эл. учебник. И фундаменты
 Скачать 1.24 Mb.
|
|
28» S) W77 ТТЛ) У/777 7777 7777 Р  ис. 11.10. Последовательность изготовления камуф-летных свай в неизвлекае-мой оболочкеа —помещение заряда взрывчатого вещества в погруженную оболочку; б —заполнение оболочки бетонной смесью; а — заполнение камуфлетной полости бетонной смесью после взрыва; г — готовая свая  ч ся выштампованием или вытрамбованием. Сваи с неизв> л екаем ой металлической или железобетонной оболочкой с камуфлетным уширением или без него устраиваются там, где необходимо защитить бетонную смесь или бетон от внешних воздействий, либо при высоких свайных ростверках. Для этого металлическую трубу с заваренным башмаком погружают в грунт и заполняют ее бетонной смесью. С целью образования камуфлетного уширения перед бетонированием в трубу опускают заряд взрывчатого вещества, который взрывают после заполнения трубы бетонной смесью [(рис. 21.10). Железобетонные сваи-оболочки, а также оболочки погружают с открытым нижним концом с извлечением грунта. После погружения оболочки в нижней ее части может быть сделано камуфлетное уширение. Технология изготовления свай в грунте зависит от грунтовых условий и требуемой несущей способности свай. К сваям, изготавливаемым в грунте, относят также сваи-оболочки, оболочки и сваи-столбы. Их устройство рассматривается в п. 13.5. Области применения различных видов свай указаны в приложении 1 СНиП 2.02.03—85. 11.2, Определение несущей способности свай, свай-оболочек и свай-столбов 11.2.1. Явления, происходящие в грунте при погружении свай и при их изготовлении в нем В процессе погружения свая вытесняет некоторый объем грунта. Это приводит к уплотнению окружающего ее грунта, что обычно наблюдается в рыхлых и средней плотности песках, а также в ненасыщенных водой пылевато-глинистых грунтах. Од- 262 нако даже в этих грунтах при забивке свай вокруг нее может происходить небольшое поднятие дна котлована. Глины и суглинки, в которых все поры заполнены водой, уплотняются только в результате отжатая поровой воды. Так как вода из таких грунтов отжимается очень медленно, во время погружения свай наблюдается лишь незначительное уплотнение грунтов в результате выдавливания воды из пор и отжатия ее вдоль ствола сваи вверх, а также вследствие упру* гих объемных деформаций воды, содержащей воздух. Основная же деформация грунта развивается в виде смещения его частиц в стороны и вверх, что приводит к поднятию дна котлована (рис. 11.11). При выпоре пылевато-глинистого грунта происходит его перемятие, нарушение природной структуры и снижение прочности. Перемещающийся вверх грунт способен поднимать ранее забитые сваи. Это существенно снижает их несущую способность. В связи с этим после поднятия свай необходима до-бивка их до проектного положения. Особенно сильно снижается прочность пылевато-глинистого грунта, расположенного непосредственно у боковой поверхности сваи, так как вода, отжимаемая из пор грунта, перемещается вверх по этой поверхности. В результате резко уменьшается трение сваи о грунт, что способствует ее погружению при ударах. Таким образом, если по мере заглубления сваи в пески и в ненасыщенные водой пылевато-глинистые грунты она встречает все большее сопротивление и отказ (погружение сваи от одного удара) все уменьшается, то по мере погружения в тик-сотропные насыщенные водой глины и суглинки отказ нередко увеличивается. Логично считать, что чем большее сопротивление оказывает грунт погружению сваи, т. е. чем меньше отказ, тем большую нагрузку можно передать на сваю. Поэтому сразу после погружения сваи в насыщенные водой пылевато-глинистые грунты она имеет небольшую несущую способность.
