 |
Активное и пассивное давление грунтов на подпорные стены.
|
|
|
|
Активное давление грунта–это давление грунта, вызывающее перемещение подпорной стенки от засыпки с образованием призмы обрушения и понижением уровня засыпки.
Пассивное давление грунта на подпорную стенку—это давление в грунте, вызванное движением подпорной стенки к грунту засыпки, приводящее к призме выпора и повышению уровня засыпки.
Давление грунта на стену:
а - активное; б - пассивное:1 - положение до начала перемещения стены; 2 - положение после перемещения стены; 3 - напрваление перемещения стены;
Аналитический метод расчета давления грунта на жесткую подпорную стену.
массив сыпучего грунта, ограниченный откосом, будет находиться в равновесии,
если угол откоса равен углу внутреннего трения грунта. При вертикальном же откосе для удержания массива в равновесии требуется устройство подпорной стенки. Будем считать, что стенка жесткая и неподвижная; трением грунта о стенку пренебрегаем. Так как поверхность грунта горизонтальна, то
горизонтальная площадка, выделенная на некоторой глубине от незагруженной поверхности грунта, будет испытывать только сжимаюшее давление (нормальное главное
напряженнее!), которое в рассматриваемом случае разно произведению объемного веса грунта на высоту столба грунта от поверхности до рассматриваемой площадки, т. е. Gi=yz
где у— объемный вес грунта; z — глубина рассматриваемой точки от горизонтальной поверхности засыпки.
Боковое дазление грунта при гладкой вертикальной стенке будет разно наименьшему главному напряжению сь при действии собственного веса грунта как сплошной нагрузки.
°2 = °1 tg2(41°- "7")
а0 = о
или. подставляя значение а: из выражения (а), получим
|
|
|
случае же пассивного давления грунта, т. е. когда верх стенки будет перемешаться по направлению к грунту, аналогично предыдущему получим
48. Графический метод определения давления грунта на жесткую подпорную стену.
Рассмотрим графический метод определения давления грунтов на подпорные стенки, предложенный Ш. Кулоном и базирующийся на допущении плоских поверхностей скольжения. Этот метод основан на построении силовых треугольников и справедлив для общего случая засыпки грунта за подпорной стенкой, любой ее формы и любого наклона задней грани стенки.
Так как суммарное давление на подпорную стенку равно площади треугольной эпюры боковых давлений, то удельное давление у нижнего ребра задней грани стенки
где Н — длина задней грани подпорной стенки.
Вопрос 21
Аналитический метод определения давления грунта на подпорную стенку
Рассмотрим условие предельного равновесия элементарной призмы, вырезанной из призмы обрушения вблизи задней грани подпорной стенки при горизонтальной поверхности грунта и вертикальной задней грани подпорной стенки, при с = 0 (рис. 5.10). На горизонтальную и вертикальную площадки этой призмы при трении о стенку, равном нулю, будут действовать главные напряжения 
и 
.
Из условия предельного равновесия на глубине z
; (5.16)
,(5.17)
здесь – горизонтальное давление грунта, величина которого прямо пропорциональна глубине z, т.е. давление грунта на стенку будет распределяться по закону треугольника с ординатами = 0 на поверхности грунта и 
у подошвы стенки. На глубине, равной высоте стенки Н, давление 
. Тогда согласно условию (5.17) боковое давление на глубине Н
, (5.18)
а активное давление 
характеризуется площадью эпюры и равно
. (5.19)
Равнодействующая этого давления приложена на высоте 
от подошвы стенки.
