Отказ сваи: понятие и расчеты

Как произвести расчёт

После того как процесс забивки завершен, требуется финишный расчет несущей способности изготовленной конструкции. Для этого требуется несколько параметров:

• тип и масса устройства, которое использовалось для этой работы;
• вес молота в его ударной части;
• используемая для забивки энергия механизма;
• сопротивление грунта, меняющееся в зависимости от его индивидуального строения;
• сопротивление и площадь сечения забитых свай;
• вес конструкции;
• остаточный и упругий отказы стержня.

Чтобы из всех этих параметров произвести вычисления, требуется специальная формула:

Для получения несущей способности различных типов грунта стоит воспользоваться таблицей:

Чтобы предвидеть возможные ошибки в расчетах, после завершения работ производится испытание забитых свай на предмет достижения ими твердых грунтов.

Расчет глубины прохождения сваи до отказа является важным этапом в строительстве. Так как он позволяет поставить фундамент на прочном основании. Измерения производят на разных этапах работ.

Глубина отказа рассчитывается во время составления проекта, в процессе забивки свай и по завершении этого процесса. Полученные данные тщательно сверяются, а выявленные расхождения проверяются. Всё это позволяет заложить прочное основание, которое станет первым шагом в строительстве прочного и уютного дома.

Почему реальный и проектный отказ сваи могут отличаться

Часто бывает, что при забивке свай кажется, что приспособление уперлось в твердый грунт, а проверка документации показывает недостаточное погружение механизма в почву. На это есть несколько объяснений:

• если нижняя конструкция уперлась в твердый пласт грунта, он может создавать препятствия для дальнейшего погружения;
• при оттоке грунтовых вод консистенция почвы нарушается, становясь более твердой, что увеличивает силу трения о ствол и мешает дальнейшему продвижению.

Чтобы определить причину произошедших затруднений, требуется приостановить работу приблизительно на неделю. За это время почва возвратится в своё естественное состояние и тогда можно будет завершить начатое.

Проектный отказ сваи — это страшно для постройки или нет?

В современном мире новых технологий при выполнении строительных работ акцент делается на экономичности.

Одной из таких новинок является свайный фундамент. При его монтаже одним из главных факторов является расчёт и отказ сваи.

Что это за величина?

Отказ сваи в строительстве – это величина, которая показывает, насколько углублена конструкция. При этом её нижнее основание должно упираться в прочные глубинные грунты, которые обладают высокой плотностью. Отказ сваи это мера, суть которой заключается в размере частичного углубления устройства после единичного удара молота. Существует специальный прибор, который позволяет измерять данную величину – прогибомер. Его погрешность составляет одну десятую миллиметра. Рассматривают два вида отказа – по проекту и по факту. Проектный рассчитывается с помощью формул на основании строительных норм при проектировании фундамента.

Проектный отказ сваи определяется с учётом характеристики грунтов, свай и техники, которая используется для забивки конструкции. Погружение железобетонного столба считается выполненным тогда, когда отказы по проекту и по факту совпали.

Залог в свайном фундаменте

На практике определить величину продвижения столба после единичного удара молота невозможно, поэтому при расчёте этой величины применяют такое понятие, как залог сваи. Залог – это определённое количество ударов механизма, с помощью которого производят забивку. Или промежуток времени, в течение которого работает механизм.

Процесс забивания сваи

Залог зависит от используемого оборудования:

Если используется дизельный молот одиночного действия, то серия залога состоит из десяти ударов. Если используется механизм двойного действия (гидромолот), то залог рассчитывается за одну минуту работы техники.

После того как произведено количество ударов равное залогу измеряют глубину погружения. Если механизм работает по времени, то необходимо сосчитать количество ударов за это время. Разделив длину погружения на количество ударов, получим среднюю величину углубления свайного столба за один удар. Полученный результат сверяется с проектным отказом. При их совпадении завершается работа. Но очень часто бывает так, что фактически погружение почти прекратилось, а отказ сваи отличается от проектных данных. Причиной этого может быть:

Нижняя часть конструкции попала на твёрдый пласт почвы, который создаёт сопротивление при ударных нагрузках. Произошёл отток воды от грунтов, которые контактируют с основанием свайного столба. Уменьшилась влажность почвы, следовательно, увеличилась сила трения о ствол.

Решить проблему можно временным прекращением работ на 5–7 суток. За это время почва ослабевает и следует завершить механизм забивки до получения нужного результата.