Опыт показывает, что надо дать свае «отдохнуть», т.е. не подвергать ее статическим и динамическим воздействиям в течение нескольких дней после погружения. За 'этот период окружающая сваю вода постепенно переместится от ее боковой поверхности, кроме  Рис. 11.11. Характер деформации насыщенного водой пылевато-глинистого грунта около забитой сваи if — граница интенсивных деформаций вы> йора; 2 — эпюры вертикальных перемещен 263 ний слоев грунта того, вследствие тиксотропных свойств грунта прочность его около сваи со временем в значительной степени восстановится, и тогда несущая способность сваи увеличится. Строители говорят, Что «грунт засосал сваю». Если теперь произвести по свае, удары свайным молотом, аналогичные ударам при забивке, отказ, как правило, будет во много раз меньше. Этот отказ называют действительным отказом, или отказом после «отдыха». При забивке же наблюдается производственный отказ, часто называемый «ложным о т к а з о м». В песках, наоборот, «ложный отказ» при забивке иногда бывает меньше действительного, так как в процессе погружен ния сваи под ее нижним концом образуется ядро уплотненного грунта, препятствующее погружению сваи при ударах свайного молота. Во время «отдыха» сваи происходит релаксация напря-жений в песке и сопротивление грунта ее внедрению снижается, - Необходимая продолжительность «отдыха» сваи зависит от характера грунта: обычно для супесей и песков — одна неделя, для суглинков — две недели, для глин — не менее трех недель. Применение подмыва для погружения свай в пески привод дит к их разрыхлению, поэтому последний метр сваи забивают без подмыва. Нижний конец сваи должен быть заглублен в грунт, не подвергавшийся размыву. Под влиянием динамических воздействий песок вокруг сваи уплотняется. Весьма эффективно погружение свай в водонасыщеиные пески вибрированием. При этом происходит интенсивное уплот-нение песка вокруг погружаемых свай, они получают более вьь сокую несущую способность, чем забитые сваи. При изготовлении свай, свай-оболочек и свай-столбов, называемых нами для краткости сваями, изготовленными в грунте (набивными), явления, происходящие в массиве грунта, в значительной степени зависят от применяемой технологии. Использование бурения для изготовления скважин приводит к разуплотнению грунта вокруг сваи. Это существенно уменьшает несущую способность таких свай по сравнению с забивными сваями. Еще в большей степени снижается несущая способность буронабивных свай, когда в забое остается шлам. Для увеличения несущей способности таких свай уплотняют грунт под сваями и вокруг них. С этой целью применяют камуфлет-ные взрывы, механическое трамбование, электрогидродинамический эффект и др. J 1.2.2. Прочность свай по материалу Сваи, погружаемые в грунт в готовом виде, могут быть разрушены при транспортировании, складировании, подъеме на копер, забивке и загрузке после погружения. Поэтому для сохранения целостности свай их армируют продольной арматурой t 264 и выпускают из тела свай, как сказано ранее, монтажные петли (см. рис. 11.6). При складировании сваи укладывают на под* кладки, размещаемые так, чтобы расстояние от концов сваи до подкладки составляло 0,209/ (см. рис. 11.6). При этом под* кладки располагают строго над подкладками нижнего ряда. Наибольшие напряжения сжатия сваи получают в момент забивки. При вертикальной нагрузке от сооружения материал свай, забитых в грунт, чаще всего недогружен. При проверке сваи на сжатие продольный изгиб учитывают как для стержня в упругой среде только на участках относительно мощных слоев слабых грунтов (торф, ил). В остальных грунтах продольный изгиб не учитывают. Если на сваю передаются горизонтальные усилия или моменты, то ее рассчитывают на поперечный изгиб, как стержень в упругой среде. При сваях, изготовляемых в грунте, качество бетона часто бывает низкое, особенно если бетонирование производится подводным способом. В связи с этим на прочность материала вво-дится снижающий коэффициент условий работы. Расчеты свай по прочности материала производят в соответствии с методами проектирования железобетонных и бетонных конструкций. П.2.3. Определение несущей способности свай-стоек Несущая способность сваи-стойки зависит от прочности грунта под ее нижним концом и определяется по первой группе предельных состояний по формуле Fd = \cRA, (11.2) где y« — коэффициент условий работы, принимаемый равным 1; R— расчетное сопротивление крупгюобломочного