Учет сцепления грунта. Для связного грунта, обладающего внутренним трением и сцеплением, условие предельного равновесия может быть представлено в виде
|
|
|
. (5.20)
Сопоставляя (5.19) с (5.20), отметим, что выражение (5.19) характеризует давление сыпучего грунта без учета сцепления, а (5.20) показывает, насколько снижается интенсивность давления вследствие того, что грунт обладает сцеплением. Тогда это выражение можно представить в виде
, (5.21)
где 
, 
. (5.22)
Таким образом, сцепление грунта уменьшает боковое давление грунта на стенку на величину 
по всей высоте. Напомним, что связный грунт способен держать вертикальный откос высотой 
, определяемой по формуле
, (5.23)
поэтому до глубины от свободной поверхности засыпки связный грунт не будет оказывать давления на стенку. Полное активное давление связного грунта определяется как площадь треугольной эпюры со сторонами и 
(рис. 5.11).
. (5.24)
Пассивное сопротивление связных грунтов определяется аналогично, с учетом того, что в формулах (5.20) и (5.22) знак минус в скобках аргумента тангенса изменится на плюс.
. (5.25)
Связные грунты (j¹0 и с¹0). Определим давление связного грунта на вертикальную, абсолютно гладкую подпорную стенку при горизонтальной засыпке (рис.4.25). Действие сил сцепления заменяем всесторонним равномерным давлением связанности 
. В этом случае горизонтальное напряжения
. (4.58)
Учитывая, что 
и 
, получим
|
. (4.59)
После преобразований формулу (4.59) можно записать так:
(4.60)
или
, (4.61)
где
, 
.
Из приведенных данных видно, что сцепление грунта уменьшает боковое давление грунта на стенки на величину s2с по всей высоте. На некоторой глубине hс суммарное давление будет равно нулю. Найдя из условия s2=0 глубину hс, определим полное активное давление связного грунта на подпорную стенку как площадь треугольника со сторонами s2 и H - hс:
. (4.62)
При h < H активное давление можно определить по формуле
, (4.63)
а пассивное давление
. (4.64)
При учете сил трения, слоистости грунтов напластования, податливости стенки форма эпюр давления имеет сложный вид, направление равнодействующей будет наклонным. Так, например, на рис.4.26 показано направление равнодействующей активного давления при учете сил трения грунта о заднюю стенку.
Рис.4.26. Эпюры давления грунта на подпорные стенки с учетом сил трения для сыпучего (а) и связного (б) грунтов
|
|
|
(j0 – угол трения грунта о стенку)
Вопрос 22 Требования, необходимые при проектировании фундаментов.
Основания и фундаменты должны проектироваться на основе и с учетом:
а) результатов инженерных изысканий для строительства;
б) сведений о сейсмичности района строительства;
в) данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения и условия его эксплуатации;
г) нагрузок, действующих на фундаменты;
д) окружающей застройки и влияния на нее вновь строящихся сооружений;
е) экологических требований (раздел 15);
ж) технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений для выбора наиболее экономичного и надежного проектного решения, обеспечивающего наиболее полное использование прочностных и деформационных характеристик грунтов и физико-механических свойств материалов фундаментов и других подземных конструкций.
4.2. При проектировании должны быть предусмотрены решения, обеспечивающие надежность, долговечность и экономичность сооружений на всех стадиях строительства и эксплуатации.
При разработке проектов производства работ и организации строительства должны выполняться требования по обеспечению надежности конструкций на всех стадиях их возведения.
4.3. Работы по проектированию следует вести в соответствии с техническим заданием на проектирование и необходимыми исходными данными (4.1). Порядок разработки проектной документации изложен в Приложении Б.
4.4. При проектировании следует учитывать уровень ответственности сооружения в соответствии с ГОСТ 27751: I - повышенный, II - нормальный, III - пониженный.
4.5. Инженерные изыскания для строительства, проектирование оснований и фундаментов и их устройство должны выполняться организациями, имеющими лицензии на эти виды работ.
4.6. Инженерные изыскания для строительства должны проводиться в соответствии с требованиями СНиП 11-02, СП 11-102, СП 11-104, СП 11-105, государственных стандартов и других нормативных документов по инженерным изысканиям и исследованиям грунтов для строительства.
|
|
|
Наименование грунтов оснований в описаниях результатов изысканий и в проектной документации следует принимать по ГОСТ 25100.
