Строительство и ремонт

Проектирование и устройство свайных фундаментов

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

§ 1. Трубчатые сваи

Для высотных гражданских и большепролетных промышленных зданий устраивают свайные фундаменты с нагрузками на опору порядка 500—1000 т и более. Одним из экономичных решений для таких объектов являются фундаменты на трубчатых сваях.

Многолетний опыт эксплуатации сооружений, возведенных на трубчатых сваях, подтвердил надежность таких фундаментов, малые величины осадок. В отечественной практике применяют трубчатые сваи различного типа.

Трубчатые сваи с закрытым нижним концом диаметром до 400 мм изготовляют методом центрофугирования. Тех-

нология их погружения подобна технологии забивки полнотелых прямоугольных свай. Полость трубы заполняют песком или бетоном.

Несущую способность таких свай определяют по формулам, применяемым для расчета забивных свай согласно СНиП 11-17—77.

Т р у б ч ат ы е сваи, открытые снизу, погружаемые без выемки грунта из полости трубы, могут иметь внизу кессонный нож. Изготовляют такие сваи диаметром от 0,3 до 2,0 м методом центрофугирования, применяют их в промышленном и гражданском строительстве. Работают такие сваи совместно с образуемым при забивке грунтовым ядром.

Трубчатые сваи, открытые снизу с кессонным ножом, погружаемые с выемкой грунта из. полости трубы, изготовляют диаметром от 0,8 м и более. Погружают такие сваи методом вибрации, после чего полость трубы заполняют бетоном. Их применяют в промышленном и гидротехническом строительстве при значительных нагрузках на опоры (мостовые конструкции и др.).

С 1959 г. трестом № 101 Главленинградстроя и другими организациями началось массовое сооружение фундаментов под крупнопанельные здания на железобетонных трубчатых сваях без выемки грунта из полости трубы. Строительные площадки, где применяли трубчатые сваи, были представлены слабыми грунтами текучей и текучепластичной консистенции, оторфованные. В этих грунтовых условиях острия свай достигают слоев малосжимаемых грунтов из песков средней крупности и средней плотности.

Выполненный Ленпроектом анализ показал, что по сравнению с полнотелыми квадратными сваями применение трубчатых свай позволяет снизить стоимость фундаментов на 25—30%.

В качестве трубчатых свай были применены типовые железобетонные трубы наружным диаметром 66 и 76 см., толщиной стенок 7— 8 см без металлических поясов на торцовых плоскостях. Сваи, погруженные на глубину более 6 м, соединялись железобетонными элементами (трубы меньшего диаметра), как показано на 6.1.

Трубчатые сваи погружали стандартными копровыми агрегатами с применением штанговых дизель-молотов С-268 и С-330. Процесс погружения свай при прорезании толщи слабых грунтов проходил интенсивно, но при достижении низом свай зоны плотных грунтов, когда в полости трубы начинала образовываться грунтовая пробка, скорость погружения резко снижалась до момента завершения процесса забивки и получения расчетных отказов

Для оценки качества работ на каждом корпусе выполняют статические испытания 2—4 контрольных свай, определяя не только величину их несущей способности, но и возможную осадку от расчетных нагрузок. Окончательное решение о приемке свайного фундамента принимают по материалам статических испытаний, если они подтверждают достижение сваями расчетных нагрузок и величину неравномерности осадок испытанных свай, находящихся в пределах допустимой неравномерной осадки здания.

Здания, возведенные в Ленинграде на трубчатых сваях, хотя получили абсолютные осадки 10—15 см, величина неравномерности осадки их находится в пределах нормы, что обеспечило надежность фундаментов.

Практика применения трубчатых свай с открытым нижним концом без выемки грунта из полости трубы показала целесообраз-

ность их использования в слабых грунтах, когда нижний конец сваи достигает грунтов, в которых возможно образование плотного грунтового ядра.

Грунтовое ядро. При изучении условий образования грунтового ядра в нижней полости трубчатой сваи Г. В. Конаковым было показано, что песчаный грунт, попадающий в полость трубы при погружении сваи, в результате динамического воздействия на него за счет увеличения сил трения по внутренней полости уплотняется настолько, что частицы грунта сдвигаются не по контакту «грунт — стенка трубы», а по схеме «грунт— грунт». В результате песчаные частицы заклиниваются, образуя в полости трубы грунтовое ядро.