Ложный отказ сваи

Во время погружения конструкции происходит уплотнение почвы по причине выдавливания свайным столбом определённого её объёма. Поэтому показатели сразу после завершения работ могут быть неточными для определения прочности конструкции. Этот показатель называют ложным отказом. Особенно это касается глинистых и песчаных грунтов. Посмотрите видео, как забивают сваи специализированным оборудованием.

После некоторого перерыва в работе грунты, соприкасающиеся с основанием свайного столба, восстанавливают свою первоначальную структуру. Показатели, снятые после периода отдыха, называют истинным отказом. Продолжительность отдыха зависит не только от видов грунтов. Значение имеет плотность и влажность однотипной почвы. Иногда этот период может доходить до нескольких недель.

Как производить расчёт?

После погружения конструкции на определённую глубину с учётом всех данных рассчитывается её несущая способность.

Дом на винтовых сваях

Рассмотрим параметры, которые учитывают при расчёте:

Механизм, используемый при забивке и его масса. Масса ударной части молота. Постоянная величина сопротивления грунта, которая для разных видов грунта своя. Создаёт сопротивление и площадь сечения сваи. Обязательно учитывается вес конструкции. Энергия механизма, используемого при забивании свайного столба. Остаточный и упругий отказы стержня.

Все вычисления необходимо произвести по специальным формулам.Получаем величину,которая является проектной.

Если работы не продолжать, то масса будущего строения может ослабить прочность несущей конструкции.

При закладке фундамента на забивных железобетонных сваях очень важно соблюдение всех указаний и требований проектных документов

Методы

Подготовка к проектированию начинается с геологических изысканий на участке. Результаты исследований дают возможность оценить несущую способность почвы и определить, какие пласты будут несущими.

Затем собираются суммарные нагрузки проектного сооружения. При этом учитываются не только вес стен, перекрытий и крови, но также масса снегового настила и эксплуатационные нагрузки (вес людей, мебели, оборудования). Полученные сведения позволяют определить несущую способность одного опорного элемента, а также выбрать тип и количество свай.

Определение осадки силовой конструкции послойным суммированием

Метод заключается в суммировании показателей на сжатие всех пластов грунта, на которые оказывает давление опорная конструкция. Для этого необходимо определить осадку каждого слоя по формуле:

где:

• Р – усредненное уплотняющее давление (берется из нормативной документации);
• m – коэффициент, отражающий степень сжимаемости почвенных масс (определяется в результате компрессионных испытаний);
• р – толщина исследуемого пласта.

Соответственно, суммарный показатель будет равен:

где:

• Е – модуль деформации пласта;
• β – коэффициент (принимается равным 0,8 согласно СНиП).

Полученные значения деформаций и осадок для свайного фундамента не должны превышать предельное значение совместной деформации основания и сооружения, установленные в СНиП 2.02.01-83.

Тип сооружения	Максимальная осадка, см
Производственные и гражданские дома с монолитными перекрытиями	10
Многоэтажные бескаркасные здания с несущими стенами из бетонных перекрытий	12–18
Конструкции, в которых не возникают деформации от осадок	20

Расчет основания по деформациям

Методика основана на проверке условия:

где:

• p — среднее давление под подошвой фундамента; – равномерно распределенная нагрузка на пол нулевого этажа (для промышленных зданий , для жилых помещений – 1,5 кПа, бытовых – 2,0 кПа);
• q – расчетное сопротивление грунта (берется из нормативной документации).

где:

• N – суммарные проектные нагрузки с учетом веса фундамента и грунта, лежащего на его уступах;
• Aф – площадь подошвы фундамента.

Краткая сводка по методам исследований

Кратко рассмотрим популярные теоретические подходы к определению несущей способности свай.

Методика расчета несущей способности свайного фундамента по СП 24.13330 

В соответствии с данной методикой (которая является сугубо эмпирической), несущую способность Fd следует определять как сумму расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле:

• Yc — совокупный коэфф. условий работы;

• Ycr — коэфф. сопротивления почвы под опорной подошвой сваи;

• R — сопротивление почвы под опорной подошвой сваи;

• А — диаметр опорной подошвы;

• U — периметр сечения свайного столба;

• Ycri — коэфф. условий работы грунта по боковым стенкам сваи;

• fi — сопротивление почвы по боковым стенкам;

• li — длина боковых поверхностей.