4.7. Результаты инженерных изысканий должны содержать данные, необходимые для выбора типа основания, фундаментов и подземных сооружений и проведения их расчетов по предельным состояниям с учетом прогноза возможных изменений (в процессе строительства и эксплуатации) инженерно-геологических условий площадки строительства и свойств грунтов, а также вида и объема инженерных мероприятий по ее освоению.
Проектирование без соответствующего инженерно-геологического, а также инженерно-экологического обоснований или при их недостаточности не допускается.
Примечание. При строительстве в условиях существующей застройки инженерные изыскания следует предусматривать не только для вновь строящихся сооружений, но и для окружающей застройки, попадающей в зону их влияния.
4.8. Конструктивное решение проектируемого сооружения и условия последующей его эксплуатации необходимы для выбора типа фундамента, учета влияния конструкций на работу основания, а также на окружающую застройку, для уточнения требований к допускаемым деформациям и т.д.
4.9. В проектах оснований и фундаментов сооружений необходимо предусматривать проведение натурных наблюдений (мониторинг). Состав, объем и методы мониторинга устанавливают в зависимости от уровня ответственности сооружений и сложности инженерно-геологических условий (см. раздел 14).
Натурные наблюдения должны также предусматриваться в случае применения новых или недостаточно изученных конструкций сооружений или их фундаментов, а также если в задании на проектирование имеются специальные требования по проведению натурных измерений.
4.10. При проектировании и возведении фундаментов и подземных сооружений из монолитного, сборного бетона или железобетона, каменной или кирпичной кладки наряду с требованиями настоящих правил следует руководствоваться СНиП 2.03.11, СНиП 3.03.01, СНиП 3.04.01.
4.11. При возведении нового объекта на застроенной территории необходимо учитывать его воздействие на существующие сооружения окружающей застройки с целью предотвращения их недопустимых дополнительных деформаций.
Зону влияния проектируемого сооружения и дополнительные осадки существующих сооружений определяют расчетом (подраздел 5.5).
Предельные значения дополнительных деформаций оснований существующих сооружений должны устанавливаться на основе результатов обследований этих сооружений с учетом их конструктивных особенностей и категории состояния конструкций (Приложение В).
|
|
|
4.12. При проектировании необходимо учитывать местные условия строительства, а также имеющийся опыт проектирования, строительства и эксплуатации сооружений в аналогичных инженерно-геологических и экологических условиях. Для этого необходимо иметь данные об инженерно-геологических условиях этого района, о конструкциях сооружений, нагрузках, типах и размерах фундаментов, давлениях на грунты основания и о наблюдавшихся деформациях сооружений. Необходимо также выявлять данные о производственных возможностях строительной организации, ее парке оборудования, ожидаемых климатических условиях на весь период строительства. Указанные данные могут оказаться решающими при выборе типов фундаментов (например, на естественном основании или свайном), глубины их заложения, метода подготовки основания и пр.
Данные о климатических условиях района строительства должны приниматься в соответствии со СНиП 23-01.
4.13. При проектировании и устройстве оснований и фундаментов сооружений следует соблюдать требования нормативных документов по организации строительного производства, геодезическим работам, технике безопасности, правилам пожарной безопасности при производстве строительно-монтажных работ.
Вопрос 23
При проектировании расчет основания здания или сооружения производится с целью нахождения наиболее экономичного решения по выбору размеров фундаментов, удовлетворяющих двум положениям: ограничениям, накладываемым на осадки проектируемого здания или сооружения, и устойчивости основания.
Расчет оснований всех зданий и сооружений в соответствии с требованиями СНиП П-Б.1-62* [33] производится по второму предельному состоянию (по деформации), если основание сложено несколькими грунтами (породами).