Наличие такого ядра позволяет принимать расчетные сопротивления R по полному сечению трубчатой сваи, что дает экономию в расходе бетона и позволяет повысить расчетные нагрузки на сваю.

В мягкопластичных, пластичных глинистых грунтах, а также во влажных песках мелкой и средней крупности грунтовые ядра в полости трубчатых свай образуются менее эффективно; возводить на них фундаменты из таких свай не рекомендуется.

Опыт строительства фундаментов на трубчатых сваях без выемки грунта из полости трубы показал, что с увеличением глубины погружения в несущий слой происходит активное формирование грунтовой пробки, которая повышает несущую способность сваи. При этом с увеличением глубины погружения плотность грунтового ядра и несущая способность будут увеличиваться. Однако для по-

гружения свай с целью увеличения их несущей способности нагрузок требуются молоты повышенной массы.

Для обеспечения погружения свай на повышенные расчетные нагрузки трубчатые сваи целесообразно применять с металлическими обоймами в торцах, конструкция которых разработана ВНИИГСом.

Трубчатые сваи больших диаметров погружают вибропогружаю-щими механизмами. Сваи устанавливают в специальные кондукторы, жестко прикрепляемые к береговым опорам, плавучим средствам, базовым сооружениям или к якорным устройствам, которые устраивают для крепления кондукторов.

Вибропогружатель устанавливают на специальные наголовники, которые крепят к свае-оболочке (см. 5.9), или используют другие приспособления, обеспечивающие жесткое крепление вибропогружателя на свае.

В строительстве гидротехнических сооружений и мостов применяют трубчатые сваи с кессонным ножом диаметром более 1000 мм, ствол которых после погружения заполняют бетоном или песком.

Выемка грунта из ствола сваи, являющаяся сложной и трудоемкой операцией, производится специальными механизмами: грейферами, эрлифтами, гидроэлеваторами или гидрожелонками. Грейфер при раскрытом положении челюстей должен иметь диаметр на 0,3 м менее внутреннего диаметра трубчатой сваи.

Грунт из полости сваи-оболочки вынимают при выключенном вибропогружателе. Число остановок процесса погружения зависит от физико-механических свойств грунтов, интенсивности образования грунтовой пробки и диаметра трубы.

Основным базовым механизмом для погружения свай-оболочек диаметром более 400 мм является гусеничный (или плавучий) кран, грузоподъемность которого определяется характеристиками конструкции сваи, выбранными сваепогружающими механизмами и методом производства работ.

Трубчатые сваи диаметром от 0,9 до 0,8 м, длиной от 3 до 40 м изготовляют по рабочим чертежам ГПИ Фундаментпроект (ГОСТ 37382—72 «Сваи полые круглые и сваи-оболочки железобетонные).

§ 2. Винтовые сваи

Для фундаментов, воспринимающих выдергивающие нагрузки сооружаемых на строительстве ЛЭП, радиоантенн, башен, анкерных фундаментов технологических сооружений, применяют винтовые сваи.

В конструкцию винтовой сваи входят башмак с винтовой лопастью и ствол сваи (6.2). Башмак с винтовой лопастью отливают из стали или чугуна; лопасти сваи можно изготовлять из стеклопластика. Диаметр лопасти принимают от 0,4 до 1,2 м в зависимости от физико-механических свойств грунтов и величины выдергивающих нагрузок. Диаметр ствола сваи принимают в пределах 0,30—0,45 от диаметра лопасти. Изготовляют стволы из стальных

бесшовных, горячекатаных или железобетонных труб. Стволы свай могут иметь длину до 8 м в зависимости от расчетной глубины их погружения. Шаг винтов лопасти рекомендуется назначать в пределах 0,15—0,3 от диаметра башмака сваи. Высоту наконечника, башмака принимают в пределах 0,5—2,5 от диаметра башмака.

Скорость погружения свай кабестаном зависит от физико-механических свойств грунтов и достигает 6—7 м/ч. Величину крутящего момента, необходимого для завинчивания свай, определяют расчетом. Усилия для завинчивания винтовых свай с закрытым нижним концом возрастают с увеличением лобового 'сопротивления.