В ходе исследований выявлено, что на диаграммах, построенных по данным  СП 24.13330, присутствуют чрезмерные участки, на которых наблюдается линейная зависимость увеличения несущей способности по глубине. Это не соответствует реальности.

Также в ходе исследований выяснилось, что:

• Данная методика не учитывает ряд весомых факторов (механические свойства грунтов, напряженно-деформированное состояние массива, история образования грунтов, пр.).

• Линейная аппроксимация участков диаграмм не соответствует многочисленным экспериментальным диаграммам, на которых наблюдается снижение угла трения с глубиной.

• Методика показывает хорошие результаты при расчете свай в песчаных грунтах средней плотности. Однако не распространяется на рыхлые пески, слабые глинистые грунты, не учитывает работу специфических грунтов.

Прочие теоретические методы

Метод по Р. Л. Нордлунду является полуэмпирическим. Он широко используется в международной практике для расчета несущей способности сваи, расположенной в песчаных грунтах.

• K – коэффициент бокового давления грунта в iм слое; 

• CF – поправочный коэффициент; 

• Gv ‘ – эффективное напряжение в грунте в iм слое; 

•  δ – угол трения между боковой поверхностью сваи и грунтом;

• Nq ‘ – эмпирический коэффициент несущей способности; 

• t – коэффициент геометрической жесткости сваи.

Метод М. Томлинсона также широко используется при расчете несущей способности свай. Он учитывает параметры недренированного сопротивления сдвигу. Кроме того, допускает, что сопротивление на её боковой поверхности не зависит от напряжения от пригрузки кровлей.

• Сa,i – сцепление в iм слое; 

• As – площадь боковой поверхности сваи в пределах iго слоя грунта; 

• i – эмпирический коэффициент сцепления; 

• Cui – недренируемое сцепление.

Также существуют различные методики расчета несущей способности сваи по грунту основания.  Для свай–стоек и висячих свай она определяется по-разному.

К экспериментальным способам оценки несущей способности относят методы статического и динамического зондирования, эталонного испытания свай и пр.

Так что же такое забивная свая?

Стандартная забивная свая – это железобетонное изделие, имеющее конструктив в виде армокаркаса из несущей арматуры сечением 10мм с обвязочной арматурой сечением 5мм и заливкой бетоном классом прочности B22,5 (маркой М300). Каждый тип сваи имеет маркировку. Допустим, маркировка С30.15-3 – 3-х метровая свая сечением 150 мм

На первый взгляд может показаться, что нет ничего проще, как изготовить армокаркас, уложить его в форму и залить бетоном, немного подождать – и забивная свая готова. Да, сегодня все чаще и чаще появляются мини производства, которые изготавливают различные ж/б изделия, в том числе и сваи. Но забивная свая – это особый вид жб конструкций, технология ее изготовления включает в обязательном порядке цикл пропаривания после заливки бетона. Пропаривание сваи происходит в специальных камерах. Без цикла пропаривания с очень большой вероятностью при наборе прочности бетона не будут достигнуты требуемые по ГОСТам нормативы. Соответственно такие изделия могут быть негодными для применения в строительстве. Позволить себе камеры пропаривания может далеко не каждое производство, ведь речь идет не только о самих камерах, но и об увеличении количества циклов производства и сложности самого процесса пропаривания.

Много раз нам приходилось встречаться со сваями плохого качества. Железобетонная свая, как и любое ЖБИ, подлежит государственной сертификации. Поэтому перед покупкой свай обязательно удостоверьтесь, имеет ли производитель сертификат качества на сваи и обязательно требуйте паспорт качества партии свай при их покупке.

Свая, изготовленная с соблюдением всех технологических процессов, имеет высокий срок эксплуатации – более 100 лет.

Обследование свайного фундамента

Обследование свайного фундамента включает в себя вскрытие ростверков и оголовков свай, а также обеспечения доступа обследовательской партии непосредственно к самим сваям. 

В полевых условиях производится определение геометрических параметров свай (с помощью приборов ультразвукового контроля, ИДС-1, пр.).  Кроме того, определяются прочностные характеристики бетона свай, а также свайных ростверков. Составляется дефектная ведомость и прочие виды работ.

Процесс включает: 

• визуальное обследование;

• сбор всех действующих нагрузок на фундамент;

• инструментальное обследование — разрушающими, неразрушающими методами, в том числе:

• определение прочности и армирования при помощи неразрушающего контроля, оценка на соответствие показателям проекту и исполнительной документации (ультразвуковой контроль, склерометрический метод, пр.);

• оценку исправной работы конструкции фундаментов;

• забор образцов грунта для дальнейших лабораторных исследований.

