ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ В НАБУХАЮЩИХ ГРУНТАХ

⇐ ПредыдущаяСтр 11 из 25Следующая ⇒

10.1. При проектировании свайных фундаментов в набухающих грунтах допускается предусматривать как полную прорезку сваями и сваями-оболочками всей толщи набухающих грунтов (с опиранием их нижнего конца на ненабухающие грунты), так и частичную их прорезку (с опиранием нижних концов свай и свай-оболочек непосредственно в толще набухающих грунтов).

К п. 10.1. Длина свай при их устройстве в набухающих грунтах определяется исходя из величин действующих нагрузок. В том случае, когда по этому условию нет необходимости прорезать всю зону набухания грунта (или слой набухающего грунта, если его толщина менее зоны набухания грунта), допускается оставлять нижние концы свай в набухающих грунтах.

10.2. Для площадок, сложенных набухающими грунтами, кроме требований, предъявляемых к инженерным изысканиям для проектирования свайных фундаментов, изложенных в разделе 3 настоящей главы, должны также выполняться следующие дополнительные указания:

а) на вновь застраиваемых площадках должны быть обязательно проведены статические испытания свай, свай-штампов или свай-оболочек с замачиванием и определение величины полного подъема поверхности грунта при набухании D_п;

б) статические испытания необходимо начинать с загружения сваи, сваи-штампа или сваи-оболочки, погруженных в грунт природной влажности, до нагрузки, равной предполагаемой расчетной нагрузке на сваю, сваю-штамп или сваю-оболочку. После нагружения должны быть проведены замачивание грунта и наблюдения за перемещением сваи, сваи-штампа или сваи-оболочки;

в) с завершением процесса набухания грунта испытания свай, свай-штампов или свай-оболочек должны быть проведены по методике, принятой для обычных ненабухающих грунтов.

Примечание. Процесс набухания при испытаниях должен считаться завершенным, когда фактическая величина подъема поверхности грунта составляет не менее 0, 9 полной величины набухания D_п.

К п. 10.2. Испытание свай производится с целью определения несущей способности и возможной величины подъема в случае набухания грунта. Величина нагрузки на сваю в соответствии с п. 4, 3 не должна превышать ее несущую способность. При испытании свай с замачиванием грунта под расчетной нагрузкой подразумевается минимальная нагрузка, определяемая из основного сочетания расчетных нагрузок с коэффициентом перегрузки, равным единице, передаваемая на сваю в процессе ее эксплуатации. При определении подъема свай площадь замачивания поверхности грунта должна быть не менее 150 м².

В этом случае целесообразно определить подъем ненагруженной сваи, а также послойные перемещения слоев грунта по глубине и подъем поверхности.

На основе испытания свай на вдавливающую нагрузку в набухшем грунте определяется несущая способность свай, которая учитывается в расчете по предельным состояниям первой группы. Методика назначения несущей способности принимается в соответствии с п. 6.3 настоящей главы. Целесообразно проведение испытаний свай-штампов с целью определения расчетного сопротивления набухших грунтов по боковой поверхности и под нижними концами. Проведение испытания позволяет установить фактический коэффициент условий работы (п. 10.4) в зависимости от глубины слоя.

Определение несущей способности свай в набухающих грунтах по данным динамических испытаний не допускается.

10.3. Расчет свайных фундаментов в набухающих грунтах следует производить по предельным состояниям двух групп в соответствии с требованиями, приведенными в разделах 4 — 7 настоящей главы. При расчете свайных фундаментов в набухающих грунтах по предельным состояниям второй группы должен также выполняться дополнительный расчет по определению подъема свай при набухании грунта в соответствии с требованиями пп. 10.5 и 10.7 настоящей главы.

К п. 10.3. При проектировании свайных фундаментов в набухающих грунтах производится расчет по деформациям, включающий определение осадки под действием внешней нагрузки и подъема за счет набухания грунта. При определении ширины условного фундамента принимаются значения угла внутреннего трения отдельных слоев набухшего грунта под действием нагрузки, равной бытовой, действующей в середине рассматриваемого слоя. При однородных набухающих грунтах допускается принимать значение угла внутреннего трения, определенного для замоченного грунта при давлении, равном р = g , где h — толщина слоя набухающего грунта.

10.4. При расчете свайных фундаментов в набухающих грунтах по предельным состояниям первой группы — по несущей способности — величина расчетных сопротивлений набухающих грунтов под нижним концом R и на боковой поверхности f сваи или сваи-оболочки должна приниматься на основании результатов статических испытаний свай, свай-штампов или свай-оболочек в набухающих грунтах с замачиванием на строительной площадке или на прилегающих к ней территориях, имеющих аналогичные грунты. При отсутствии ко времени проектирования свайных фундаментов результатов указанных статических испытаний свай, свай-штампов или свай-оболочек расчетное сопротивление набухающих грунтов под нижними концами R и на боковой поверхности f свай и свай-оболочек диаметром менее 1 м допускается принимать по табл. 1, 2 и 7 настоящей главы как для ненабухающих грунтов с введением дополнительного коэффициента условий работы грунта т_н = 0, 5, учитываемого независимо от других коэффициентов условий работы, приведенных в табл. 3 и 5 настоящей главы.

