Конструктивные особенности фундаментов из набивных свай

Конструкции фундаментов и подземных частей зданий на сваях отличаются от ленточных фундаментов точечным характером пере­дачи нагрузки на грунты основания. В этом отношении столбовые фундаменты, забивные и набивные сваи различных видов имеют много общего.

Особенности конструкции набивных свай состоят в следующем. Набивная свая может воспринимать значительные сосредоточенные нагрузки, доходящие до 1000 Т, что дает возможность в ряде слу­чаев отказаться от устройства ростверка, необходимого при любом другом решении, или значительно сократить его размеры. Набив­ные сваи особенно целесообразны при возведении высотных зданий с большими нагрузками на их фундаменты.

В цехах и промышленных зданиях точечные нагрузки на объек­тах металлургии достигают 4000 Т, в главных корпусах электростан­ций - 1000 Т.

Применение конструкций с нагрузками на колонну порядка 400-600 Т в ряде отраслей составляет примерно 30%. В жилом и гражданском строительстве при высоте зданий в 16-25 этажей колонны несут нагрузки 600 Т и более. В то же время набивные сваи можно устраивать и под небольшие нагрузки, что важно в сельском строительстве.

Конструкции набивных свай можно легко видоизменять в соот­ветствии с различными грунтовыми условиями, схемами, нагрузка­ми и т. д. Более того, у таких систем набивных свай, как камуфлетные, пневмо- и гидронабивные, в процессе сооружения можно изме­нять размеры в обратной зависимости от несущей способности грунта.

С целью обеспечения надежной работы конструкций стен и эф­фективного использования несущей способности материалов свай­ных фундаментов при привязке проектов можно изменять шаг свай, сечение ствола (комплект рабочих органов различного диа­метра), величину уширения, глубину бурения (в пределах характе­ристики бурового агрегата), марку бетона и т. п.

Главное преимущество набивных свай заключается в незначи­тельных абсолютных и относительных осадках сооружений. Кроме того, создание узла «свая - колонна», затрудненное при сооруже­нии фундаментов на забивных сваях, легко реализуется в любых вариантах набивных свай. Верх набивной сваи и соответственно ростверк (монолитный или сборный) можно расположить на любой отметке без устройства дополнительных переходных элементов, что затруднительно при забивных сваях.

Высокая несущая способность набивных свай нередко позволяет обойтись одиночной сваей вместо куста и необходимого для него ростверка, сводя земляные работы к срезке растительного слоя, благодаря чему монтажные работы можно вести на неразрыхленной поверхности. При этом нет необходимости в ручной доработке грунта, уплотнении оснований; исключается просадка полов и отмосток. Важно и то, что с применением набивных свай значительно уменьшается количество типоразмеров сборных элементов.

Набивная свая состоит из следующих элементов: ствола (тела) сваи, головы (верха) сваи и пяты, которая может оканчиваться уширенным основанием.

Ствол сваи, как отмечалось выше, можно изготавливать из раз­личных однородных материалов монолитной или сборно-монолитной конструкции. В последнем случае в отечественной практике стволы обычно имеют, вид железобетонных стоек-колонн заданной длины, погруженных на проектные отметки в монолитные уширенные пяты. В случаях значительной длины и больших нагрузок или в неблаго­приятных гидрогеологических условиях стволы свай имеют оболочки из металла, железобетонных   труб или колец. В зарубежной практике смешанные кон­струкции применяют чаще всего в виде свай Рай­монда - гофрированных стальных оболочек, запол­ненных бетоном.

Армируют ствол набив­ной сваи преимущественно в оголовке для связи с опирающейся на нее кон­струкцией. Сплошное ар­мирование ствола тре­буется только при значи­тельных изгибающих уси­лиях, а также использо­вании свай в качестве анкеров. В этом также од­но из отличий набивных свай от забивных, где ар­мирование необходимо для сохранности сваи при транспортировке и в про­цессе забивки.