Для увеличения производительности погружения винтовых свай применяют самоходные агрегаты на автомобильном или гусеничном ходу, имеющие полную автономность в работе.

Агрегат МЗС-13 (6.3) состоит из кабины машиниста L смонтированной на раме 4 автомашины, опорной стойки 3, на которую опирается рабочий орган 2 во время перемещения агрегата. На раме установлены четыре откидных гидродомкрата 5, служащих для компенсации опрокидывающих нагрузок, возникающих во время работы агрегата.

В корпусе рабочего органа агрегата расположена труба с кареткой, которая соединяется винтовой сваей для передачи ей вращательного и поступательного движения, а также для центровки. Каретка, находящаяся внутри трубы, перемещается в вертикальном направлении с помощью лебедки от гидромотора. Рабочий орган

шарнирно укреплен на раме; в рабочее или транспортное положение он устанавливается двумя карданными валами от редукторов. Лебедка рабочего органа и откидные гидродомкраты имеют гидрав-

лический привод от коробки отбора мощности двигателя автомашины. В рабочий орган сваи вставляют с помощью специального подъемника, установленного на нем. Технологическая последовательность погружения винтовых свай показана на 6.3. Инвентарная металлическая оболочка, с помощью которой погружают

винтовую сваю, имеет на одном конце стальную головку для присоединения к цанговому захвату машины, а с другого конца — выступы, входящие в шлицы винтовых полостей и передающие свае вращательно-поступательные усилия.

Вертикальные усилия в момент завинчивания сваи возрастают по мере увеличения глубины погружения. Величина этих усилий должна обеспечивать заглубление сваи на длину ствола и одного шага винта лопасти.

Принципиальные схемы работы других машин для погружения винтовых свай одинаковы со схемой, описанной выше.

§ 3. Погружение свай в просадочные грунты

Такие грунты, как известно, после замачивания теряют прочностные свойства и проседают от влияния внешней нагрузки или даже от нагрузки собственной массы грунта.

Лёссы и лёссовидные грунты, обладающие просадочными свойствами, имеют макропористое строение. Просадочные явления в этих грунтах могут проявляться в результате местного замачивания площадей, в особенности при замачивании всей просадочной толщи площадки, повышении уровня грунтовых вод, стока поверхностных вод в период освоения территории и от других причин.

Замоченные просадочные грунты теряют связные свойства и распадаются на пылевидные составляющие.

Просадочные грунты подразделяют на два типа. К грунтам I типа по просадочности относят грунты, у которых при замачивании происходит просадка под воздействием внешних нагрузок. В этих грунтах начиная с 5—7 м от поверхности земли пористость снижается, что позволяет устраивать на них фундаменты из коротких свай.

Такие грунты распространены в Краснодарском и Красноярском краях, Ростовской, Волгоградской, Горьковской, Рязанской, Пермской, Новосибирской областях, в Забайкалье, на значительной части Украины, в Средней Азии, на Кавказе.

Просадочные грунты II типа при замачивании могут проседать даже от собственной массы при большой толще слоя. Грунты этого типа менее распространены, чем грунты I типа.

Свайные фундаменты на просадочных грунтах устраивают в тех случаях, когда невозможно исключить замачивание этих грунтов. СНиП П-17—77 рекомендует прррезать сваями всю толщу просадочных грунтов.

На грунтах I типа просадочности допускается устраивать свайные фундаменты с заглублением нижних концов свай не менее чем на 1 м в слой грунта с относительной,просадочностыо 6пр<0,02 при величине природного давления в грунте от массы вышележащих слоев более 3 кг/см2 (0,3 МПа). В этих грунтах рекомендуется применять железобетонные полнотелые сваи прямоугольного сечения. Трубчатые сваи в грунтах II типа по просадочности необходимо заглублять в непросадочные слои грунта.

Для оценки несущей способности свай, острия которых остаются в толще просадочных грунтов I типа, необходимо проводить статические испытания их при полном замачивании просадочного грунта вокруг тела сваи до нижних концов ее. Радиус замачиваемого грунта должен быть не менее bd сваи (d — радиус круглой- или. большая сторона прямоугольной сваи).

