Преимущества и недостатки
1.
Набивные сваи – это сваи, изготавливаемые на строй площадке, путем образования скважин и заполнения их соответствующими материалами.
Для устройства таких свай используют шнеки, ковши, долото, разработка грунта струей воды, буровые машины. Чаще всего набивные сваи выполняют бетонные, реже грунтовые.
2.
Набивные сваи классифицируются по тем же признакам, что и все сваи.
По характеру работы:
- сваи-стойки
- висячие сваи
По нагрузке:
- центрально нагруженные
- внецентренно нагруженные
- горизонтально нагруженные
11.11.13
По форме поперечного сечения:
- крупные сплошные
- трубчатые
По форме продольного сечения:
- пририатические
- цилиндрические
- с уширением
По способу устройства скважин:
- бурение насухо
- бурение под защитой обводной трубы
- бурение под защитой глинистого раствора
- пробивкой «снаряда»
- вибронабивные сваи с помощью вибратора
- буротромбованные сваи
По способу устройства уширения – в набивных сваях наширения устраиваются на конце уплотнением и тромбованием щебня на уровне дна скважины.
По материалу – каким материалом наполняется скважина, по этому материалу и принимается ее название.
В просадочных грунтах скважина заполняется местным грунтом с уплотнением (грунтовая свая).
В водонасыщенных грунтах сваи изготавливаются продавливанием и заполняют песком (песчаная свая) или известью (известковая свая).
Набивные сваи могут выполняться армированными. Арматура устанавливается в пустую скважину до заполнения бетоном (железобетонная свая). Каркас сваи может устанавливаться в не затвердевший бетон.
3.
Все сваи, используемые для уплотнения грунта имеют неоспоримые преимущества:
1. набивная свая с уширенной пятой обладает большей несущей способностью
2. набивная свая компактна в плане
3. арматура сваи может служить одновременно анкерами для колонны
4. бетон твердеет в естественных условиях
Недостатки:
1. мокрый процесс
2. многодельность
3. большой расход бетона
Лекция 10
РАСЧЕТ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
Расчет свай стоек
Расчет висячих свай
1.
Несущая способность сваи стойки определется из 2-х условий:
1) Из условия сопротивления материала самой сваи
Fd=ϕ(RbA +RscAs)
ϕ - коэффициент устойчивости (коэффициент продольного изгиба) = 1
Rb – расчетное сопротивление бетона сжатию
А – площадь поперечного сечения сваи
Rsc – расчетное сопротивление сжатия стальной арматуры
As – площадь поперечного сечения арматуры
2) из условия сопротивления грунта основания под нижним концом сваи
Fd= ɤcRA
ɤc – коэффициент условии работы = 1
R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа
Не зависимо от вида грунта R=20000 кПа
А - площадь сечения сваи
- для сваи сплошного сечения она равна площади поперечного сечения сваи
- для полых свай она равна площади поперечного сечения нетто при отсутствии заполнения их полости бетоном
- равной площади поперечного сечения сваи брутто при заполнении полости бетоном
2.
Несущая способность висячих забивных свай определяется как сумма расчетных сопротивлений грунта основания под нижним концом и по боковой поверхности.
Fd=ɤc(ɤcr*R*A+u*Σɤcf*fi*hi)
ɤc – коэффициент условия работы = 1
ɤcr - коэффициент условия работы грунта
ɤcf – коэффициент условия работы грунта под нижним концом и по боковой поверхности сваи соответственно
R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, по таблице СП «свайные фундаменты»
А – площадь поперечного сечения сваи брутто или площадь поперечного сечения уширения по его наибольшему диаметру
U – периметр сваи
fi – расчетное сопротивление итого слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, по таблице СП «свайные фундаменты»
hi – толщина итого слоя грунта, соприкасающаяся с боковой поверхностью сваи, hi≤2м
По этой формуле следует суммировать сопротивление грунта по всем слоям пройденным сваей, причем свая должна заглубляться в грунт не менее, чем на 1 метр.
ФУНДАМЕНТЫ ГЛУБОКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ
Общие сведения
Опускные колодцы
Кисоны
Тонкостенные оболочки
При залегании прочных грунтов на значительной глубине, когда устройство фундаментов в открытых котлованах становиться трудно выполнимым или экономически невыгодным и применение свай не обеспечивает необходимой несущей способностью, устраивают фундаменты глубокого заложения.