К п. 10.4. Введение дополнительного коэффициента условий работы для свай диаметром менее 1 м. т_н = 0, 5 обусловлено тем, что в процессе набухания происходит разуплотнение грунта и снижение прочностных характеристик, вследствие чего при больших вертикальных нагрузках в случае замачивания возможно проявление осадок провального характера.

В случае применения набивных свай диаметром более 1 м и свай с уширением расчетное сопротивление набухающих грунтов на боковой поверхности принимается как для свай диаметром менее 1 м. При большем диаметре набивных свай, в том числе с уширением, расчетное сопротивление под нижним концом принимается с понижающим коэффициентом, устанавливаемым на основании сопоставления расчетных данных с данными статических испытаний. При отсутствии данных статических испытаний коэффициент условий работы можно ориентировочно принимать при давлении набухания.

Пример 35. Требуется определить несущую способность забивной железобетонной сваи сечением 30´ 30 см, погруженной без лидерной скважины на глубину 5 м в слой хвалынской глины с консистенцией I_L = 0, 2, набухающей при увлажнении.

Решение. Несущая способность сваи Ф, тc, определяется по формуле [7(7)] с введением коэффициента условий работы m_н:

Ф = т (т_R т_нRF + иSт_f т_н f_i l_i) =

= 1 (1× 0, 5× 400× 0, 09 + 1, 2× 1× 0, 5× 4, 5× 5) = 31, 5 тс.

Расчетная нагрузка N, тс, передаваемая на сваю, определяется по формуле 1(1):

тс

10.5. Величину подъема D_с забивных свай, погруженных в предварительно пробуренные скважины (лидеры), набивных свай без уширения, а также свай-оболочек, не прорезающих набухающую зону грунтов, следует определять по формуле

[76(29)]

где D_п — подъем поверхности набухающего грунта, м;

D_к — подъем слоя грунта в уровне заложения нижнего конца сваи (в случае прорезки набухающего грунта D_к = 0), м;

W и w — коэффициенты, определяемые по табл. 28(15); при этом W зависит от показателя a, который характеризует уменьшение деформации по глубине массива при набухании грунта и принимается: для набухающих глин сарматских 0, 31 м^-1, аральских 0, 36 м^-1 и хвалынских 0, 42 м^-1;

u ¾ периметр сваи, м;

N — расчетная нагрузка на сваю, определенная с учетом коэффициента перегрузки п = 1, тс.

Таблица 28(15)

Глубина погружения	Коэффициент W при значениях a, м^-1	Коэффициент w²/тс
свай, м	0, 2	0, 3	0, 4	0, 5	0, 6
	0, 72	0, 62	0, 53	0, 46	0, 4	¾
	0, 64	0, 53	0, 44	0, 36	0, 31
	0, 59	0, 46	0, 36	0, 29	0, 24
	0, 53	0, 4	0, 31	0, 24	0, 19
	0, 48	0, 35	0, 26	0, 2	0, 15
	0, 44	0, 31	0, 22	0, 17	0, 13
	0, 4	0, 27	0, 19	0, 14	0, 11
	0, 37	0, 24	0, 17	0, 12	0, 09	2, 5
	0, 34	0, 21	0, 15	0, 1	0, 08
	0, 31	0, 19	0, 13	0, 09	0, 07	1, 5

Примечание. Допускаемые величины подъема сооружений, а также величину подъема поверхности набухающего грунта D_п и подъема слоя грунта в уровне расположения нижних концов свай D_к следует определять в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию оснований зданий и сооружений.

К п. 10.5. При расчете забивных свай, погружаемых в набухающие грунты без применения лидера, за расчетную нагрузку принимается возможная нагрузка, передаваемая на сваю в процессе эксплуатации.

При расчете величины подъема свай все нагрузки, передаваемые на сваю, погруженную в набухающие грунты, считаются длительными.

10.6. При прорезке сваями набухающих слоев грунтов и заглублении их в ненабухающие грунты подъем свайного фундамента будет практически исключен при соблюдении условия

[77(30)]

где N — расчетная нагрузка на сваю, тс, определенная с коэффициентом перегрузки п = 1, включая собственный вес сваи или сваи-оболочки;

Т — равнодействующая расчетных сил подъема, тс, действующих на боковой поверхности сваи или сваи-оболочки, определяемая по результатам их полевых испытаний в набухающих грунтах или определяемая с использованием данных табл. 2 (2) настоящей главы с учетом коэффициента перегрузки для сил набухания грунта п = 1, 2;

Ф — несущая способность, тс, участка сваи, расположенного в ненабухающем грунте, при действии выдергивающих нагрузок;

k_н — обозначение то же, что и в формуле 1 (1).