По первому предельному состоянию (по несущей способности, т. е. устойчивости) расчет ведется в случаях, когда: на основание передаются горизонтальные нагрузки в основном сочетании нагрузок (подпорные стенки и др.); основания ограничены вниз идущими откосами; фундаменты работают на выдергивание; основания сложены скальными породами.
Главной задачей расчета оснований подавляющего большинства зданий и сооружений является проверка выполнения условия, согласно которому деформации, определяемые по расчету, не должны превышать предельных величин, ограниченных Для обычных типов зданий нормами. Предельные величины деформаций специальных сооружений, а также зданий с особыми несущими конструкциями назначаются исходя из обеспечения нормальных условий их эксплуатации.
Обычно придерживаются следующего порядка расчета основания по деформации:
1. Производится подсчет нагрузок, действующих на обрезы фундаментов здания или сооружения.
2. Оцениваются инженерно-геологические условия площадки строительства, устанавливаются необходимые нормативные и расчетные характеристики грунта.
3. Намечаются возможные варианты глубины заложения и типа фундаментов (сплошная плита, ленточный и т. п.).
4. Устанавливается группа фундаментов, при расчете основания которых принимается окончательное решение по выбору типа основания (естественное, искусственное), типа фундамента (отдельный, ленточный, сплошной, свайный и т. п.), глубины их заложения.
В такую группу включают наиболее нагруженные фундаменты и фундаменты, которые могут получить наибольшую неравномерность осадки (прогиб, перекос, крен).
5. Рассчитывается ширина фундамента (сначала наиболее нагруженного) с одновременным определением величины нормативного давления на грунт, при этом задаются соотношением сторон подошвы. Для III и IV классов сооружений величина нормативного давления устанавливается по табл. 14 (СНиП И-Б.1-62*).
Размеры подошвы вычисляются в зависимости от величины нормативного давления.
6. Назначаются размеры подошвы фундамента по произведенному расчету с учетом модульной системы конструкций фундаментов.
7. Производится проверка средней величины напряжений по подошве фундамента и величины краевых напряжений (при внецентренном нагружении), затем эти величины сравниваются с нормативным давлением на грунт при данной ширине фундамента.
8. Расчетом определяется осадка фундамента и сравнивается с предельно допустимым значением.
9. В тех случаях, когда найденная осадка больше предельного ее значения, изменяют размеры фундамента (глубину заложения, соотношение сторон и ширину подошвы), добиваясь выполнения условия расчета фундамента по деформации. Если такое решение оказывается нерациональным, принимают другой тип фундаментов или основания и повторно производят расчет.
10. Расчетом определяются осадка и неравномерности осадок фундаментов, при этом учитывается загружение соседних фундаментов и в некоторых случаях соседних площадей (нагрузка на пол по грунту, от подсыпки территории и т. п.).
11. Если найденные значения осадок и их неравномерности окажутся больше предельных величин, то, изменяя намеченное решение, добиваются выполнения условия расчета фундаментов по деформации (см. п. 9).
12. Расчет всех остальных фундаментов здания или сооружения производят в указанной выше последовательности, за исключением пунктов, решение по которым является общим. В некоторых случаях производят проверку устойчивости оснований (производят расчет по несущей способности).
Расчеты, выполняемые с целью не допустить исчерпания несущей способности оснований и фундаментов, называют расчетами их на прочность и устойчивость. Основания и фундаменты могут обладать достаточной несущей способностью, но под воздействием нагрузок получать значительные перемещения, недопустимые по условиям нормальной эксплуатации сооружений.
Вопрос 24
Фундаменты и их основания - ответственные элементы сооружения, от качества и надежности которых в большой степени зависят долговечность и безопасность его эксплуатации.
Элементы фундамента:
подошва фундамента — поверхность фундамента, соприкасающаяся с грунтом основания;
обрез фундамента — поверхность фундамента, верхняя плоскость, на которой располагаются надземные части здания;
тело фундамента.