Необходимость устройства фундаментов глубокого заложения может быть вызвана особенностью самого сооружения, например, когда оно должно быть спущено на большую глубину (заглубленные и подземные сооружения). К таким сооружениям относятся подземные гаражи, склады, емкости очистных сооружений, водопроводов, канализационных сооружений, здания насосных станций, водозаборы, глубокие колодцы для дробления руды, глубокие колодцы для цехов непрерывной разливки стали.
В настоящее время в строительной практике применяют следующие виды фундаментов глубокого заложения:
- опускные колодцы
- киссоны
- тонкостенные оболочки
- буровые опоры
- фундаменты, возводимые методом «стена в грунте»
2.
Опускной колодец представляет собой замкнутую в плане и открытую сверху и снизу полую конструкцию, бетонируемую или собираемую из сборных элементов на поверхности грунта или погружаемую под действием собственного веса и дополнительной нагрузки (пригрузки) по мере разработки грунта внутри полости.
После погружения колодца до проектной отметки внутреннюю полость опускного колодца полностью или частично заполняют бетоном или используют для устройства заглубленного помещения.
Опускные колодцы могут быть выполнены из древесины, камней, кирпичной кладки, бетон, металла. Наибольшее распространение получили железобетонные колодцы.
По форме в плане они могут быть:
- круглыми
- квадратными
- прямоугольными
- с внутренними перегородками или без них
Форма колодца в плане определяется конфигурацией проектируемого сооружения. Наиболее рациональной является круглая форма. Такие колодцы лучше работают на сжатие и при заданной площади основания обладают наименьшим наружным периметром, что существенно уменьшает силы трения по их боковой поверхности, возникающие при погружении. С другой стороны опускные колодцы позволяют более рационально использовать площадь внутреннего помещения дл размещения оборудования.
По способу устройства стен опускные колодцы из железобетона делятся на:
- монолитные
- сборные
Монолитные опускные колодцы состоят из 2-х составных частей – наживой и собственно оболочки. Наживную часть выполняют шире стены оболочки на 100-150 мм с наружной стороны. Ширину режущей части ножа (банкетки) в зависимости от размеров колодца и плотности проходимых грунтов принимают от 150 до 400 мм. Для предохранения от повреждений банкетку окантовывают металлом. Чаще всего используют прокатный уголок. При широкой бакетке (более 250 мм) используют сварные профили.
Стенки колодца армируют вертикальными пространственными каркасами. В настоящее время из монолитного железобетона выполнено большинство крупных опускных колодцев.
В последнее время разработаны конструкции опускных колодцев с применением сборных облегченных элементов (из пустотелых прямоугольных элементов). Наживая часть этих колодцев выполняется монолитной. Блоки стены укладываются на растворе без перевязки швов, в результате чего образуются вертикальные швы на всю высоту колодца. Блоки скрепляют между собой только в вертикальных швах, после чего их заполняют бетоном.
Если колодец разбить на части по высоте, то в уровне каждого яруса опускания устраивают монолитный железобетонный пояс. … используют для опускных колодцев с глубиной погружения до 40 м и диаметром более 20 м. Основным недостатком колодцев этого типа является большой объем монолитного железобетона, расходуемого на замоноличивание стыков и устройства наживой части.
Способы погружения колодцев:
- без водоотлива (при отсутствии подземных вод)
- с открытым водоотливом
- с водопонижением
- с устройством противофильтрационной завесы
Киссон схематически представляет собой опрокинутый ящик вверх днищем, образующий рабочую камеру, в которую под давлением нагнетается сжатый воздух уравновешивающий давление грунтовой воды на данной глубине, что не позволяет ей проникать в рабочую камеру, благодаря чему разработка грунта ведется «насухо» без водоотлива. По сравнению с опускными колодцами киссоный способ устройства подземных сооружений является более дорогостоящим и сложным, поскольку требуется специальное оборудование (компрессоры, трубы и т.д.). Кроме этого этот способ связан с пребыванием людей в зоне повышенного давления воздуха, уравновешивающего гидростатический напор воды, что приводит к снижению производительности труда и значительному сокращению продолжительности рабочих смен (до 2-х часов), ограничивает глубину погружения киссонов до 30-40 метров ниже уровня подземных вод. Максимальное давление, которое может выдержать человек, составляет 400 кПа, поэтому киссоны применяют значительно реже других типов фундаментов глубокого заложения.
Конструкции киссонов и оборудования для их опускания.