К п. 10.6. В отдельных случаях целесообразно при небольшой толщине слоя набухающего грунта осуществить их прорезку и заглубить сваи в подстилающие грунты, если последние оказываются достаточно надежными. В этом случае под расчетной нагрузкой подразумевается наименьшая возможная нагрузка (см. пояснения к п. 10.5).

Пример 36. Требуется определить необходимую глубину заглубления железобетонной сваи сечением 30´ 30 см в ненабухающий грунт, при которой отсутствует ее подъем в случае замачивания грунта. Свая прорезает слой набухающей глины толщиной 5 м. Глина имеет твердую консистенцию. Наименьшая расчетная нагрузка, передаваемая на сваю в процессе эксплуатации, составляет 25 тс. Набухающую глину подстилает слой пылеватого песка толщиной 7 м. Грунтовые воды на площадке отсутствуют.

Решение. Из формулы 77 (30) определим несущую способность участка сваи, заглубленного в слой пылеватого песка, на выдергивающую нагрузку:

Специальных исследований по определению сил выпора не производилось, поэтому равнодействующую этих сил определяем аналитическим путем:

T = u l_н f_нn,

где u — периметр сваи, м;

l_н — длина сваи в пределах слоя набухающих глин, м;

f_н — расчетное сопротивление набухающего грунта на боковой поверхности сваи, тс/м², принимаемое по табл. 2(2) для характеристик грунта природного состояния без введения дополнительных коэффициентов;

п — коэффициент, равный 1, 2;

Т = 1, 2× 5× 4, 5× 1, 2× 32, 4 тс;

Р = 32, 4 - 25 = 7, 4 тс.

Глубина погружения сваи в пылеватые пески определяется по формуле

где Р — разность между силой выпора и минимальной расчетной нагрузкой, передаваемой на сваю, тc;

k_Г — коэффициент безопасности по грунту, принимаемый равным 1, 4;

m — коэффициент условий работы, принимаемый равным 0, 6;

и — периметр сваи, м;

f_н — расчетное сопротивление пылеватого песка на боковой поверхности сваи, тс/м².

Принимаем глубину погружения сваи в пылеватые пески равной 4 м:

Несущая способность такой сваи на сжимающую нагрузку равна:

Ф = т (т_R RF + uSm_f т_н f_i l_i) =

= 1[1× 120× 0, 09+1, 2 (1× 4× 6× 0, 5× 5+2, 8× 5)] = 40, 6 тс.

Расчетная нагрузка N, тс, передаваемая на сваю, равна:

тс.

10.7. Величина подъема свай диаметром более 1 м, не прорезающих набухающие слои грунта, должна определяться как для обычного фундамента на естественном основании в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию оснований зданий и сооружений. При этом подъем сваи с уширением должен определяться при действии нагрузки N_у, равной

N_y = N + g_II u_гр ‑ T, [(78(31)]

где N и Т — обозначения те же, что и в формуле (77(30)];

g_II — расчетное значение объемного веса грунта, тс/м³;

u_гр — объем грунта, препятствующий подъему сваи, м³, принимаемый равным объему грунта в пределах расширяющегося усеченного конуса высотой Н с нижним (меньшим) диаметром, равным диаметру уширения D, и верхним диаметром D_в = H + D (здесь Н — расстояние от природной поверхности грунта до середины уширения сваи).

К п. 10.7. Требования настоящего пункта распространяются на сваи, общая длина которых от поверхности грунта не превышает 4 м.

При большей длине буронабивных свай, в том числе и с уширением, диаметром 1 м необходимо учитывать развитие касательных сил выпора по боковой поверхности ствола. Для свай с уширением длиной 8 м и более объем грунта, препятствующий подъему, принимается равным объему грунта в пределах цилиндра высотой Н и диаметром, равным диаметру уширения.

10.8. При проектировании свайных фундаментов в набухающих грунтах между поверхностью грунта и нижней плоскостью ростверка должен быть предусмотрен зазор размером, равным или более максимальной величины подъема грунта при его набухании.

Примечание. При толщине слоя набухающего грунта менее 12 м допускается устраивать ростверк, опирающийся непосредственно на грунт, при соблюдении расчетного условия [77 (30)].

К п. 10.8. При устройстве низкого ростверка необходимо обеспечить надежную анкеровку свай с ростверком, так как при набухании грунта возможен его отрыв от свай. В этом случае такую конструкцию следует рассматривать как фундамент на естественном основании, в котором сваи выполняют роль анкеров, препятствующих подъему фундамента при набухании грунта. Одновременно необходимо учитывать работу свай на восприятие вертикальных и горизонтальных нагрузок.

⇐ Предыдущая 6 7 8 9 101112 13 14 15 Следующая ⇒