ev-E4183

от 3 – 10 ударов (залога). Результаты испытаний сваи оформляются в виде графиков изменения «отказа» по глубине и количества ударов (рис. 67).

Динамические испытания могут применяться для предварительной ориентировочной оценке несущей способности сваи. Недостатком метода является необходимость перехода от сопротивления сваи динамическому погружению к сопротивлению сваи погружению под действием статичес-

кой нагрузки.

Рис. 67. Пример результатов параллельного динамического (1)

и статического (2) зондирования глинистых грунтов

71

Метод статического зондирования

Статическое зондирование – один из наиболее эффективных методов исследования грунтов в условиях естественного залегания. В СССР метод нашёл широкое применение в начале 60-х годов ХХ века.

Согласно ГОСТ 24942-81, оценивается сопротивление грунта пог-

ружению сваи под нижним концом и по боковой поверхности через сопро-

тивление грунта погружению стандартного зонда. Чаще всего использует-

ся зонд диаметром 60 мм, с углом при вершине60◦, площадью основания конуса 10 см2. Промышленность выпускает несколько типов установок для зондирования грунтов. По результатам зондирования можно определить не только сопротивление грунта под конусом зонда и боковой поверхности,

но и механические характеристики грунтов (С, φ, Е).

Результаты статического зондирования достаточно точно отражают работу свай в песчаных грунтах и супесях. Удельное сопротивление грун-

та под нижним концом сваи определяют по формуле

Rs =β1 qs ,

где β1 – переходный коэффициент по табл. СНиП 2.02.03-85; qs – сопротивление под наконечником зонда.

Среднее значение предельного сопротивления грунта по боковой по-

верхности сваи по данным зондирования определяют по формуле

f = β2 fs ,

где β2 – переходный коэффициент по таблице СНиП 2.02.03-85;

fs – среднее значение сопротивления по боковой поверхности зонда,

определяемое как частное значение от деления общего сопротивления грунта по боковой поверхности зонда на площадь его боковой поверх-

ности.

72

Частное значение предельного сопротивления забиваемой сваи в точке зондирования определяют по формуле

Fu = Rs A + f h u,

где h - глубина погружения сваи от поверхности грунта около сваи;

и- периметр сечения сваи;

А– площадь основания конуса.

Рис. 68. Пример графика статического зондирования

Лекция 8. Буронабивные сваи

В 1899 г. в Киеве инженер Страусс предложил технологию устрой-

ства свай, получившую его имя. Над местом расположения будущей сваи устанавливали треногу с буровым оборудованием. Скважину диаметром

200 – 400 мм, длиной 6 - 12м бурили вручную под защитой обсадной тру-

бы, которая заглублялась по мере бурения(рис. 69 а). Грунт постепенно удалялся из трубы, а на проектной отметке дно забоя зачищали буровой ложкой и сбрасывали порцию жёсткого бетона. Сверху наносили удары,

уплотняющие бетон, при ударах бетон вминался в грунт, образуя пяту сваи

73

(рис. 69 б). По расчёту устанавливали металлический каркас, а скважину бетонировали, подавая бетон порциями. Каждую порцию уплотняли трам-

бовкой, а обсадную трубу постепенно поднимали (рис. 69 в).

Рис. 69. Последовательность изготовления свай Страусса: а – бурение скважины; б – формирование пяты сваи; в – бетонирование тела сваи;

г – готовая свая

По технологии Страусса в 1908г. в Вене (Австрия) были построены фундаменты военного министерства. Эта технология имеет преимущества перед забивными сваями: нет сильных ударов и сотрясений припо гружении трубы; есть приличная точность расположения сваи в плане и по вертикали. У этой технологии есть и недостатки– это низкая производи-

тельность труда (изначально тяжёлый ручной труд), возможны разрывы ствола.

74

Разновидность свай Страусса – пневмонабивные сваи (в пробурен-

ную скважину бетон подаётся под давлением и исключены разрывы ство-

ла), не получили широкого распространения. В настоящее время сваи Страусса усовершенствованы, работы механизированы и применяются только для реконструкции фундаментов (в новом строительстве не приме-

няются). В современной строительной практике существует несколько ты-

сяч разновидностей буронабивных свай.

По способу изготовления сваи, изготавливаемые в грунте, делятся на набивные и буровые. Набивные сваи – это сваи, скважины для которых пробиваются, продавливаются (например, обсадной трубой с закрытым нижним концом), а потом бетонируются. Буровые сваи – это сваи, скважи-

ны для которых бурятся различными способами, а затем бетонируются.

По наличию оболочки буронабивные сваи могут быть безоболочко-

вые, с извлекаемой оболочкой, с неизвлекаемой оболочкой.

Безоболочковые сваи допускаются в грунтах, не требующих креп-

ления стенок скважин. Стенки скважин можно крепить не только обсад-

ной трубой, но и глинистым раствором. Оболочка может быть металли-

ческой, железобетонной. Нижний конец оболочки(обсадной трубы) мо-

жет быть закрыт железобетонной пробкой, чугунным башмаком и т.д. При извлечении обсадной трубы башмак остаётся в грунте.

Буронабивная свая с неизвлекаемой оболочкой применяется, когда невозможно сделать сваю в обводнённых грунтах с высоким фильтраци-

онным потоком другим способом, так как при извлечении оболочки це-

лостность ствола сваи нарушается, что приводит к потере несущей способ-

ности сваи.

По материалу сваи, изготовленные в грунте, могут быть бетонные,

железобетонные, грунтобетонные, грунтоцементные, песчаные, щебенис-

75

тые. Последние три разновидности не являются несущими стержнями, а

устраиваются в качестве искусственного основания.

Для повышения несущей способности буронабивных свай делают уширения. Их может быть несколько по стволу сваи.