Материалы статического зондирования грунта, выполненные на стадии изысканий, а также данные динамических испытаний не могут служить основанием для оценки несущей способности свай, и качества выполненных работ на стадии проектных проработок, а тем более для приемки свайного фундамента.

Проведение статических испытаний свай в грунтах П. типа по просадочности является обязательным.

Несущую способность сваи в просадочных грунтах II типа определяют с учетом возникающих при просадке направленных вниз вертикальных перемещений околосвайного грунта относительно ствола свай (негативное трение

В случае расчета несущей способности по формуле (6.1) величину mu'EfiU также нужно определять по результатам статических испытаний с замачиванием, как величину несущей способности на выдергивающую нагрузку сваи, размеры поперечного сечения которой равны размерам у проектируемой сваи, а длина ее равна /щ-Если возможно только местное аварийное замачивание части грунта в пределах длины сваи, то величину сопротивления проса-дочных грунтов по стволу сваи, полученной по показателям консистенции на основании приведенной выше формулы, следует умножить на коэффициент условий работы Отд—1,4.

Когда в период строительства и эксплуатации зданий исключается повышение уровня грунтовых вод или местное замачивание, величины R и f принимают по табл. 2.1 и 2.2 указанного СНиПа.

Испытание свай. Для замачивания грунта вокруг испытываемых свай открывают траншеи по периметру сваи или куста на расстоянии 1 м от них. Ширину траншей принимают по низу 0,5 м, глубину— 1__1;5 м. Дно траншей при испытании свай на вертикальную нагрузку засыпают слоем гравия в 8—Ш см, при испытании же на горизонтальную нагрузку —на всю глубину траншей.

Уровень воды в траншее в период испытаний должен быть постоянным и глубиной не менее 1 м. Например, расход воды при замачивании свай 7 м длиной в грунтах I типа просадочности перед проведением статических испытаний ориентировочно составляет 100 м3. В грунтах II типа для испытания свай длительно замачивают площадку размером 20X20 м до полного проявления просадоч-ных свойств всей просадочной толщи.

При статическом испытании свай, не полностью прорезающих толщу грунта, просадочную нагрузку доводят, до общей осадки 30 мм. Если острия свай опираются на малосжимаемые непроса-цочные грунты, испытания можно прекратить после достижения нагрузок, равных 1,5 Ф (Ф —несущая способность сваи).

Пирамидальные сваи. С 1965 г. строительные организации Одессы и Рязани начали строить фундаменты на пирамидальных сваях, погружаемых в просадочные грунты I типа.

Опыт применения таких свай показал, что в процессе их забивки уменьшается пористость просадочного грунта до 40% в радиусе

10 см от грани сваи и на 15—25% в радиусе до трех диаметров от ствола сваи. Удельные нагрузки, воспринимаемые пирамидальной сваей на единицу объема (м3), возрастают в 1,6—2,5 раза по сравнению с призматической сваей.

Наиболее эффективно применять пирамидальные сваи при забивке их в сравнительно однородные грунты. В Одессе применяют пирамидальные сваи с углом конусности до 15°, размером в голове 80X80 см и в острие 10X10 см при длине 1,5—3 м. В Рязани изготовляют сваи с углом конусности 1—2°, сечение в голове их 40X40 см, в острие 20X20 см, длина от 4 до 6 м. Погружают такие сваи оборудованием, применяемым для забивных свай.

При забивке пирамидальных свай грунты, окружающие ее боковую поверхность, весьма сильно уплотняются. При этом уменьшается их пористость, благодаря чему они теряют свои просадочные свойства. Нижележащие грунты, подвергающиеся замачиванию, не воспринимают нагрузок от пирамидальны^ свай, так как сваи заклинены в вышележащих слоях уплотненного грунта. К числу пирамидальных можно отнести и забивные блоки, широко применяемые в строительстве малоэтажных сельскохозяйственных сооружений.

На 6.4 показаны схемы пирамидальных свай. Применение пирамидальных свай по сравнению с устройством    фундаментов

на призматических сваях снижает трудовые затраты на 10—15%, а также и стоимость строительства.

