Проектирование свайных фундаментов нового типа в Москве, часть 2
4.16. Изучение свойств техногенных грунтов (насыпных и намывных) следует выполнять путем зондирования и лабораторными методами на образцах, отбираемых, как правило, из шурфов.
4.17. Технический отчет по результатам инженерно-геологических изысканий для проектирования свайных фундаментов должен содержать:
- схематический план здания с указанием поперечных и продольных граничных осей, расположения скважин, точек зондирования, мест испытания грунтов, опытных работ, линий профилей;
- геолого-литологическое описание строительной площадки и инженерно-геологические разрезы, привязанные к осям здания;
- сведения о нормативных и расчетных характеристиках грунтов каждого инженерно-геологического элемента активной зоны;
- сведения о максимальной глубине промерзания грунтов площадки;
- характеристику гидрогеологических условий площадки, включая данные о количестве и положении горизонтов подземных вод, источниках их питания, связи с ближайшими водоемами, направлении потоков, мест разгрузки, степени агрессивности подземных вод, характере их агрессивности - природной или в результате инфильтрации в грунт производственных или сточных вод, прогноз изменения уровней подземных вод в процессе эксплуатации здания;
- материалы лабораторных, полевых исследований грунтов и опытных работ;
- рекомендации по антикоррозийной защите свай.
Все характеристики грунтов должны приводиться в отчете с учетом прогноза возможных изменений (в процессе строительства и эксплуатации здания) инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки.
В случаях выявления в процессе изысканий прослоев рыхлых песков, слабых глинистых грунтов и опасных геологических процессов (карстово-суффозионных и оползневых) необходимо привести данные об изменении их мощности в пределах активной зоны под проектируемым зданием или сооружением.
5. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ФУНДАМЕНТНЫХ
КОНСТРУКЦИЙ ИЗ СВАЙ
5.1. Исходные данные для проектирования фундаментных конструкций из свай должны содержать следующие проектно-изыскательские материалы:
5.1.1. Генеральный план площадки с нанесенными контурами проектируемого сооружения (с осями), инженерно-геологическими выработками, планировочными отметками, сведениями о ближайших построенных и предполагаемых к строительству подземных сооружениях.
5.1.2. Технический отчет по результатам инженерно-геологических изысканий на участке проектируемого объекта, включающий материалы, указанные в п.4.17 Рекомендаций.
Исчерпывающие материалы изысканий могут быть получены только на основании задания проектной организации - автора проекта фундамента, содержание которого указано в п.4.2 Рекомендаций.
5.1.3. Общее конструктивное решение надземной части сооружения с необходимыми чертежами (планы, разрезы), абсолютной отметкой 1-го этажа или верха фундамента.
5.1.4. Чертежи подземной части объекта с указанием несущих конструкций, их размеров и отметок низа, размеров и глубины заложения подземных помещений, каналов и фундаментов оборудования, расположения проемов в стенах.
5.1.5. Данные о расчетных нагрузках на фундаменты в требуемых сочетаниях с указанием временных нагрузок и цикличности их действия, а также о расчетных нагрузках на полы и места их приложения. Сведения о возможном изменении в период эксплуатации нагрузок на фундаменты и характера их воздействия.
5.1.6. Данные о предельных величинах общих и неравномерных осадок.
5.2. Исходные данные для проектирования фундаментных конструкций из свай при реконструкции кроме материалов, перечисленных в п.5.1, должны содержать:
5.2.1. Архивные материалы инженерных изысканий по реконструируемому объекту, если таковые имеются.
5.2.2. Целевое назначение реконструкции (расширение, собственно реконструкция, техническое перевооружение).
5.2.3. Характер реконструкции сооружения (пристройка, надстройка, перестройка, сооружение подземных помещений и т.д.).
5.2.4. Проект реконструкции здания.
5.2.5. Конструктивные и технологические особенности новых элементов сооружения и их параметры.
5.2.6. Действующие и ожидаемые после реконструкции величины расчетных нагрузок на фундаменты, в том числе динамические, теплотехнические и др.
5.2.7. Наличие и интенсивность утечек из водонесущих коммуникаций, их состояние, сведения о дренажных системах, химическом составе и агрессивности технологических вод.
5.2.8. Особенности строительства и эксплуатации объекта, которые могут вызвать изменения окружающей среды.
5.2.9. Сроки и характер эксплуатации реконструируемого объекта.
5.2.10. Проект производства работ по реконструкции здания в целом.
5.2.11. Отчет по результатам обследования реконструируемого и соседних зданий с данными об истории их строительства, эксплуатации, современного состояния конструкций, сбора нагрузок на фундаменты.
