (молот, вибропогружатель, вибровдавливающее устройство и т.п.); 2 – забивная свая;

3 – извлекаемая забивная свая; 4 – пробитая скважина; 5 – бетон замоноличивания скважины; 6 – уплотнённая зона грунта.

По условиям взаимодействия сваи с грунтом различают (рис. 6.2): сваи – стойки и висячие сваи. Сваи – стойки рассматриваются как столбы, опертые на прочное основание. При этом силами трения по боковым поверхностям свай, как правило, пренебрегают. К прочным основаниям относятся: скальные грунты; крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем; глины твердые в состоянии полного водонасыщения

(Wsat < Wp) с модулем деформации более 50 МПа. К висячим сваям относятся сваи всех видов, опирающиеся на сжимаемые грунты и передающие нагрузку

а) N

б) N

ИГЭ-1

ИГЭ-2 ИГЭ-3

ИГЭ-1

f

ИГЭ-2

R

ИГЭ-3

R

Рис. 6.2. Классификация свайных фундаментов по схеме взаимодействия с основанием: а – висячая свая; б – свая-стойка; ИГЭ-1, ИГЭ-2 – инженерно– геологический слой; ИГЭ-3 – прочное основание – скальный грунт, крупнообломочный грунт с песчаным заполнителем и т.п.

на основание боковой поверхностью и нижним концом.

По материалу конструкции сваи различают: бетонные сваи: железобетонные сваи; каменные сваи – столбы; стальные сваи и деревянные сваи.

Все перечисленные выше виды свай имеют внутреннюю классификацию второго уровня. В соответствии с классификацией второго уровня забивные сваи подразделяются на такие виды: по способу армирования – с ненапрягаемой продольной арматурой с поперечным армированием и с напрягаемой продольной арматурой с поперечным армированием или без него; по форме поперечного сечения (рис. 6.3 а) – квадратные, прямоугольные, тавровые, двутавровые, квадратные с круглой полостью, полые круглого сечения; по форме продольного сечения (рис. 6.3 б) – призматические, цилиндрические, с наклонными боковыми гранями (пирамидальные, трапецеидальные, ромбовидные); по конструктивным особенностям – целые и составные; по конструкции нижнего конца (рис. 6.3 в) – с заостренным концом, с плоским нижним концом, полые сваи с открытым или закрытым нижним концом, камуфлетные сваи. Камуфлетными называют сваи с объемным (булавовидным) уширением нижнего конца, получаемым путем заполнения бетоном полости в основании сваи, образованной направленным взрывом камуфлетного заряда. Камуфлетные

сваи должны быть полого сечения с закрытым концом. После устройства камуфлетного уширения тело сваи, как правило, омоноличивается.

а)

б) 1 1 2 2

3 3 5 5 7 7

1 1 2 2 4

4 6 6 8 8

по 1-1 по2-2 по 3-3

по 5-5

по 7-7

6 7 8

в)

по 4-4

по 6-6

по 8-8

Рис. 6.3. Классификация забивных свай по геометрическим параметрам:

а – по форме поперечного сечения (квадратные, круглые, прямоугольные, тавровые и т.п.); б – по форме продольного сечения; в – по конструкции режущего ножа; 1 – призматическая; 2 – цилиндрическая; 3 – пирамидальная; 4 – трапецеидальная; 5 – ромбовидная; 6 – заострённый нож; 7 – плоский; 8 – открытый полый; 9 – закрытый полый; 10 – металлический наконечник; 11 – камуфлетное уширение.

Набивные сваи классифицируют на следующие виды (рис. 6.4): набивные, устраиваемые погружением инвентарных труб, нижний конец которых закрыт оставляемым башмаком или бетонной пробкой, с последующим извлечением этих труб и заполнением скважины бетоном (свая Франко); набивные виброштампованные, устраиваемые в пробитых скважинах путем заполнения скважины жесткой бетонной смесью, уплотняемой виброштампом в форме трубы с заостренным концом; набивные в выштампованном ложе, устраиваемые путем выштамповки в грунте скважины пирамидального или конического продольного сечения с последующим заполнением ее бетоном, например, фундаменты в вытрамбованных котлованах.