§ 4. Погружение свай в сейсмических районах

В сейсмических районах СССР фундаменты возводят с учетом возможности возникновения сейсмических сил. Эти силы имеют произвольное направление, а величина их зависит от географического положения местности. Естественно, что конструкции фундаментов

в этих районах должны обладать стойкостью против сейсмических сил.

Нормативные документы и проектные разработки, которые устанавливают область и условия целесообразного применения свайных фундаментов в сейсмических районах, разработаны на основе ограниченного опыта, вследствие чего их постоянно корректируют.

Требования, положенные в основу нормативных документов для проектирования и строительства фундаментов, исходят из наличия в сейсмических районах добавочных сил инерции от сейсмических волн, из-за которых нельзя применять там конструкции, не обеспечивающие достаточную устойчивость зданий.

До начала проектирования свайных сейсмостойких фундаментов в районах с сейсмичностью 7—9 баллов в материалах геологических изысканий необходимо определить физико-механические свойства грунтов, вплоть до залегания коренных пород или глубиной не менее 25 м, в отчетах по изысканиям нужно указать данные микро-сейсморайонирования. площадки строительства по рекомендациям института Земли АН СССР.

На стадии изысканий требуется получить данные о плотности грунтов и однородности их залегания, о влиянии изменений свойств грунтов при динамических воздействиях на них, для чего рекомендуется кроме статического зондирования провести динамическое зондирование.

В качестве несущего слоя для опирания острия свай принимают невывётренные скальные породы, плотные, крупнообломочные и песчаные маловлажные грунты, твердые и полутвердые глинистые.

При прохождении сваями слабых грунтов заглублять их в несущий слой нужно не менее чем на 2 м, а при прохождении грунтов , средней плотности — не менее чем на 1 м. Опирать нижние концы свай на крутопадающие пласты скальных пород запрещается.

В качестве несущих слоев не рекомендуется использовать лёссовые макропористые просадочные грунты, мягкопластичные и теку-чепластичные глины, а также водонасыщенные гравийно-галечные отложения с большим содержанием глинистого заполнителя (15— 20%).

При технико-экономическом обосновании в сейсмических районах возможно устройство свайных фундаментов с промежуточной подушкой из сыпучих материалов (щебень, гравий, пески крупные и средней крупности) .• Но их не следует устраивать на набухающих, заторфованных и просадочных грунтах, на подрабатываемых территориях и на геологически неустойчивых площадках.

Острия свай рекомендуется размещать по всему зданию на одном уровне, особенно в поперечном направлении.

Сейсмостойкие свайные фундаменты устраивают на железобетонных призматических и полых круглых сваях и сваях-оболочках с ненапряженной стержневой арматурой и поперечным армированием ствола. Длина свай должна быть не менее 4 м; применять квадратные сваи длиной более 12 м допускается при наличии опытных данных.

Сваи под здания высотой более пяти этажей в районах сейсмичностью 8—9 баллов следует размещать не менее чем в 2 ряда по прямоугольной сетке.

Расчетная глубина hv, в пределах которой не учитывается сопротивление грунта по боковой поверхности, определяется по формуле 34 изменений и дополнений к СНиП П-17—77, опубликованных в «Бюллетене строительной техники», 1981 г., № 10.

При определении расчетного сопротивления свай по СНиП—П-17—77 коэффициенты условий работы принимают по данным табл. 6.4. Несущую способность свай-стоек, опирающихся на скальные и крупнообломочные грунты, определяют без введения дополнительных коэффициентов условий работы.

При испытании пробных свай целесообразно определять величины допустимых горизонтальных нагрузок. Если такая проверка не выполнена, следует принимать расчетные сопротивления в ориентировочных пределах, приведенных ниже.

В проектах сейсмостойких фундаментов следует предусматривать передачу сейсмических сил на горизонтальные связи между отдельностоящими свайными фундаментами.

При сооружении свайных фундаментов необходимо тщательно уплотнять грунты при обратной засыпке пазух вблизи ростверков с обеспечением объемной массы скелета грунта 1,65 т/м3.

Ростверки по сваям под несущие стены устраивают монолитные, непрерывные, расположенные на одном уровне. Верхние концы свай требуется жестко заделывать в ростверк на глубину, определяемую расчетом, учитывающим сейсмические нагрузки. Строить здание на безростверковых свайных фундаментах в сейсмических районах не допускается. Весь цикл инженерно-геологических изысканий, проектирования и строительства нужно выполнять при постоянном контроле качества работ.