5.2.12. Данные по наблюдению за осадками оснований фундаментов, если таковые имеются.
6. ВЫБОР ВИДОВ И ТИПОРАЗМЕРОВ ФУНДАМЕНТНЫХ
КОНСТРУКЦИЙ ИЗ СВАЙ
6.1. Выбор видов фундаментных конструкций из свай целесообразно начинать с рассмотрения особенностей застройки площадок, выделяемых для строительства, и специфики объекта строительства. В таблице 6.1 приведены рекомендуемые для рассмотрения виды конструкций для различных групп площадок, упомянутых в п.3.2 настоящих Рекомендаций.
Таблица 6.1
|
|
|
Вид фундаментной конструкции из свай
|
|||||||
|
№№ пп |
Особенности площадок, выделяемых для строительства, специфика объекта строительства |
Сваи со съемным наконечником бурозавинчивающиеся |
Сваи с глухим наконечником бурозавинчивающиеся |
Сваи щебеночные |
Комбинированные свайноплитные |
Сваи буронабивные |
Сваи буросекущиеся |
Сваи буроинъекционные |
Сваи забивные |
|
1 |
Строительство на вновь выделяемых территориях
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Строительство на территориях после их предварительной инженерной подготовки
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
Строительство на свободных (или освобождаемых) территориях в зоне существующей застройки
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
Реконструкция зданий с изменением (частичным или полным) его конструкций
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
Реконструкция памятников архитектуры
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечания
-
рекомендуется для рассмотрения
- не
рекомендуется для рассмотрения
- рекомендуется
для рассмотрения с ограничением по удалению от существующей застройки
6.2. На следующем этапе выбранные варианты конструкций из свай уточняются исходя из оценки инженерно-геологических условий площадки строительства, базирующейся на материалах, указанных в п.3.4 Рекомендаций. При этом также учитывается тип, этажность проектируемого здания и уровень нагрузок на основание. Так, например, комбинированные свайно-плитные фундаменты целесообразно рассматривать лишь применительно к строительству зданий 12 этажей и более.
6.3. Далее производится оценка выбранных вариантов конструкций из свай по показателям технического уровня, учитывающим степень использования прочности материалов свай и грунтов основания и расход материалов на устройство конструкций.
К таким показателям относятся:
- коэффициент
использования прочности материала свай и грунтов основания
,
определяемый по формуле:
(6.1)
где
-
расчетная нагрузка на сваю, соответственно по грунту и материалу;
- коэффициент
использования несущей способности свай
,
определяемый по формуле:
(6.2)
где
-
фактическая нагрузка на сваю от здания;
- коэффициент
унификации
,
учитывающий степень использования несущей способности свай в
разнонагруженных фундаментах зданий и сооружений, определяемый по
формуле:
(6.3)
где
-
коэффициент использования несущей способности в
-ом
фундаменте;
-
число
-х
фундаментов в здании и сооружении;
- удельный
расход материалов
в расчете на единицу действующей нагрузки (осевой вдавливающей,
горизонтальной).
6.4. Предварительная оценка расчетных нагрузок, допускаемых на забивные и буронабивные сваи в различных грунтовых условиях, может быть принята по таблице 6.2.