Возможность значи­тельного увеличения, пяты является одним из основ­ных преимуществ набив­ной сваи и источников ее экономичности. Диаметр уширения больше диаметра ствола обычно в 2,5-3,5 раза, что соответствует

Набивные сваи различной кон­струкции
Рис. 11.2. Набивные сваи различной кон­струкции, извлеченные из грунта:
а - свая с камуфлетной  пятой;  б - свая с пятой,  образованной сухим  разбуриванием

7-12-кратному увеличению площади опирания на грунт. Пределы уширения и геометрия пяты обусловлены избранным типом набивной сваи и при­меняемым оборудованием (рис. 11.2).

Увеличить несущую способность сравнительно коротких набив­ных свай можно путем устройства нескольких уширений на стволе (рис. 11.3).

Лабораторией оснований и фундаментов Уралпромстрой-НИИпроекта проведены исследо­вания несущей способности на­бивных свай. Данные этих испы­таний с разным числом уширений свай приведены в табл. 11.1.

Голова набивной сваи в за­висимости от конструкции, опира­ющейся на нее, и нагрузки может иметь два варианта: под ростверк (бетонная площадка, арматурные выпуски) и под колонну - штыревой, монтажный столик, монтажный стакан.

Схема набивной сваи с не­сколькими уширениями
Рис. 11.3. Схема набивной сваи с не­сколькими уширениями на стволе

На рис. 11.4 показаны основ­ные конструкции оголовков набив­ных свай, а на рис. 11.5 - возмож­ные варианты стыков сборных рандбалок. Монолитные  ростверки по набивным сваям ничем не отличаются от аналогичных реше­ний на забивных сваях.


Конструкции стыков сборных рандбалок
Рис. 11.5.   Конструкции стыков сборных рандбалок:
а - с выпусками арматуры для монолитного стыка; б - со сквозными каналами для пропуска арматуры сваи; в - с закладными деталями для последующей сварки между

В элементах сборных ростверков - рандбалках - узлы сопря­жений (стыков) имеют два варианта: при сборном стыке - заклад­ные детали, свариваемые между собой накладными пластинами, или арматурные выпуски, фиксирующие положение рандбалки через специальные каналы; при сборномонолитном стыке - арматурные выпуски.

Таблица   11.1 Предельные сопротивления свай при различных видах нагрузки

Предельные сопротивления свай

Ниже описаны характерные конструкции фундаментов на набив­ных сваях. Примерами таких фундаментов для зданий могут слу­жить подземные части основных конструктивных схем домов с тех­ническим подпольем и бесподвальные с продольными несущими сте­нами, поперечными несущими перегородками и каркасные.

Конструкция элементов сопряжения набивных свай
Рис. 11.4. Конструкция элементов сопряжения набивных свай:
а - сваи с арматурным стержнем для сопряжения с рандбалкой; б - свая со штыревым сопряжением с колонной; в - свая с монтажным столиком; г - свая со стаканом для колонны; 1 - армокаркас; 2 - стержень; 3 - тело   сваи;  4 - стакан;     5 - пластина;     6 - колонна;     7 – фундаментный башмак

На рис. 11.7 показаны план, разрез и развертки стен подземной части 5-этажного дома на набивных сваях, построенного в Москве.

Подземная часть жилого дома с продольными несущими стенами на набивных камуфлетных сваях

Рис. 11.7. Подземная часть жилого дома с продольными несущими стенами на набивных камуфлетных сваях:
а - план; б - разрез; в - развертки продольных стен

Набивные (камуфлетные) сваи соединены сборным железобе­тонным ростверком.

Все сваи рассчитаны на нагрузку в 50 Т, запроектированы одного размера и отличаются только характером закладных элементов. Диаметр сваи - 40 см, уширения - 100 см; длина сваи с учетом радиуса пяты - 3,0 м. Всего под трехсекционное пятиэтажное зда­ние площадью 1790 м2 жилой площади потребовалось 111 свай.

В типовом проекте было предусмотрено три варианта конструк­ции подземной части с применением камуфлетных свай: сборные стойки и рандбалки; монолитные сваи и рандбалки и смешанный - монолитные сваи и сборные рандбалки. Осуществлены два послед­них варианта.

Расположением свай в плане (рис. 11,7, в) было предусмотрено равномерное распределение нагрузок. Шаг свай под наружные стены - 2,40 м (21 т/м х 2,4м =50 Т), под внутренние-1,75 м (28,6 т/м х 1,5 м = 50 Т). Расстояние между свая­ми под внутренние поперечные стены принято в 3,18 м.