§ 5. Погружение свай в слабые грунты

Слабыми называют сильносжимаемые грунты с незначительной

несущей способностью, на которых возводить здания и сооружения

без принятия специальных мер затруднительно. Слабые глинистые

грунты характеризуются почти полной водонасыщенностью, значи

тельным коэффициентом пористости, большой и неравномерной

сжимаемостью. Модуль общей деформации их Ео менее 300—

500 кгс/см2.

К слабым грунтам относят илы, торф, заторфованные грунты, глины и суглинки текучепластичной консистенции, супеси с коэффициентом пористости более 0,7. В отличие от других строительных материалов слабые глинистые грунты могут упрочняться под напряжением.

Для районов залегания слабых грунтов основным типом фундаментов является свайный. СНиП П-17—77 и другие нормативные документы рекомендуют обязательно прорезать сваями толщу слабых сильносжимаемых грунтов и опирать острия на толщу несущих слоев.

Наличие слабых грунтов в зоне сооружения свайных фундаментов вызывает негативное (отрицательное) трение, которое нужно учитывать при определении несущей способности сваи. Негативными называют силы, возникающие на боковой поверхности сваи при осадке околосвайного грунта и направленные вертикально вниз.

Негативные силы возникают под влиянием дополнительных нагрузок, вызывающих сжимаемость прослойки слабых грунтов. Такие явления наблюдаются в грунтах II типа просадочности, а также в свежих насыпях высотой более 1,5—2 м, уложенных на толщу слабых грунтов. В этих случаях величину расчетных сопротивлений по боковой поверхности грунтов, расположенных выше низшей отметки прослойки слабых грунтов, принимают  со знаком минус.

Из-за необходимости прорезки сваями толщи слабых грунтов в строительстве широко используются железобетонные сваи дли-

ной от 12 до 40 м, для погружения которых применяют копровые агрегаты большой грузоподъемности и сваепогружающие механизмы с повышенной энергией удара.

Для исключения деформаций в таких длинномерных сваях, возникающих при перевозке и подъеме на копер перед погружением, их изготовляют сечением 35x35, 40X40 и 45x45 см с соответствующим увеличением расхода металла на армирование.

Длинномерные сваи, прорезающие слабые грунты, не увеличивают расчетные нагрузки, поэтому изменение сечения и массы сваи с соответствующим расходом металла приводит к удорожанию объекта и удлиняет сроки строительства.

Составные сваи. С целью снижения объемов и стоимость работ по сооружению свайных фундаментов на слабых грунтах с 1964 г. начали применять составные сваи сечением 30X30 и 35Х Х35 см и трубчатые. Составные сваи изготовляют длиной элемента до 12 м. Для их погружения можно применять самоходные копровые агрегаты, а для забивки их — распространенные типы молотов.

В практике строительства применяют различные типы стыков секций свай. Сварной стык сваи, разработанный Ленпроектом (рис, 6,5), применяется также в Москве. В стыкуемых.торцах предусмотрены металлические рамки из угловой стали, которые сваривают между собой вертикальными накладками или по периметру.

Болтовое соединение свай, разработанное НИИОСПом, широко применяют для стыковки сваи сечением 30X30 см и длиной до 35 м в Латвийской ССР и других районах Прибалтики.

В Мурманске для стыкования свай применяют соединение стаканного типа. В верхнем торце нижнего звена сваи из стальной трубы имеется стакан, на который для погружения устанавливают торец верхнего звена, выполненный из бетона с рифленой поверхностью. При ударах молота по свае рифленый бетон заполняет полость стакана до упора в торец нижнего звена, после чего продолжается погружение составной сваи.

В Москве, а также в Кемеровской области и других районах Сибири применяют способ цангового соединения свай (6.6), разработанный Главмоспромстройматериалами и Главмосстроем. В торцах такой сваи имеются круглые полости диаметром 10 см. После погружения нижнего звена в полость сваи устанавливают соединительный элемент цангового типа из стальной трубы с деревянными пробками.

Во время погружения составной сваи деревянные пробки забивают в трубу, и они расклинивают цанговый зажим.