В ходе инструментального техобследования особое внимание уделяется грунтам основания. Извлекаются пробы почвенного покрова для лабораторных исследований. . В конечном счете определяются физико–механические свойства грунта, а затем с помощью специального ПО производится расчет несущей способности и всех характеристик, необходимых для дальнейших расчетов

Подробнее с составом работ по техническому обследованию можно ознакомиться здесь.

В конечном счете определяются физико–механические свойства грунта, а затем с помощью специального ПО производится расчет несущей способности и всех характеристик, необходимых для дальнейших расчетов. Подробнее с составом работ по техническому обследованию можно ознакомиться здесь.

Залог в свайном фундаменте

На практике определить величину продвижения столба после единичного удара молота невозможно, поэтому при расчёте этой величины применяют такое понятие, как залог сваи. Залог – это определённое количество ударов механизма, с помощью которого производят забивку. Или промежуток времени, в течение которого работает механизм.

Процесс забивания сваи

Залог зависит от используемого оборудования:

• Если используется дизельный молот одиночного действия, то серия залога состоит из десяти ударов.
• Если используется механизм двойного действия (гидромолот), то залог рассчитывается за одну минуту работы техники.

После того как произведено количество ударов равное залогу измеряют глубину погружения. Если механизм работает по времени, то необходимо сосчитать количество ударов за это время. Разделив длину погружения на количество ударов, получим среднюю величину углубления свайного столба за один удар. Полученный результат сверяется с проектным отказом. При их совпадении завершается работа. Но очень часто бывает так, что фактически погружение почти прекратилось, а отказ сваи отличается от проектных данных. Причиной этого может быть:

• Нижняя часть конструкции попала на твёрдый пласт почвы, который создаёт сопротивление при ударных нагрузках.
• Произошёл отток воды от грунтов, которые контактируют с основанием свайного столба. Уменьшилась влажность почвы, следовательно, увеличилась сила трения о ствол.

Решить проблему можно временным прекращением работ на 5–7 суток. За это время почва ослабевает и следует завершить механизм забивки до получения нужного результата.

Расчет ростверка

Важный показатель для строительства — количество свай в ростверке. Этот показатель напрямую влияет на способность конструкции правильно передавать нагрузку на основание и обеспечивать прочность фундамента.

Крепление ростверка к разным видам свай

Количество свай в ростверке находят по формуле:

• dp — заглубление ростверка;
• N0I — максимальное значение суммы нагрузок от веса здания;
• Yk — коэффициент надежности;
• F — максимальная нагрузка на одну сваю;
• A — площадь ростверка;
• Ymt — усредненный вес ростверков и грунта на его обрезах.

Полученное в результате вычислений число округляется всегда в большую сторону до целого значения.

Сваи распределяют согласно правилам:

• В шахматном порядке, в два ряда или в одну линию с равными промежутками;
• Расстояние между соседними сваями не менее трех их диаметров;
• Минимальное расстояние от края ростверка до ближайшей сваи равно одному ее диаметру;
• При возникновении только вертикальных нагрузок сваи заглубляют в ростверк всего на 5–10 см, в иных случаях соединение делают более надежным и дополнительно рассчитывают.

При расчетах ростверков инженеры работают, основываясь на СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции».

Как рассчитать количество свай для фундамента

Правильный расчет количества используемых свай нуждается в предварительной геодезической разведке. Прежде всего, необходимо рассчитать уровень промерзания грунта в зимний период, учитывая, что данный показатель отличается в разных регионах. Для прочной установки сваи ее нижний конец должен находиться ниже этого уровня.

А также необходимо выяснить степень плотности слоев грунта. Чем выше плотность, тем меньшую глубину сваи следует закладывать на этапе проектирования. К примеру, для полускальных и крупноблочных пород она будет минимальной (но не меньше 0,5 метра), а для песчаных и глинистых грунтов придется углубляться по максимуму.

1. Вычисление потенциальной предельной нагрузки на сваи

Перед началом расчета количества свай для фундамента следует выяснить несущую способность отдельной сваи. Общий вид формулы выглядит следующим образом:

В этом случае W является искомой фактической несущей силой, Q – расчетное значение несущей силы, рассчитанное для отдельной сваи по материалу, размерам и характеристикам грунта; k – дополнительный «коэффициент надежности», расширяющий эксплуатационный запас фундамента.