Таблица 6.2
|
|
Параметры свай |
ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ НАГРУЗКИ НА СВАЮ, кН
|
||||
|
|
Диаметр ствола/ |
Длина свай, м |
Прочность ствола по |
ПЕСЧАНЫЕ ГРУНТЫ СРЕДНЕЙ ПЛОТНОСТИ |
||
|
Свая |
уширения сваи, см |
|
материалу, кН |
Гравелистые и крупные |
Средней крупности |
Мелкие и пылеватые |
|
|
|
|
|
ГЛИНИСТЫЕ
ГРУНТЫ КОНСИСТЕНЦИИ I |
||
|
|
|
|
|
0-0,1 |
0,2-0,3 |
0,4-0,5 |
|
Забивная квадратного |
25 |
4,5-6 |
650 |
500-800 |
300-400 / 5-10 |
150-300 / 3-5 |
|
сечения по ГОСТ |
30 |
3-12 |
1000 |
700-1000 |
300-600 / 10-15 |
200-400 / 5-10 |
|
19804.1-79 |
35
|
10-16 |
1850 |
1300-1850 |
600-1200 / 30-50 |
350-500 / 15-20 |
|
|
40
|
13-20 |
2000 |
1400-2000 |
900-1300 / 35-60 |
600-800 / 20-25 |
|
Полая круглая по |
40 |
|
1050 |
600-1050 |
300-1050 / 30-50 |
200-800 / 20-30 |
|
ГОСТ 19804.5-83, |
50 |
4-12 |
1350 |
700-1350 |
400-1350 / 60-80 |
300-1350 / 30-50 |
|
ГОСТ 19804.6-83 |
60 |
|
2000 |
1000-2000 |
600-2000 / 100-150 |
400-2000 / 80-100 |
|
|
80
|
|
3700 |
1800-3700 |
1100-3700 / 200-250 |
600-3700 / 120-150 |
|
Буронабивная по |
50 |
|
1400 |
200-1200 |
200-1100 / 60-80 |
150-1000 / 40-60 |
|
проекту ГПИИ |
60 |
|
2000 |
300-1900 |
250-1800 / 100-150 |
200-2500 / 80-100 |
|
Фундамент-проект |
80 |
10-30 |
3500 |
500-2800 |
400-2700 / 200-250 |
350-2500 / 100-150 |
|
Apx. № 11740 |
100 |
|
3500 |
800-3800 |
600-3500 / 300-400 |
550-3300 / 250-300 |
|
1975 г. |
120
|
|
8000 |
1100-4950 |
900-4500 / 400 |
800-4200 / 300 |
|
|
60 / 160
|
|
2000 |
1700-2000 |
1150-2000 / 100-150 |
950-2000 / 80-120 |
25
В числителе приведены значение вдавливающей нагрузки, в знаменателе - горизонтальной.
6.5. Целесообразность применения фундаментных конструкций из забивных и буронабивных свай различных типоразмеров для случаев, когда определяющими будут осевые сжимающие нагрузки, можно определить по таблицам 6.3 и 6.4.
Таблица 6.3
|
|
|
|
|
Примерные значения коэффициентов использования прочности грунтов основания и материала свай
|
||||||||
|
№№ |
Сечение |
Длина |
Документ |
ПЕСЧАНЫЕ ГРУНТЫ СРЕДНЕЙ ПЛОТНОСТИ |
||||||||
|
пп |
или диаметр |
свай, м |
|
Гравелистые и крупные |
Средней крупности |
Мелкие и пылеватые |
||||||
|
|
свай, cм |
|
|
ГЛИНИСТЫЕ
ГРУНТЫ КОНСИСТЕНЦИИ I
|
||||||||
|
|
|
|
|
0-0,1
|
0,2-0,3 |
0,4-0,5 |
||||||
|
1 |
30 |
3-15 |
Серия 1.011.1-10 выр.1 |
1-0,6
|
0,5-0,4
|
|
0,7-0,6
|
0,6-0,4
|
0,3
|
0,4-0,3
|
0,2
|
<0,2
|
|
2 |
35 |
10-20 |
|
1-0,7
|
0,6-0,4
|
<0,4
|
0,65-0,5
|
0,4-0,3
|
0,3
|
0,35-0,25
|
0,2
|
<0,2
|
|
3 |
40 |
13-20 |
|
1-0,8
|
0,7-0,5
|
<0,5
|
0,8-0,6
|
0,5-0,4
|
0,4
|
|
0,3
|
<0,3
|
|
4 |
40 |
3-20 |
ГОСТ 19804.5-85 |
1-0,9
|
0,8-0,7
|
0,6-0,5
|
1-0,9
|
0,8-0,5
|
0,4-0,2
|
0,8-0,7
|
0,6-0,5
|
0,4-0,1
|
|
5 |
50 |
3-25 |
|
1-0,8
|
0,7-0,6
|
0,55
|
1-0,9
|
0,8-0,5
|
0,4-0,3
|
1-0,8
|
0,7-0,5
|
0,4-0,1
|
|
6 |
60 |
3-30 |
|
1-0,8
|
0,7-0,6
|
0,5
|
1-0,9
|
0,8-0,5
|
0,4-0,3
|
1-0,9
|
0,8-0,5
|
0,4-0,1
|
|
7 |
80 |
3-35 |
|
1-0,7
|
0,7-0,6
|
0,5
|
1-0,9
|
0,8-0,4
|
0,3-0,2
|
1-0,9
|
0,8-0,5
|
0,4-0,1
|
0,3
Примечание:
- рекомендуется для применения;
- применение возможно при соответствующем обосновании;
-
применение не рекомендуется.