Глубина заложения фундамента — расстояние от планировочной планировки до уровня подошвы фундамента.
Глубина заложения должна соответствовать глубине заложения прочного слоя основания.
Глубина заложения фундамента зависит
назначения здания (от нагрузки);
наличия в здании подвала;
глубины промерзания грунта. Подошва фундамента должна располагаться ниже глубины промерзания не менее 20 см;
от уровня грунтовых вод;
вида грунта основания.
Классификация фундаментов
По конструкции:
ленточные — непрерывной лентой под стенами здания;
столбчатые — ввиде отдельных опор под колонны каркасных зданий;
сплошные — массивная плита под всем зданием;
свайные — ввиде стрежней, погруженных в грунт.
По материалу:
из природного камня (бутовые);
бутобетон;
бетон;
железобетон.
По форме:
— Оптимальной формой поперечного сечения жестких фундаментов является трапеция, где обычно угол распределения давления принимают для бута и бутобетона 27—33°, бетона — 45°. Эти фундаменты с учетов потребностей расчетной ширины подошвы могут быть прямоугольными и ступенчатыми. Блоки-подушки выполняют прямоугольной или трапециевидной формы;
По способу возведения:
- сборные и монолитные;
По характеру статической работы
— Жесткие, работающие только на сжатие, и гибкие, конструкции, которых рассчитаны на восприятие растягивающих усилий. К первому виду относят все фундаменты, кроме железобетонных. Гибкие железобетонные фундаменты способны воспринимать растягивающие усилия;
По глубине заложения:
— Мелкого (до 5 м) и глубокого (более 5 м) заложения. Минимальную глубину заложения фундаментов для отапливаемых зданий принимают под наружные стены не менее глубины промерзания плюс 100—200 мм и не менее 0,7 м; под внутренние стены — не менее 0,5 м.
Основания под фундаментами бывают двух видов
— естественные к искусственные.
К - естественным относятся основая, грунты которых расположены под подошвой фундамента в их естественном залегании. Если грунгы под подошвой фундамента слабые и основанием служить не могут, то в этих случаях устраиваются искусственные основания.
- К искусственным основаниям относятся:
а) подушки (песчаные или каменные), заменяющие слабые грунты, расположенные непосредственно под подошвой фундамента и распределяющие нагрузку от веса здания на нижележащие грунты, уменьшающие таким образом единичное давление на слабый грунт;
б) искусственное уплотнение (упрочение) грунта основания путем втрамбовывания в него щебня, забивки коротких бетонных или грунтовых свай, цементации;
в) свайные основания и опускные колодцы, передающие нагрузку от веса здания на более прочные грунты, залегающие на большой глубине от поверхности земли.
Искусственные основания чаще всего применяются в промышленном строительстве.
Требования к фундаментам
прочность;
водостойкость;
долговечность;
индустриальность;
экономичность.
Вопрос 25
Вопрос 26
Внецентренное нагружение наиболее характерно для фундаментов каркасных производственных зданий с крановыми нагрузками, подпорных стенок, высоких сооружений, воспринимающих значительные ветровые нагрузки (дымовые трубы и проч.) и т.д. Действующие на основание нагрузки всегда можно привести к сочетанию вертикальной нагрузки Nz и моментов Mx, My относительно осей х и у.
Продолжение
Второй этап представляет собой расчет характеристик самого фундамента. В частности, расчет площади несущей конструкции должен стать первым шагом в рамках алгоритма, аналогичного расчету площади центрального нагруженного фундамента, которая впоследствии будет скорректирована с учетом фактического характера нагрузок на конструкцию.
Схема не симметричного свайного фундамента с определением смещенного центра тяжести.