2. Вычисление расчетной нагрузки на сваи

Далее нам необходимо найти параметр Q, без которого расчет свайного фундамента невозможен. Расчетная нагрузка определяется по формуле:

Где S равно площади поперечного сечения лопастей сваи, а Ro – это показатель грунтового сопротивления на глубине размещения лопастей. Сопротивление грунта можно брать из готовой таблицы:

Таблица 2

Что касается «коэффициента надежности» условного фундамента, его величина может варьироваться в пределах 1,2-1,7. Логично, что чем меньше коэффициент, тем ниже себестоимость фундамента на этапе проектирования, поскольку для достижения заданного значения несущей силы не потребуется использования большого количества свай. Чтобы уменьшить коэффициент следует провести качественный и достоверный анализ грунта на стройплощадке, привлекая специалистов.

3. Расчет нагрузки от конструкции здания

На завершающем этапе проектирования свайного фундамента проводится расчет количества свай. Для этого потребуется просуммировать все элементы конструкции здания: от капитальных стен и перекрытий, до стропильной системы и кровли. Провести точное вычисление всех компонентов довольно сложно, поэтому рекомендуем воспользоваться одним из специализированных калькуляторов. И также в калькулятор расчета вносятся эксплуатационные нагрузки, включающие предметы интерьера, мебель, бытовую технику и даже проживающих в доме людей.

4. Подсчет требуемого количества свай

Перед тем как рассчитать количество задействованных свай нам нужно получить на предыдущих этапах две величины: совокупную массу здания (M) и несущую способность сваи (W) умноженную на «коэффициент надежности». Значение несущей способности можно взять из Таблицы 1. Итак, если масса равна 58 тонн, а скорректированная несущая способность сваи СВС-108 равна 3,9 тонн, то:

Как показал пример расчета, для дома весом в 58 тонн потребуется 15 свай марки СВС-180. Следует отметить, что это значение приблизительно и не учитывает правила точного распределения свай согласно СНиП:

• Первые должны быть установлены в точках пересечения несущих конструкций;
• Остальные монтируются равномерно между обозначенными углами;
• Минимальное расстояние между отдельными сваями 3 метра;

5. Глубина установки свай и расстояние между ними

Базовое значение глубины установки сваи рассчитывается исходя из глубины промерзания грунта в конкретно регионе, плюс 25 сантиметров. И также перед тем как рассчитать свайный фундамент, необходимо выяснить:

• Уровень прочности сваи по материалу и конструкции;
• Несущую способность грунта;
• Провести расчет осадки свайного фундамента, со временем возникающей под нагрузкой здания;
• Дополнительные параметры (температурный режим в течение года, объем осадков, нагрузки от ветра и др.).

4.2 Пример расчета

Условие:
Фундаменты
здания запроектированы свайные. Сечение
свай 25х25 см, длина 5 м, несущая способность
сваи 200 кН. Определить контрольный отказ
свай при их забивке трубчатым дизель-молотом
воздушного охлаждения С-859 А. Масса
наголовника 50 кг.

Расчет: Используя
выражение /7/ величина отказа:

0,06 м > 0,002 м,
следовательно расчет удовлетворительный,

где: А = 0,25* 0,25 =
0,0625 м2,
– площадь по наружному контуру

поперечного сечения
сваи;

F_d
= 0,9 * 18 * 2,8 = 45,36 кДж – расчетная энергия
удара молота.

Технические
характеристики молота – по табл. 2
приложения 1.

m₂
= m₂′
+ m₂′′
= 0,25 * 0,25 * 5 * 2,5 т/м3
+ 0,05 = 0,83 т,

где: m₂′
– масса сваи;

2,5 т/м3
– объемная масса железобетона;

m₂′′
= 0,05 т – масса наголовника.

Литература

1. СНиП
   2.02.03-85. Свайные фундаменты /Госстрой
   СССР. – М.: ЦИТП Госстрой СССР 1986 – 48 с.

1. СНиП
   3.02.01-87. Земляные сооружения, основания
   и фундаменты /Госстрой СССР. – М.: ЦИТП
   Госстроя СССР 1989 – 128 с.

1. Технология
   строительного производства. Учебник
   для ВУЗов /Л.Д. Акимов и др. Под ред. Г.М.
   Бадьина, А.В. Мещанинова. 4-е изд., перераб.
   и доп. – Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние,
   1987, 606 с.