Таблица 2

Номенклатура и типоразмеры буронабивных свай

Марка и способ изго-	Диаметр/	Длина	Класс	Оборудова-
товления	диаметр		бетона	ние
	уширения
1	2	3	4	5
БСС - вращательное	500/1200	10-30	В25-В40	Станки СО-
бурение в устойчивых	500/1400			2
глинистых грунтах без	500/1600
закрепления стенок	600/1600
скважин	800/1800		В25
	1000			Станки
	1200			СО1200
БСВг – вращательное	600/1600	10-20	В25-В40	Станки УРБ-
бурение в неустойчи-				3АМ
вых грунтах с закреп-
лением стенок сква-
жины бентонитовым
глинистым раствором

76

				Окончание табл. 2
1	2	3	4	5
БСВо – вращательное и	600/1600	10-	В25-	Станки УРБ3АМ
ударно канатное буре-	800/1800	30	В40	УКС
ние в неустойчивых
грунтах с закреплени-
ем стенок скважины
обсадными трубами,
оставляемыми в грунте
БСИ – то же, с извле-	880	10-	В25	Установка СП-45
чением инвентарных	980	50		и станки зарубеж-
обсадных труб	1080			ных фирм
	1180
БССм – вращательное	400	2-4	В25	Ямобур
бурение в сухих устой-	500
чивых глинистых грун-
тах без закрепления
стенок скважины

К преимуществам буронабивных свай относится отсутствие значи-

тельного расхода металла, опалубки и срубки голов, а следовательно, и по-

терь сборного железобетона; высокая точность расположения в плане и вертикальной плоскости; сокращение транспортных расходов. При буре-

нии отсутствует динамика(в тесной городской застройке можно приме-

нять буровые сваи).

К недостаткам буронабивных свай относится отсутствие хорошего контроля качества свай большой длины, необходимость иметь на площад-

ке глинистое хозяйство (при креплении стенок скважины глиной), что тре-

77

бует дополнительной площади. Часто бетон не привозят централизованно,

а готовят на месте, что тоже требует дополнительной площади. Обязатель-

ная уборка шлама из забоя также является недостатком. Кроме того, изго-

товление набивных свай влечёт за собой динамические воздействия на грунт.

Разновидности буронабивных свай следующие: сваи Франки (часто применяются в Польше), сваи Беното (запатентованы во Франции), сваи Като (запатентованы в Японии), сваи фирмы ВЕСТ(Англия), сваи ЭГЭ

(автор Яссиевич Г.Н., политехнический институт, г. Киров, 1981 г.) и др.

Буронабивные сваи могут быть сваями-стойками и сваями-трения

(висячими). Несущая способность буронабивных свай-стоек рассчитыва-

ется по СНиП 2.02.03-85 или своду правил СП 50-102-2003 по формуле

			Fd = γc R A,
где	R =	Rc,n	×(ld / d f +1,5) – расчётное сопротивление в плоскости ниж-
		g g

него конца сваи,

где Rc,n – нормативное значение предела прочности на одноосное сжатие скального грунта в водонасыщенном состоянии;

γg – коэффициент надёжности;

ld – расчётная глубина заделки буронабивной сваи в скальный грунт; df – наружный диаметр заделанной в скальный грунт части бурона-

бивной сваи.

Несущая способность буронабивных свай-трения рассчитывается по формуле СНип 2.02.03-85 и СП 50-102-2003

Fd =γс (γсr RA + uΣ γcf fi hi ),

где γс – коэффициент условия работы сваи, зависит от вида грунта;

γcr – коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи;

78

γcf – коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности,

зависит от способа образования скважины и условий бетонирования;

R – расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, за-

висит от выбранной технологии изготовления сваи;

fi – расчётное сопротивление i-го слоя грунта по боковой поверх-

ности сваи;

hi – участок боковой поверхности сваи в i-м слое грунта;

А – площадь поперечного сечения сваи.

Лекция 9. Искусственные основания

Всё чаще строители используют площадки, сложенные слабыми грунтами. К слабым грунтам относятся лёссовые просадочные, набуха-

ющие, засолённые, илы и заилованные грунты, торф и заторфованные грунты, насыпные грунты (техногенного происхождения), ленточные гли-

ны, рыхлые пески. Некоторые из этих грунтов в природном состоянии имеют невысокую несущую способность и высокую сжимаемость. Для других характерно ухудшение механических свойств при определённых воздействиях. Для улучшения свойств таких грунтов применяют различ-

ные методы, при этом основания уже будут называться искусственными.

Для этого используют конструктивные методы улучшения работы грунтов в основании, а также различные методы уплотнения и закрепления грунтов основания. Некоторые наиболее распространённые искусственно улуч-

шенные основания перечисляются в табл. 3 (методы закрепления, в том числе химические, в данном курсе лекций не рассматриваются).

79

		Таблица 3
	Разновидности методов уплотнения
Методы устрой-	Вид основания или спо-	Грунтовые условия при-
ства оснований	соб устройства	менимости
1	2	3
Конструктивные	1. Песчаные подушки	Слабые сильносжимаемые
		грунты (ил, торф, насып-
		ные, глинистые текучие)
	2. Грунтовые подушки	То же и просадочные грун-
	из местного связного	ты
	грунта
	3. Каменные отсыпки	Слабые грунты под слоем
		воды
Механическое	1. Поверхностное уп-
уплотнение	лотнение:
	- тяжёлыми трамбовка-	Просадочные, рыхлые пес-
	ми	чаные, свежеуложенные
		связные при Sr < 0,7
	- катками, лёгкими	То же, при послойной ук-
	трамбовками	ладке
	- вибраторами площа-	Рыхлые песчаные при по-
	дочными	слойной укладке

80