Характер взаимодействия различных свай с грунтами при разных видах нагрузок (горизонтальных, вертикальных, моментных)

Сваи-стойки прорезают всю толщину слабых грунтов и опираются на слой практически несжимаемого грунта (обычно на скальную породу). Так-как сваи-стойки опираются на несжимаемый грунт, при загрузке их силой N они практически не получают вертикального перемещения. По этой причине между боковой поверхностью сваи и грунтом не может возникнуть трения, если не учитывать продольных деформаций самого ствола сваи. При деформации ствола длинных свай (длиной более 16 м) может развиться трение, но лишь в верхней части ствола. В связи с этим считают, что сваи-стойки передают давление только через нижний конец (пяту) и работают как сжатые стойки в упругой среде.

Сваи трения (висячие) окружены со всех сторон, в том числе и со стороны нижнего конца, сжимаемыми грунтами. Под нагрузкой такие сваи перемещаются вниз (получают осадку), и, поскольку они окружены грунтом, по их боковым поверхностям развивается суммарная сила трения Фбк. Кроме того, под нижним концом (острием) сваи развивается сопротивление Фо. Сопротивление основания перемещению сваи трения под нагрузкой, обычно называемое несущей способностью грунта основания сваи или, коротко, несущей способностью сваи, составляет Ф=Фо+Фбк.

Для получения как можно меньших осадок свайных фундаментов и для более полного использования материала свай рекомендуется доводить их до относительно плотных грунтов.

Виды ростверков на сваях.

Ростверк – конструкция в виде балки или плиты, объединяющая группу свай для передачи и равномерного распределения нагрузок на сваю. Ростверки являются несущими конструкциями, служат для опирания надземных конструкций зданий.

Различают 3 типа свайных ростверков:

Низкий ростверк располагается ниже поверхности грунта. Он способен передавать часть вертикального давления на основание по своей подошве и воспринимать горизонтальные усилия. Если ростверк находится в зоне сезонного промерзания, то на него будут действовать нормальные и касательные силы морозного пучения, поэтому низкие ростверки в пучиноопасных грунтах рекомендуется располагать ниже зоны промерзания или использовать мероприятия, направленные на снижение вредного воздействия в результате промерзания.

Повышенный (промежуточный)устраивают непосредственно на поверхности грунта без заглубления и используют при устройстве свайных фундаментов на непучиноопасных грунтах. Эти ростверки не могут передавать давление на грунт основания, т. к. верхние слои сложены слабыми грунтами.

Высокийрасположен на некотором расстоянии от поверхности земли. Их применяют при строительстве мостов и гидротехнических сооружений, под внутренними стенами жилых и гражданских зданий с техническими подпольями и в других случаях.

Виды фундаментов глубокого заложения

В основном данный тип фундаментов применяют при возведении сооружений с большими нагрузками на основание, а также при строительстве заглубленных помещений зданий, подземных гаражей, пешеходных переходов, мостовых опор, водозаборных сооружений. К фундаментам глубокого заложения относятся: опускные колодцы, кессоны, глубокие опоры (набивные столбы), фундаменты возводимые методом «стена в грунте». Такие фундаменты устраивают не в открытых котлованах, а на поверхности грунта. Для погружения на необходимую глубину из-под них извлекают грунт. В некоторых случаях фундаменты устраивают в изготовленных заранее полостях в грунте. Сооружения фундаментов глубокого заложения направлено на сохранность структуры грунтов в основании и передачу больших давлений на плотные грунты.

Опускные колодцы

Конструкции колодцев: во многих случаях проектируются цилиндрической формы, в ряде случаев устраивают сборные конструкции, состоящие из панелей или колец. ОК применяют для устройства фундаментов под тяжелыми сооружениями (мосты, башни и др.), для возведения подземных сооружений. При устройстве фундаментов методом опускного колодца на поверхности грунта возводят пустотелую нижнюю часть фундамента в виде колодца. Через вертикальную полость в колодце с помощью землеройных механизмов из-под него извлекают грунт. Под действием силы тяжести колодец погружается в грунт. По мере опускания колодца его наращивают. После погружения на проектную глубину нижнюю часть колодца заполняют бетонной смесью. Для погружения колодца в окружающий грунт нижнюю часть колодца выполняют в виде специального ножа из листовой стали, а для уменьшения трения грунта о стенки колодца при погружении с внешней стороны делают небольшой уступ, и образующийся зазор заполняют раствором бентонитовой глины, которая поддерживает стенки грунта в процессе погружения. При погружении опускных колодцев необходимо обеспечивать его вертикальное положение, не допуская развития крена. Способ разработки грунта выбирают в зависимости от размеров опускных колодцев, а также инженерно-геологических условий строительной площадки. При значительном объеме земляных работ применяют грейдеры или экскаваторы с бульдозером, опускаемыми в колодец. Последние находясь в колодце, заполняют специальные ковши, которые с помощью крана извлекают на поверхность. При этом способе разработки грунта необходимо предотвращать поступление подземных вод в колодец, что осуществляется с помощью искусственного водопонижения или устройства шпунтовых заграждений. Разработка грунтов грейфером разрешается без устройства водозащитных экранов, но в этом случае внутри колодца необходимо поддерживать повышенный уровень воды в колодце, превышающий уровень подземных вод.

Последовательность выполнения работ:

1. Устройство колодца непосредственно на поверхности грунта.

2. Разработка грунта (опускание колодца).

3. Наращивание колодца (опускание происходит под собственным весом).

4. Погружение колодца на проектную отметку и удаление из него грунта.

5. Заполнение колодца (бетонирование).

Если колодец входит в состав фундамента, то такие колодцы называются массивными.

Если колодец используется в качестве помещения (резервуар и т.д.), то такие колодцы называются легкими или колодцами – оболочками.

Форма колодца в плане может быть различной и определяется, в конечном счете, применяемым материалом.