Таблица 6.4
|
|
|
|
|
Примерные значения коэффициентов использования прочности грунтов основания и материала свай
|
||||||||
|
№№ пп |
Диа- метр |
Дли- на |
Доку- мент |
ПЕСЧАНЫЕ ГРУНТЫ СРЕДНЕЙ ПЛОТНОСТИ |
||||||||
|
|
ствола / ушире- |
свай, м |
|
Гравелистые и крупные |
Средней крупности |
Мелкие и пылеватые |
||||||
|
|
ния сваи, см |
|
|
ГЛИНИСТЫЕ
ГРУНТЫ КОНСИСТЕНЦИИ I
|
||||||||
|
|
|
|
|
0-0,1
|
0,2-0,3 |
0,4-0,5 |
||||||
|
1 |
40 |
8-10 |
|
0,4
|
0,3-0,2
|
<0,2
|
0,4
|
0,3-0,2
|
<0,2
|
0,35
|
0,3-0,2
|
<0,2
|
|
2 |
50 |
|
ГПИИ Фунда- мент- |
1-0,8
|
0,7-0,5
|
0,4-0,3
|
0,9-0,6
|
0,5-0,4
|
0,4
|
0,8-0,5
|
0,5-0,4
|
<0,3
|
|
3 |
60 |
|
проект Арх. № |
1-0,6
|
0,5-0,3
|
<0,2
|
0,9-0,5
|
0,4-0,3
|
<0,3
|
0,9-0,5
|
0,4-0,3
|
<0,3
|
|
4 |
60 / 160 |
8-25 |
11740, 1975 г. |
1-0,9
|
0,8-0,75
|
0,75
|
1-0,9
|
0,8-0,7
|
0,6
|
1-0,8
|
0,7-0,6
|
0,5
|
|
5 |
80 |
|
|
0,8-0,6
|
0,5-0,2
|
0,15
|
0,75-0,5
|
0,4-0,2
|
0,1
|
0,7-0,5
|
0,4-0,3
|
0,1
|
|
6 |
100 |
|
|
0,7-0,6
|
0,5-0,3
|
0,15
|
0,6-0,5
|
0,4-0,2 |
0,1
|
0,6-0,5
|
0,4-0,2
|
0,1
|
|
7 |
120 |
|
|
0,65-0,5
|
0,4-0,2
|
0,1
|
0,6-0,5
|
0,4-0,2
|
0,1
|
0,55-0,5
|
0,4-0,2
|
0,1
|
Примечание:
- рекомендуется для применения;
- применение возможно при соответствующем обосновании;
-
применение не рекомендуется.
6.6. Оценка различных видов и типоразмеров фундаментных конструкций из свай по показателям технического уровня позволяет исключать из дальнейшего рассмотрения нерациональные варианты (для которых все показатели хуже, чем для других вариантов).
6.7. Окончательный выбор вида и типоразмеров фундаментных конструкций из свай осуществляется на основании технико-экономического расчета по расходам основных материалов и приведенным затратам.
7. РАСЧЕТЫ ФУНДАМЕНТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ СВАЙ
7.1. Фундаментные конструкции из свай рассчитываются по двум видам предельных состояний - по прочности и деформациям. Расчеты выполняются с учетом требований СНиП 2.02.03-85 "Свайные фундаменты", СНиП 2.02.01-83 "Основания зданий и сооружений", СНиП 2.03.01-84 "Бетонные и железобетонные конструкции".
7.2. Несущие фундаментные конструкции из бурозавинчивающихся свай со съемным наконечником рассчитываются аналогично фундаментным конструкциям из буронабивных свай типа БСИ, изготавливаемых с использованием инвентарных извлекаемых обсадных труб.
7.3. Несущие фундаментные конструкции из бурозавинчивающихся свай с глухим наконечником рассчитываются по деформациям в соответствии с требованиями раздела 6 СНиП 2.02.03-85.
7.4. Расчет несущей способности бурозавинчивающихся свай по результатам испытаний свай статическими нагрузками выполняется согласно указаниям раздела 5 СНиП 2.02.03-85, а по физико-механическим характеристикам - с использованием формулы:
(7.1)
где
- коэффициент
условий работы свай в грунте, принимаемый
=
1;
- расчетное
сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, определенное по
формуле 7.2;
- площадь
поперечного сечения ствола сваи, брутто, м
;
- периметр
поперечного сечения ствола сваи, м;
- расчетное
сопротивление
-го
слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое
по таблице 2 СНиП 2.02.03-85;
- толщина
-гo
слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;
-
коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи, принимаемый
= 0,8;
- коэффициент
условий работы грунта на боковой поверхности сваи, принимаемый равным
1 при погружении сваи с поверхности грунта в ненарушенный грунтовый
массив, равным 0,8 при погружении сваи в разрыхленный предварительным
бурением грунтовый массив и равным 0,6 при погружении сваи в лидерную
скважину.
Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи следует определять по формуле:
(7.2)
где
- безразмерные
коэффициенты, принимаемые по таблице 7.1 в зависимости от расчетного
угла внутреннего трения грунта
основания, определенного в соответствии с указанием СНиП 2.02.03-85;
- расчетное
значение удельного сцепления грунта основания, кПа;
-
осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, кН/м
,
залегающих выше нижнего конца сваи (при водонасыщенных грунтах с
учетом взвешивающего действия воды);
-
глубина погружения сваи, м.
Таблица 7.1
|
Расчетное значение угла |
Коэффициенты |
Расчетное значение угла |
Коэффициенты |
||
|
внутреннего
трения грунта основания
|
|
|
внутреннего
трения грунта основания
|
|
|
|
13
|
7,8 |
2,8 |
24 |
18,0 |
9,2 |
|
15
|
8,4 |
3,3 |
26 |
23,1 |
12,3 |
|
16
|
9,4 |
3,8 |
28 |
29,5 |
16,5 |
|
18
|
10,1 |
4,5 |
30 |
38,0 |
22,5 |
|
20
|
12,1 |
5,5 |
32 |
48,4 |
31,0 |
|
22
|
15,0 |
7,0 |
34 |
64,9 |
44,4 |
7.5. Расчеты комбинированных фундаментных конструкций из бурозавинчивающихся свай как несущих конструкций выполняются в соответствии с пп.7.2-7.4 рекомендаций, а как ограждающих конструкций - по методике расчетов подпорных конструкций, учитывающей их совместную работу с грунтом. Рекомендуется использование для расчетов пакета программ "Wall-5", разработанного в НИИОСП им. Н.М.Герсеванова.
7.6. Толщина стенки бурозавинчивающихся свай должна проверяться расчетом на прочность при передаче на трубу максимального крутящего момента, развиваемого механизмом, используемым для погружения свай.
7.7. Фундаментные конструкции с использованием щебеночных свай во всех случаях рассчитывают по деформациям и в случаях, предусмотренных п.2.3 СНиП 2.02.01-83, - по несущей способности. При этом необходимые для расчетов значения характеристик грунтов армированного щебеночными сваями основания принимаются равными характеристикам, соответствующим требуемой по расчету плотности сухого грунта армированного основания.
7.8. Расчет
расхода щебеночного материала на устройство армированного основания и
размеров щебеночных свай выполняются исходя из удельного расхода
материала на 1 м
армированного основания, определяемого по таблице 7.2 в зависимости
от среднего коэффициента пористости неармированного основания, а
также размеров фундамента в плане, диаметра пневмопробойника и
толщины армированного основания.
Таблица 7.2
|
Плотность сухого грунта армированного |
Удельный
расход щебеночного материала на 1 м |
||||
|
основания,
т/м |
0,8
|
0,9 |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
|
1,5
|
0,02 |
0,05 |
0,08 |
0,1 |
0,12 |
|
1,6
|
0,06 |
0,09 |
0,12 |
0,14 |
0,16 |
|
1,7
|
0,1 |
0,13 |
0,15 |
0,18 |
0,2 |
|
1,8
|
0,14 |
0,17 |
0,19 |
0,22 |
0,24 |
7.9.
Комбинированные свайно-плитные (КСП) фундаменты рассчитываются по
деформациям. Расчет осадки КСП фундамента базируется на совместном
рассмотрении жесткости
свай и плиты (где
-
нагрузка, a
-
осадка).
Расчет производится на основе определения частных значений жесткости группы свай и ростверка и коэффициента их взаимодействия, используемого для определения коэффициента жесткости всего фундамента. При этом жесткость группы свай определяется по формуле:
(7.3)
где
-
жесткость одиночной сваи
;
-
коэффициент эффективности работы сваи в свайном поле;
-
число свай, принятое для расчета КСП фундамента.
В формуле
(7.3)
,
где
-
модуль деформации грунта, который следует определять на уровне
подошвы сваи;
-
диаметр сваи;
-
коэффициент влияния, зависящий от отношения
длины сваи к ее диаметру (или стороне квадратной сваи) и от
коэффициента жесткости сваи
,
где
-
модуль деформации материала сваи.
Коэффициент
влияния
определяется по таблице 7.3.
Таблица 7.3
|
|
Значения
|
||
|
|
100
|
1000 |
10000 |
|
10
|
0,200 |
0,145 |
0,139 |
|
25
|
0,145 |
0,088 |
0,080 |
|
50
|
0,130 |
0,062 |
0,046 |
равном