грунта или скальной породы под нижним концом сваи; А — площадь поперечного сечения сваи у нижнего конца. - Для забивных, вдавливаемых и погружаемых вибрированием свай, опирающихся нижним концом на разрушенные скальные породы и крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем, обычно принимают R = 20 МПа. Высокое расчетное сопротивление грунта объясняется сильным уплотнением грунта под нижним концом свай. Под набивными сваями вскрываемый плотный пылевато-гли* нистый или крупнообломочный грунт разуплотняется, поэтому нормативное сопротивление такого грунта можно установить лишь путем испытания его штампами или загрузкой свай статической нагрузкой. Если'нижний конец набивной сваи опирается на невыветрелую скальную породу, расчетное сопротивление. ее под сваей устанавливается по формуле R = Rc.n/yg,(П.З) 269 где Re. „ — нормативное (среднее арифметическое значение) временное сопротивление скальной породы одноосному сжатию в водонасыщениом состоянии; \е— коэффициент надежности по грунту, принимаемый равным 1,4. Для повышения значения Rприходится заделывать нижний конец сваи в скальную породу. Тогда R= (Хс. n/yg) Ча/df + 1.6), где U— расчетная глубина заделки набивной сваи или сваи-оболочки в скальную породу, принимаемая не менее 0,5 м; d/ — диаметр заделанной в скальную породу части сваи. 11.2.4. Определение несущей способности сваи трения Несущая способность грунта основания свай трения, зависящая от сопротивления грунта под их нижним концом давлению и развивающегося по их боковой поверхности сопротивления грунта сдвигу, определяется по I группе предельных состояний различными методами. Широко известны следующие четыре метода: 1) практический с использованием таблиц СНиПа; 2) динамический; 3) статического зондирования; 4) испытания свай статической нагрузкой. Из них только последний метод позволяет получать непосредственно опытным путем значение несущей способности сваи. Остальные методы, являясь косвенными, дают относительно приближенные значения несущей способности, которые рекомендуется сравнивать с результатами контрольных испытаний свай статической нагрузкой. Практический метод. Несущая способность свай трения определяется как сумма двух слагаемых — сопротивления грунта под их нижним концом давлению и сопротивления грунта сдвигу по их боковой поверхности: ). (П.4) где ус— коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1; Уся и Ycf — коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и по боковой поверхности сваи, зависящие от способа ее погру-гкения (табл. 11.1); R— расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, определяемое по табл. 11.2; Л —площадь стирания сваи на грунт; U— периметр поперечного сечения сваи; fi— расчетное сопротивление сдвигу боковой поверхности сваи по i-му слою грунта, определяемое по табл. 11.3; hi— толщина t-ro слоя грунта в пределах длины сваи (рис. 11.12). Глубины погружения сваи и залегания отдельных слоев г для определения значений Rafiпринимают от природного рельефа при срезке, подсыпке или намыве слоя толщиной не более 3 м или от условной отметки, расположенной соответственно на 3 м выше уровня срезки или на 3 м ниже уровня подсыпки, при срезке, подсыпке или намыве слоя толщиной от 3 до 10 м. В водотоках учитывают возможный размыв грунта, 266 Таблица 11.1. Коэффициенты условий работы грунта для формулы (11.4)
При промежуточных значениях zдля определения Rи // по табл. 11.2 и 11.3 применяют интерполяцию. Для плотных песков значение ftувеличивают на 30%, а значение Rпринимают на 60..Л 00 % больше, чем указано в табл. 11.2, но не более чем на 20 МПа. Толщину слоев при членении толщи грунтов для определения ftпринимают не более 2 м. с При пирамидальных сваях СНиП 2.02.03—85 рекомендуют определять Fdв зависимости от деформационных и прочностных свойств грунтов. Определение несущей способности свай с использованием таблиц СНиПа нельзя считать точным. Если ошибиться при нахождении hвсего на 0,1, то результат, получаемый по формуле (11.4), может оказаться завышенным или заниженным иногда в 1,5 раза и более. В то же время значения wLи wPпо ГОСТ 5183—77 определяются экспериментально довольно приблизительно. Кроме того, хотя табличные значения Rи /; установле- 267 Таблица 11.2. Значения расчетного сопротивления грунта под нижним концом свай, погруженных в грунт и изготовленных в грунте без его выемки, R, кПа
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||