Сборный железобетонный ростверк расположен на отметках в двух уров­нях: под наружные стены непосредственно по сваям, а под продольную среднюю стену поднят на отметку - 0,73. Весь ростверк смонтирован из 49 рандбалок пяти марок. Для соединения их со сваями в балках предусмотрены вертикальные ка­налы сечением 80x80 мм. Каналы после монтажа были заполнены раствором, а балки соединены сваркой.

Для того чтобы свести к минимуму земляные работы, отметка пола техподполья поднята до -1,40 м по всему подвалу, кроме помещений элеваторного пунк­та и щитовой, где грунт разрабатывается до отметки - 2,60 м. Высота подполья, предназначенного для коммуникаций, составляет 1,1-1,2 м.

При таком решении на нет сводятся ручные земляные работы по засыпке, уплотнению пазух внутри и вне здания, планировке полов в техподполье.

Работы по устройству фундаментов (бурение, монтаж и т. п.) ведутся с неразрыхленной поверхности, что создает благоприятные условия, особенно при производстве ра­бот в условиях глинистых грунтов.

Несколько иное конструктивное решение имеет фундамент на камуфлетных сваях дома серии 1-480. Камуфлетные сваи применены здесь двух типов при од­ной глубине заложения - 2,5 м до центра заряда - и отличаются друг от друга величиной камуфлетного уширения (100 и 120 см).

Подземная часть каркасно-панельного жилого дома на набивных сваях
Рис.   11.8.  Подземная часть каркасно-панельного жилого дома на набивных сваях:
а - план; б - сечения

Расположение свай в плане сделано иначе, чем в жилом доме серии 1-515. - Здесь сваи и соответственно рандбалки размещены в строгом соответствии с кон­струкцией надземной части здания в точках пересечения осей. Для равномерного распределения нагрузок введен второй тип камуфлетного уширения. Шаги свай под наружные и внутренние продольные стены приняты 2,60 и 3,20 м, под попе­речные - 2,5 м.

В проекте серии 1-515 ростверк по оси Б поднят на отметку низа перекрытия в отличие от проектов, описанных выше. Хотя технометия производства работ несколько усложнена, однако при такой конструкции меньше расходуется сборно­го железобетона, так как низ средней продольной стены до отметки перекрытия заменяется сваями.

В фундаменте описываемой конструкции дома ростверк устроен сборно-монолитный. Рандбалки соединены между собой сваркой выпусков арматуры, к которым приварены два стержня, выходящие из сваи.

Затем стык был обетонирован. Сборно-монолитный ростверк жестче сборного, он легче воспринимает воз­можные неравномерные напряжения. Недостатком такого сопряжения является большая его трудоемкость, особенно в зимний период.

Конструкцию фундамента для каркасно-панельного дома можно применять для любых других каркасных зданий с нагрузками на колонну в пределах несу­щей способности одной сваи (рис. 11.9). Обычно фундаменты для таких домов выполняют из сборных железобетонных башмаков-подколонников и колонн с кон­солями, на которые опираются цокольные панели.

В проекте предусмотрено три типа свай. Свая типа КС-1 для внутреннего ряда колонн имеет уширение 120 см. Верх сваи оканчивается монтажным столиком 50х50 см из стального листа толщиной 10 мм, приваренного к выпускам арма­турного каркаса.

Свая КС-2 для наружного ряда колонн в соответствии с меньшей нагрузкой имеет меньшее уширение - 90 см. Оголовок сваи увеличен до 70х70 см, прилив 70х20 см служит консолью для опирания цокольных панелей. Уширение сваи КС-3 под балконные стойки ввиду незначительных нагрузок ограничено 60 см. Сборные колонны сечением 30x20 см оканчиваются монтажными столиками.

Сваи с колоннами стыкуют путем сварки монтажных столиков. Ряд аналогичных зданий построен со сборными железобетонными стойками (рис. 11.9).


Сечения набивных камуфлетных свай со сборными стойками
Рис.  11.9. Сечения набивных камуфлетных свай со сборными
стойками: слева - по внешней стене; справа - по внутренней

Последнее обновление 12.01.16 16:53