НИИЖБом разработана конструкция стыка составной сваи с использованием высокопрочных клеев на основе полиэфирных полимеров. Элементы свай соединяют с помощью штырей из стержневой стали, которые заделывают в полости, образованной в нижнем звене составной сваи.

Массовое строительство фундаментов на составных сваях под сооружения различного назначения на расчетные нагрузки от 30 до 100 т в Москве, Ленинграде, Риге, Таллине, Калининграде, Новокузнецке и в других городах показало их надежность и экономическую эффективность.

Свойство слабых глинистых грунтов упрочняться при уплотнении целесообразно правильно использовать. Зачастую геологические организации, не выполнив полного комплекса исследований слабых грунтов, занижают их прочностные характеристики, что не позволяет еще на стадии проектирования более эффективно использовать несущую способность этих грунтов. Так, при строительстве зданий и сооружений на заторфованных грунтах принятие технического решения зависит от четкой классификации их. Необходимо помнить, что открытые торфы   характеризуются   большой

сжимаемостью и быстрой минерализацией (сшиванием) при дос-ступе воздуха, потому.они непригодны в качестве оснований под сооружения. Погребенные же торфы, перекрытые толщей минеральных грунтов мощностью в несколько метров, обычно залегающие ниже уровня грунтовых вод, при тщательном исследовании и принятии мер сохранности их естественного состояния можно использовать в качестве несущих грунтов. Для решения вопроса о более целесообразном использовании слабых грунтов необходимо провести натурные испытания и полевые исследовательские работы с участием строительных и проектных организаций. В практике . строительства известны случаи, когда переоценка несущей способности слабых грунтов приводит к аварийным ситуациям. Слабые грунты до сих пор изучены не полностью, и поэтому невозможно дать однозначные рекомендации по их целесообразному использованию: следует грамотно экспериментировать и накапливать отчетные материалы.

§ 6. Методы ускорения процесса погружения свай

В тех случаях, когда по гидрогеологическим условиям или по конструктивным соображениям необходимо значительно заглублять сваи, следует изыскивать способы облегчения процесса погружения их в плотные грунты.

К числу таких мероприятий относятся обмазка поверхностей сваи синтетическими полимерами, глинами, погружение с применением электроосмоса и с подмывом грунта. Наиболее распространен способ забивки или вибропогружения свай методом подмыва грунта. Сущность метода заключается в подаче под давлением к острию свай воды,-разжижающей грунт и облегчающей вследствие этого процесс погружения.

Погружать сваи способом подмыва грунта разрешается на участках, удаленных от существующих зданий и сооружений не менее чем на 20 м, так как в процессе подмыва грунт может разжижаться не только под сваей, но.и на некотором расстоянии от нее.

В рабочих чертежах свайного поля указывают местоположение свай, погружаемых методом подмыва, и имеющиеся подземные коммуникации.

Расстояния от коммуникаций до мест подмыва грунта должны быть определены в рабочих чертежах или ППР; они зависят от характеристик и фильтрующих особенностей грунтов, а также и технического состояния подземных коммуникаций. Если решено погружать сваи методом подмыва грунта, на стадии разработки ППР должны быть разработаны мероприятия по обеспечению сохранности подземных коммуникаций на период производства работ.

В призматических сваях, погружаемых методом подмыва, воду подают по трубе, подведенной к острию свай с укреплением вдоль ствола или забетонированной в нее (см. 6.6). Для погружения свай в песчаные и илисто-глинистые грунты подмывом достаточны

незначительные усилия от работающего молота или вибропогружателя.

Для погружения свай на глубину более 15 м в плотные связные грунты на квадратные сваи можно устанавливать по две трубы, располагаемые с двух сторон вдоль ствола сваи.

 Наиболее применим метод подмыва грунта при погружении трубчатых свай и свай-оболочек. Число труб при погружении трубчатых свай должно быть не менее двух, а при больших диаметрах— одна труба на 1,0—1,5 м периметра сваи.

Наклонные сваи для погружения с подмывом грунта снабжают двумя трубами для подачи воды, устанавливаемыми вдоль ствола сваи, и третьей трубой, которую размещают по верхней грани наклонной сваи.