1. Современные
   проблемы свайного фундаментостроения
   в СССР /Бартоломей А.А. и др. – Пермь:
   Пермский политехнический институт,
   1988 – 149 с.

1. Свайные
   работы /М.И. Смородинов и др.; Под. ред.
   М.И. Смородинова – 2-е изд., перераб. и
   доп. – М.: Стройиздат, 1988. – 223 с.: ил. —
   /Справочник строителя/.

Приложение а Основные технические характеристики молотов

Таблица
1 – Паровоздушные молоты

Показатель	Марка молота простого действия
МПВП-3000	МПВП-4250	МПВП-6500	МПВП-8000	МПВП-12000
Наибольшая высота подъема цилиндра, мм Энергия одного удара, кДж Масса: ударной части, кг общая, кг	1250 37,50 3000 3267	1250 43,20 4250 4528	1250 89,70 6500 6811	1250 110 8000 8695	1250 – 12000 –
Показатель	Марка молота одиночного действия
СССМ-570	С-276	СССМ-680	С-811А	С-812А
Наибольшая высота подъема ударной части, мм Энергия одного удара, кДж Масса: ударной части, кг общая, кг	1500 27 1800 2700	1300 39 3000 4150	1370 82 6000 8650	1370 82 6000 8200	1370 100 8000 11000
Показатель	Марка молота двойного действия
С-35	С-32	СССМ-708	С-232	С-977
Энергия одного удара, кДж Наибольшая высота подъема ударной части, мм Масса: ударной части, кг общая, кг	10,85 450 614 3767	15,90 525 655 4095	11,20 406 680 2363	18 508 1130 4650	17…27 460 2250 5200

Таблица 2 –
Дизель-молоты

Показатель	Марка штангового молота
СП-60	СП-65	С-268	С-330	С-330 А
Наибольшая энергия удара, кДж Максимальная высота подъема ударной части, м Масса: ударной части, кг общая, кг	1,75 1,3 240 350	18,8 2,4 2500 4220	16,0 2,1 1800 3100	20,0 2,3 2500 4200	20,0 2,5 2500 4500
Показатель	Марка трубчатого молота с воздушным охлаждением
С-859	С-949А	С-954А	С-977А
Наибольшая энергия удара, кДж Масса ударной части, кг молота, кг Наибольшая высота подъема, мм	31,4 1800 3500 3000	42,7 2500 5800 3000	59,8 3500 7300 3000	88,3 5000 9000 3000
Показатель	Марка трубчатого молота с водяным охлаждением
С-995А	С-996А	С-1047А	С-1048А	СП-54-1
Наибольшая высота подъема ударной части, мм Наибольшая энергия удара, кДж Масса: ударной части, кг общая, кг	3000 22 1250 2600	3000 31,4 1800 3650	3000 42,7 2500 5600	3000 59,8 3500 7650	3000 88,3 6000 10000

Размеры свай разного вида

Помимо геологических условий и конструктивных особенностей возводимых зданий глубина заложения свайного основания зависит и от типа опор.

Винтовые

Винтовые сваи

Для определения параметров опор оснований под легкие постройки небольших размеров иногда достаточно поверхностного анализа на участке. Если в самом низком месте строительной площадки на глубине до 50 см встречается глинистый или песчаный грунт повышенной плотности, то длина винтовых свай должна быть не менее 2 м. В других условиях производят расчет, учитывая уровень промерзания почвы.

К примеру, для строительства различных объектов в Подмосковье чаще всего используют винтовые сваи длиной 2-3 м. Конструктивные элементы небольшого диаметра востребованы при возведении заборов и беседок, а аналогичные изделия значительного сечения применяют для сооружения частного дома в несколько этажей.

Буронабивные

Они заливаются в предварительно подготовленные скважины, количество и расположение которых определяется проектом здания и технической документацией. Глубина бурения зависит от вида опор, которые могут быть без уширения, с корневидным основанием или уширенной пятой. При выборе конструкции определенного вида учитывают характеристики почвы и воздействующие на фундамент нагрузки.

Буронабивные сваи

Длина буронабивной сваи в грунте должна составлять не менее 3 м от подошвы ростверка или поверхности земли. Если используют конструкции без уширения, то их заглубляют в опорный пласт минимум на 1 м. Погружение опор в связный грунт с уширенной пятой не может быть менее 2 м или величины ее диаметра. Если строительство проводится на участках с погребенным слоем торфа, то конец свай располагают на 2 м ниже.