На этом этапе потребуется расчет эпюры давления грунта, которая представляют собой количественные характеристики степени интенсивности воздействия, оказываемого грунтом на фундаментальную конструкцию. На практике эпюра давления грунта может оказаться как однозначной, так и двузначной. Однако следует иметь в виду, что специалисты рекомендуют стремиться к тому, чтобы эпюра была однозначной, поскольку в этом случае вероятность отрыва подошвы несущей строительной конструкции от грунта оказывается более низкой.
Необходимо осуществить расчет характеристик давления на подошву рассчитываемого фундамента на предмет соотношения между максимальной и минимальной нагрузкой, предусмотренной в отношении указанной несущей строительной конструкции разработанным проектом. Так, одним из соотношений, которые надлежит принять во внимание, является частное от деления минимального и максимального значения напряжения, фиксируемого под подошвой внецентренно нагруженной фундаментальной конструкции.
Согласно действующим нормам, соотношение между указанными показателями зависит не только от характеристик здания, которое планируется к возведению на рассматриваемой строительной площадке, и воздействия природных факторов на рассчитываемую конструкцию, но и от наличия строительной техники на площадке.
Эпюры давлений под подошвой фундамента при действии внецентренной нагрузки.
Так, если в процессе строительства планируется организация крановой нагрузки на внецентренно нагруженную фундаментальную конструкцию, частное от деления минимального и максимального значения напряжения, фиксируемого под ее подошвой, должно быть не менее 0,25. Допускается также расчет значения, равного указанной величине. Если же воздействия строительной техники на рассматриваемый фундамент в процессе строительства не предусмотрено, достаточно того, чтобы указанное соотношение было больше 0. По аналогии с предыдущей рассмотренной ситуацией, допускается расчет значения, равного указанной величине.
Отрыв подошвы фундамента от грунта, в котором она устроена, чреват самыми неблагоприятными последствиями. При этом их перечень не исчерпывается снижением устойчивости здания, связанного непосредственно с самим фактом отсутствия полного прилегания 2-х рассматриваемых плоскостей. Дело в том, что наличие зазора между поверхностью несущей строительной конструкции и прилегающим грунтом обеспечивает возможность попадания воды в имеющуюся полость, что, в свою очередь, может повлечь за собой общее нарушение первоначальных свойств фундамента.
Расчет внецентренно нагруженного фундамента требует использования нескольких ключевых формул, которые демонстрируют соотношение между показателями, использующимися для расчета этой несущей строительной конструкции. Так, одной из основных формул, используемых для того, чтобы осуществить расчет площади поверхности фундамента, является следующая: Аф=N/(R-Byd), где N – это внешняя нагрузка на площадь поверхности, соответствующая величине коэффициента надежности по нагрузке при y=1, R – расчетное значение сопротивления грунта основания конструкции, В – коэффициент, который учитывает меньшую величину удельного веса почвы, лежащей на обрезах конструкции, по сравнению с удельным весом строительного материала у, использованного при закладке фундамента, d – глубина заложения фундамента. На практике при осуществлении расчетов в рамках проведения проектных работ Ву обыкновенно принимают равным 20 кН/м³.
Формула для расчета площади фундамента.
Вторая формула служит для того, чтобы осуществить расчет величины расчетного сопротивления грунта R, которое определяется следующим образом: R=(y1*y2/k)*(M°kªby+M¹d‚y´+(M¹-1)d„y´+M²c). В указанной формуле y1 и y2 представляют собой коэффициенты условий взаимодействия грунтового основания и самого строения с фундаментом, k – коэффициент, показывающий, каким образом получены параметры, характеризующие образцы грунта. Если эти параметры были получены по данным испытаний, коэффициент k принимается равным 1; если же они были получены по косвенным данным – 1,1.
M°, M¹, M² – коэффициенты, не имеющие определенной размерности, которые зависят от угла внутреннего трения. kª – коэффициент, зависящий от значения параметра b, характеризующего меньшую сторону фундамента. Если значение b составляет менее 10 м, коэффициент kª принимает значение 1, если b больше или равно 10 м, kª будет рассчитываться как a/b+0,2. y представляет собой среднее значение расчетного веса грунта, который залегает ниже подошвы фундамента, y´ – среднее значение расчетного веса грунта, который залегает выше фундаментальной конструкци.