Для обеспечения равномерного погружения свай с подмывом грунта для предохранения наконечников от засорения воду подают без перерывов. Исключение составляют случаи, когда по технологическим соображениям при погружении свай на глубину более 20 м чередуют подачу воды с подачей в эти же трубы сжатого воздуха.

В табл. 6.5 приведены данные о величинах напора и расхода воды, подаваемой к подмываемому грунту в зависимости от глубины погружения свай и характеристики грунтов.

Если необходимо повысить интенсивность подмыва грунта, на наконечнике помимо центрального отверстия делают ряд.боковых, направленных под углом 30—45° к вертикали. Диаметр выходного отверстия наконечника принимают в пределах 0,4—0,45 от диаметра трубы, а диаметр боковых отверстий — 6—20 мм. Для уменьшения потерь давления в системе насосные   установки   целесооб-

разно размещать с максимальным приближением к месту подмыва грунта. Для предотвращения наплыва грунта в полость сваи-оболочки подмывные трубки не доводят до низа свай на 0,5—0,75 м.

Ускорение погружения свай с помощью электроосмоса. Физическая сущность метода заключается в том, что при кратковременном действии постоянного электрического тока во влажных связных грунтах происходит движение поровой воды от анода (от положительного полюса генератора тока) к катоду (отрицательному полюсу).

Это физическое явление используют для погружения сваи. Для этого погруженную сваю присоединяют к положительному полюсу (аноду) источника тока, а следующую перед ее погружением — к отрицательному полюсу (катоду) того же источника тока. При включении тока вокруг сваи-анода образуется грунтовая зона, имеющая пониженную влажность грунта, а у погружаемой сваи-катода появляется зона повышенного влагосодержания.

Применять метод электроосмоса целесообразно при наличии во-донасы.щешшх плотных глинистых грунтов, моренных , суглинков и глин. Применение метода электроосмоса позволяет на 25—40% ускорить процесс погружения сваи, уменьшить нагрузки, необходимые для погружения сваи. При этом   сохраняется  целостность бетона сваи во время ее погружения.

Способ электроосмоса можно также применять для извлечения из грунта металлических и железобетонных свай  (шпунта).

В качестве электродов для погружения свай методом электроосмоса можно использрвать продольные полосы, заделываемые в тело неметаллической сваи с наружной стороны или стержневую арматуру железобетона, которая должна иметь выпуски в острие сваи и ее голове.

В трубчатые сваи при их армировании заделывают электроды для подключения к ним генератора тока и заземления сваи. Типы электродов, зависящие от степени водонасыщения и видов грунтов, должны быть определены в проекте производства работ.

Для обеспечения электробезопасности при производстве погружения свай методом электроосмоса копер устанавливают на деревянные шпалы-прокладки, а головы свай (или шпунтин) изолируют от соприкосновения с металлическими конструкциями копрового агрегата.

При удалении шпунтин из грунта сначала необходимо извлечь 2—3 сваи в ряду через одну, после чего можно извлекать остальные. В этом случае отдельные шпунтины должны служить анодом, а извлекаемые — катодом.

Генераторами могут служить источники постоянного тока СМГ-2, сварочные агрегаты СУТ-2РУ и САК-2. Распределительный щит, подающий электроток к электродам, должен быть осна-шен вольтметром и амперметром для постоянного наблюдения за ходом процесса погружения сваи.

В исполнительную документацию на работы по погружению свай кроме материалов о характере циклов забивки заносят данные о расположении и габаритах электродов, напряжении тока и последовательности присоединения и погружения сваи.

Ускорение погружения свай с помощью обмазок. Производить обмазку поверхности свай синтетическими полимерами целесообразно в тех случаях, когда нет возможности погрузить их в плотные грунты другими средствами.

Сущность процесса заключается в свойстве некоторых полимеров при взаимодействии с частицами глинистого грунта смещать с них воду и, занимая ее место, образовывать пленку на поверхности сваи. Пленка, образованная на поверхности сваи, снижает в период ее погружения силы трения. После же погружения сваи молекулы полимеров проникают в грунт и упрочняют его, так как они связывают минеральные частицы.

Для обмазки свай можно применять фурфурол-анилиновые смолы (АС), карбамидные, полиакриламидные и эпоксидные полимеры.