Киссон состоит аналогично из 2-х составных частей:
- киссоная камера
- надкиссонное строение
Киссоная камера, высота которой по санитарным нормам, принимается не меньше 2,2 м, выполняется из железобетона и состоит из потолка и стен, называемых консолями. Консоли камеры с внутренней стороны имеют наклон и заканчиваются ножом. Толщина консоли вместе примыкания к потолку составляет 1,5 - 2 м, ширина банкетки принимается равной 250 мм. Конструкция ножа киссона та же, что и у опускного колодца. Для изготовления киссонных камер применяют бетон класса не менее В35, армирование их производиться на усилие, возникающее в процессе возведения киссона.
При бетонировании киссоной камеры, в ее потолке оставляют отверстия для установки шахтной трубы, труб сжатого воздуха, воды и подводки электроэнергии.
Надкиссонное строение в зависимости от назначения киссона выполняется как колодец с железобетонными стенами (подзаглубленное) помещение или в виде сплошного массива из железобетона для фундаментов глубокого заложения. Если надкиссонное строение выполняется под заглубленное помещение, то на его наружные стены наносится гидроизоляция.
Как и опускные колодцы надкиссонное строение возводят на всю проектную высоту или ярусами по мере погружения.
Производство киссоных работ
Последовательность производства работ при строительстве киссонов аналогично опускным колодцам. Сначала на спланированной поверхности грунта или на дне котлована возводится киссонная камера, на которой монтируются шлюзовой аппарат и шахтные трубы. Одновременно вблизи киссона сооружается компрессорная станция и монтируется оборудование для подачи в киссон сжатого воздуха. После того, как бетон в киссоной камере приобрел проектную прочность, начинают погружение. Сжатый воздух начинают подавать в киссоную камеру, как только ее нижняя часть достигнет уровня подземных вод. По мере погружения киссона в грунт наращивают шахтные трубы и возводят надкиссонную часть сооружения.
После опускания киссона на проектную глубину все специальное оборудование демонтируется, а рабочая камера заполняется бетоном. Грунт в камере киссона разрабатывается гидромеханическим или ручным способами. Ручная разработка грунта применяется при погружении киссона в породы не поддающиеся размыву. Если при разработки грунта киссон не опускается, то его либо погружают, либо принимают форсированную посадку. Форсированная посадка достигается снижением давления воздуха в рабочей камере, в следствии чего падает направленное вверх давление на ее потолок.
4.
Тонкостенные оболочки из сборных жб элементов начали широко применять с применением мощных вибропогружателей, позволяющих погружать в грунт элементы больших размеров. Тонкостенная оболочка представляет собой пустотелый цилиндр из обычного или предварительно напряденного железобетона. Оболочки выпускаются секциями длиной … толщина стенок составляет 12 см
09.12.13
На строительной площадке секции оболочки предварительно укрупняются или наращиваются в процессе погружения с помощью специальных стыковых устройств. Анализ накопленного опыта показал, что наилучшим типом стыковых является сварной, применяемый для предварительной сборки на строительной площадке и фланцевый, на болтах, который используется для наращивания в процессе погружения.
Погружения оболочек в грунт осуществляется вибропогружением.
Для предотвращения разрушения оболочки при встрече с твердыми включениями, конец нижней секции снабжается ножом.
Для сопротивления оболочки действию значительных по величине внешних усилий после погружения до заданной глубины ее заполняют бетоном.
При погружении в песчаные грунты внизу оставляют уплотненное песчаное ядро высотой не менее 2-х метров. Благодаря этому сохраняется естественная плотность песчаного грунта в основании оболочки, что обеспечивает лучшее использование его несущей способности.
Разновидностью усиленных оболочек являются оболочки с несущей диафрагмой.
Диафрагма устанавливается в нижней секции оболочки на высоте 1-2 диаметра и имеет центральное отверстие для извлечения грунта из ее полости при погружении.
После посадки диафрагмы на грунт на последнем этапе погружения, отверстие заливают бетоном. Такие оболочки предназначены для устройства фундаментов в песчаных и песчанно-гравийных грунтов без включения валунов.
Если оболочка погружается до скальных пород, то ее нижний конец заделывается в скалу. Для этого в скальной породе через оболочку бурят скважину диаметром оболочки и после установки арматурного каркаса скважину и оболочку заливают бетоном.
В нескальных грунтах увеличение несущей способности оболочки по грунту достигается устройством внизу уширенной пяты. Полость для уширенной пяты выполняют либо разбуриванием, либо взрывом с последующим заполнением бетоном.
Практика показывает, что устройство уширенной пяты наиболее целесообразно в глинистых грунтах.
Лекция 11