Схема бурения скважины под фундамент.
Параметр d‚ отражает глубину заложения фундамента в случае, если рассматриваемое здание не имеет подвала, а d„ – глубину подвала в случае его наличия. Наконец, показатель с представляет собой один из параметров, характеризующих грунт: в частности, он отражает расчетное удельное сцепление грунта, который залегает непосредственно под подошвой фундамента.
Третья важная формула определяет величину давления под подошвой внецентренно нагруженного фундамента: pmax=N/Aф+M/W, pmin=N/Aф-M/W. В указанной формуле параметр N отражает вертикальную силу, воздействующую на фундамент, Aф представляет собой площадь поверхности указанной несущей строительной конструкции, М – момент, присутствующий на поверхности конструкции, а W – момент, отражающий величину сопротивления на поверхности фундамента.
Наконец, проектирование внецентренно нагруженного фундамента требует учитывать, что необходимо не просто осуществить расчет необходимых показателей, но и соблюсти требуемое соотношение между ними. В частности, такие соотношения устанавливаются формулами pmax<1,2R, pmin>0. Кроме того, допускается наличие соотношения, при котором pmax=1,2R.
Вопрос 27
Сущность работы свай и свайных фундаментов.
Сваи применяют для передачи нагрузки от возводящихся зданий и сооружений нижележащим слоям грунта или для уплотнения грунта и увеличения его несущей способности как основания. К свайным работам также относят устройство шпунтовых ограждений при постройке водонепроницаемых перемычек, для защиты котлованов от грунтовых вод и удержания фунта от выпирания. По характеру работы сваи подразделяют на сваи-стойки, которые передают давление от зданий и сооружений на прочный фунт, расположенный под толщей слабого фунта, и висячие сваи, передающие нагрузку на окружающий фунт через трение о боковые стенки.
В плане сваи располагают полями — в несколько рядов или в шахматном порядке, кустами — группами из нескольких свай, рядами, сплошными шпунтовыми рядами. В фунт сваи забиваются вертикально (вертикальные сваи) и наклонно под некоторым углом (наклонные сваи). Верх свай срезают под один уровень и соединяют между собой ростверком, принимающим на себя нагрузку от зданий и сооружений, равномерно распределяя ее на сваи.
Размещение, тип, размер, глубина и способы пофужения свай указываются в проектах. Сваи различают по способу изготовления, материалу, форме поперечного и продольного сечений и способу пофужения
Деревянные сваи изготавливают из хвойных пород — сосны, кедра, лиственницы, иногда используется дуб. Нижний конец сваи заостряется на длину, равную 1,5...2 диаметрам бревна, и на него надевается стальной башмак, предохраняющий заостренный конец сваи от разрушения во время забивки. На верхний конец сваи надевается стальное кольцо — бугель, предохраняющий от раскалывания и размочаливания древесину сваи при ударах молотом. Деревянные сваи применяют длиной 4,5... 16 м с диаметром в тонком конце не менее 18 см.
Железобетонные сваи чаще всего бывают сплошные квадратного сечения 30 х 30 и 40 х 40 см, длиной 3...60 м с заостренным концом и стальным башмаком или обоймой.
Полые железобетонные сваи круглого сечения — сваи-оболочки диаметром 40...60 см состоят из звеньев длиной 4, 6, 8,10, 12 м, которые на месте соединяют болтами или с помощью сварки. Нижние звенья имеют наконечник, а верхнюю часть сваи-оболочки заполняют бетоном.