а) б) в)

5 5 4

4 8

1 6

3 6

Рис. 6.4. Классификация набивных свай по технологии изготовления:

а – с извлекаемой обсадной трубой, например, свая "Франко";

б – виброштампованная; в – в выштампованном ложе (вытрамбованном котловане); 1 – пробитая скважина; 2 – извлекаемая инвентарная труба; 3 – бетонная пробка;

4 – бетон замоноличивания; 5 – штамп (виброштамп); 6 – зона уплотнённого грунта; 7 – выштампованное ложе (вытрамбованный котлован); 8 – вытрамбованный щебень.

Буровые сваи классифицируют на следующие виды (рис. 6.5): буронабивные сплошного поперечного сечения с уширением или без него, бетонируемые в пробуренных скважинах без крепления стенок (плотные грунты, отсутствие грунтовых вод) или с креплением стенок бентонитовым (глиняным) раствором или с помощью извлекаемых обсадных труб (ниже уровня грунтовых вод); буровые полые круглого сечения, устраиваемые с помощью многосекционного вибросердечника; буровые с уплотненным забоем, устраиваемые путем втрамбовывания в забой скважины щебня; буровые камуфлетные сваи; буроинъекционные сваи диаметром 0,15 – 0,25 м, устраиваемые путем нагнетания (инъекции) мелкозернистого бетона или цементно-песчаного раствора в пробуренные скважины; сваи – столбы, устраиваемые путем бурения скважин с уширением или без него, укладки в нее омоноличивающего цементно-песчаного раствора и опускания в скважину цилиндрических или призматических элементов сплошного сечения со сторонами или диаметром более 0,8 м.

а) б) в)

г) 8 д)

1 1

1 9

2 6

7 0,15-0,25

4 8

Рис. 6.5. Классификация буровых свай по технологии изготовления:

а – бетонирование в раствор; б – с уширением; в – с извлечённой или оставляемой обсадной трубой; г – полая, бетонируемая с секционным вибросердечником; д – буроинъекционная; 1 – бетон замоноличивания;

2 – уширение под разрабатываемый грунт; 3 – уширение втрамбованным щебнем; 4 – уширение камуфлетное; 5 – уплотнённый грунт; 6 – обсадная труба; 7 – уплотнённый щебень; 8 – бетонные плиты; 9 – инъекционный раствор.

2. Конструкции свайных фундаментов. Свайный фундамент представляет собой конструкцию, включающую от одной до нескольких свай, объединенных между собой по верху балкой или плитой, называемой ростверком. Расстояния между осями забивных свай принимаются не менее 3× d, d – размер поперечного сечения сваи в направлении ряда. По количеству свай в ростверке и схеме их размещения различают: фундаменты в виде одиночных свай; кусты свай; ленты свай и свайные поля (рис. 6.6).

Ростверки бывают высокие и низкие. Высокие ростверки не имеют контакта с основанием и выполняют только функции распределения нагрузок на сваи, объединенные ростверком. Низкие ростверки заглубляют в грунт основания, в связи с чем они воспринимают по подошве часть нагрузок, действующих на фундамент. Глубина заложения низких ростверков определяется по правилам для фундаментов мелкого заложения. Сопряжение сваи с ростверком может быть жестким или шарнирным (рис. 6.7). При жестком сопряжении оголовок сваи разрушается до оголения арматуры,

б) 2 4 в)

а) 5

d d

1 1

2 г)

³3×d

³3×d

³3×d

1 d

³3×d

³3×d 3

d

Рис. 6.6. Конструкции свайных фундаментов: а – одиночная свая; б – куст свай; в – лента свай; г – свайное поле; 1 – свая; 2 – ростверк; 3 – фундаментная плита; 4 – планировочная отметка при низком ростверке; 5 – планировочная отметка при высоком ростверке; d – размер поперечного сечения сваи;

Дата добавления: 2014-01-07