Диаметр стволов буронабивных опор определяется их длиной и высотой дома, и составляет:

• для конструкций до 10 м — 400 мм;
• для сооружений до 15 м — 500 мм.

Прочность свай размером от 15 до 30 м обеспечивается за счет стволов диаметром 600 мм.

Забивные

В зависимости от вида используемых материалов забивные сваи бывают деревянными, металлическими или железобетонными. Конструкции из дерева или металла перед погружением обрабатывают защитными составами. Посмотрите видео, как монтируют забивные сваи.

Минимальная длина железобетонных опор не превышает:

• для полых — 4 м;
• для сплошных — 3 м.

Стандартный размер может составлять от 3 до 16 м. Если глубина установки железобетонных опор предполагает значительное расстояние от поверхности до точки опоры, то используют составные сваи и комбинированный способ монтажа.

7.3.2 Испытание свай динамической нагрузкой

Сущность испытания заключается в определении сопротивления основания висячей сваи по величине погружения ее от удара молота.

Наиболее правильным показателем ожидаемого сопротивления основания сваи считают величину погружения сваи в грунт от одного удара молота, называемую «отказом».

Отказ изменяют во время забивки и после некоторого промежутка времени — «отдыха сваи»; по ГОСТ 5086-51 продолжительности «отдыха» принимается:

в песчаных грунтах — не менее 3 суток; в связных грунтах — согласно программе испытаний, но не менее 6 суток.

Эти сроки следует считать минимальными и при благоприятных производственных условиях принимать: при суглинках до 15 дней, при глинах — до 25.

Добивка свай должна производиться тем же оборудованием, которое применялось при их забивке. Действительным считают отказ после «отдыха» сваи.

Практически величину отказа вычисляют как среднее арифметическое величины погружения сваи от числа ударов, в залоге принимаемое равным:

для молотов подвесных и одиночного действия — 10; для молотов двойного действия и дизель-молотов — числу ударов молота в течение 1 и 2 мин ; для вибропогружателей — величину погружения сваи за 1 мин его работы.

Для определения сопротивления сваи по отказу исходят из условия равенства работы, совершаемой молотом при падении и сваей на пути ее погружения

где Q — вес ударной части молота; Н — высота ее падения; Р_пр — предельное сопротивление основания сваи; h — высота подскока ударной части молота.

Эта работа затрачивается на полезную ее часть — преодоление сопротивления проникновению сваи в грунт и потери. Потери живой силы происходят в основном вследствие упругих деформаций грунта и самой сваи.

Часть работы расходуется на преодоление неупругих деформаций сваи и вредных сопротивлений; эта затрата может быть выражена частью полной работы αQH , где α Qh и αQH , можно определить предельное сопротивление основания сваи, так как величина отказа e известна:

т. е. сопротивление основания сваи возрастает по мере убывания е (уменьшения отказа).

По Н. М. Герсеванову предельное сопротивление сваи при испытании ее динамической нагрузкой будет

где n — коэффициент, принимаемый по табл. 30 (см. СНиП II-Б.5-62); F — площадь поперечного сечения в м 2 ; q — вес сваи, включая вес наголовника (без коэффициента перегрузки), в т ; Q — вес ударной части молота (без коэффициента перегрузки) в т ; H — расчетная высота падения ударной части (принимаемая по табл. 31) в см ; e — отказ (погружение сваи от одного удара) в см .

Формула Герсеванова может применяться для дизель-молотов и для молотов двойного действия, но при этом в нее вместо произведения QH должна быть подставлена величина энергии одного удара, действительно расходуемая (по паспортным данным) на попружение сваи (табл. 31 и 32).

Вес ударной части молота одиночного действия, в том числе дизелымолота, должен быть: при длине сваи более 12 м — не менее веса сваи (или оболочки); при длине сваи до 12 м — при забивке в плотные грунты — не менее 1,5 веса сваи, а при грунтах средней плотности — не менее 1,25 веса сваи, включая во всех случаях в вес сваи вес наголовника.

Расчетное сопротивление висячей сваи Р в т при использовании данных испытания свай динамической нагрузкой определяется по формуле (38), причем значение Р н принимается равным предельному сопротивлению основания сваи P_пр , вычисляемому при песчаных грунтах основания по формуле (41), а при глинистых — по формуле (44).

Источник