Металлические сваи изготавливают из проката разного профиля — двутавра, швеллера, рельсов, а также из труб. Трубчатые стальные сваи используют диаметром 30...60 см, при необходимости заполняют бетоном, превращая их в трубобетонные сваи. Трубчатые металлические сваи в сравнении с железобетонными имеют преимущества — сравнительно небольшой вес (в 3 раза меньше при той же длине), большие жесткость и прочность, неограниченная глубина забивки (производят отдельными звеньями, соединяемыми муфтами или электросваркой). Винтовые сваи представляют собой металлические трубы диаметром до 1 м и железобетонные стволы сплошного сечения, снабженные винтовой полостью для завинчивания в грунт. По сравнению с другими видами свай они обладают большей несущей способностью, заменяя от 4 до 10 железобетонных свай.
Шпунт стальной, деревянный и железобетонный применяют для устройства ограждений стенок глубоких котлованов и перемычек, в гидротехническом строительстве, при сооружении набережных и причалов. Для соединения отдельных шпунтин и образования сплошной стенки на обеих кромках каждой шпунтовой сваи делают замки различной формы.
Стальной шпунт представляет собой пластины плоской, корытообразной и зетовой формы длиной 12...25 м (2.4).
Деревянный шпунт применяется при глубине забивки не более 3 м, изготавливается из чисто обрезных досок толщиной не менее 4 см.
Набивные сваи делают в металлической оболочке — обсадной трубе или в предварительно пробуренные скважины с заполнением их бетоном. Иногда устанавливают металлический каркас и укладывают бетонную смесь или заполняют грунтом скважины, получая железобетонные и грунтовые сваи. Набивные сваи могут изготавливаться с уширенным основанием. При устройстве набивных свай устраняются сотрясения грунта, имеющиеся при забивке свай, поэтому такие сваи можно применять возле существующих сооружений и для усиления фундаментов. Недостаток набивных свай: при твердении уложенной бетонной смеси в присутствии грунтовых вод может снижаться прочность бетона; невозможность загружать набивные сваи непосредственно после изготовления.
Готовые сваи погружаются в грунт ударами молота по свае, вибрационным воздействием или вдавливанием. Выбор механизма для погружения свай зависит от типа свай, их веса, количества, сроков забивки и наличия средств механизации.
Перед забивкой свай и шпунтов или бурением скважин для набивных свай производится разбивка их расположений на местности, которая осуществляется геодезическими инструментами или простым провешиванием с применением вешек, рулеток, отвеса и обносок. На обноску выносят оси продольных и поперечных рядов свай и закрепляют их на обноске гвоздями или зарубками. По осям каждого ряда натягивают тонкую проволоку, образующую сетку осей свайного основания. Опуская отвес в местах пересечения проволоки, переносят на местность центры каждой сваи, в которые вбиваются колышки с надписью номера сваи.
Процесс забивки и погружения свай в грунт состоит из трех операций:
— перемещение копра или крана к месту забивки сваи,
— подъем и установка сваи,
— погружение сваи в грунт.
Забивка или вибропогружение сваи занимает 20...30% времени от всего цикла, а остальное время затрачивается на передвижку копра и установку сваи. Забивка свай ведется в определенной последовательности, устанавливаемой проектом производства работ.
В зависимости от свойств грунтов применяют следующие схемы забивки свай: рядовую, спиральную — от середины к периметру и секционную
Рядовая схема применяется в несвязных грунтах, сваи забивают последовательно в каждом ряду. Применение такой схемы в связных грунтах может вызвать неравномерное напряжение в грунте и осадку сооружения.
По спиральной схеме от середины к периметру ведут забивку свай в слабосжимаемых грунтах, при этом сваи средних радов испытывают меньшее сопротивление, чем при забивке в первую очередь свай внешних рядов.
Секционная схема применяется при забивке свай в связных фунтах. Вначале забивают сваи в отдельных рядах секции с пропуском соседних рядов, затем в пропущенных рядах, чем достигается более равномерное нарушение структуры грунта на всей площади свайного поля. Для ускор
|
|
|
