Проверка прочности основания под сваи является ключевым этапом проектирования свайного фундамента. Она включает в себя оценку несущей способности грунтов, на которых будет установлен фундамент, а также их деформационных характеристик. Это позволяет определить, смогут ли сваи передать нагрузки от конструкции на грунт без риска превышения предельно допустимых уровней оседания и повреждения.
В процессе проверки часто применяются различные методы, включая геодезические исследования, статические и динамические испытания, а также расчетные методы. Благодаря этим процедурам можно минимизировать риски, связанные с неравномерной осадкой фундамента, что обеспечит долговечность и стабильность всего строения.
Проверка несущей способности по грунту свайного фундамента как условно массивного
Работы по копке котлована следует выполнять в максимально короткие сроки, чтобы не повредить несущую способность основания грунта.
Котлованы создаются с использованием различных типов ограждений, а разработка грунта осуществляется как с помощью механических средств, так и гидромеханическим способом с применением непрерывно работающих гидромеханических установок.
В грунтах с низкой связностью средней плотности котлованы разрабатываются с использованием грейфера при установке крана на плашкоуте, изготовленном из понтонов. Для работы с слабо связными и поддающимися эрозии грунтами можно использовать землесос или гидроэлеватор, а для несвязанных — эрлифт без удаления воды из огражденного пространства. В случаях, когда необходимо разрабатывать особенно плотные глинистые и скальные породы, применяются пневматические инструменты или взрывы небольшими зарядами, при этом обеспечивается интенсивный отвод воды. Удаление разработанного грунта из котлована в таких ситуациях осуществляется с помощью грейферов или бадей.
Осушают котлованы перед закладкой фундамента. Воду откачивают на поверхности грунта, а при глубине более 5—6 м, когда насос не может отсосать воду, его помещают в котловане для нагнетания воды вверх. С небольшой глубины водоотлив обеспечивают диафрагмовыми и поршневыми насосами, а для удаления воды нагнетанием — центробежными насосами, водоструйными и пневматическими эжекторами, опускаемыми в котлован.
Центробежные насосы являются наиболее распространёнными gracias a своей высокой производительности и надежной работе, они могут использоваться как для всасывания, так и для нагнетания. Эти устройства способны функционировать даже в условиях загрязненной воды, что особенно актуально при проведении работ в котлованах. Эжекторы (гидроэлеваторы) могут эффективно откачивать воду с практически любой глубины. При откачке воды из котлованов используется всасывающий трубопровод, состоящий из гибкого шланга с наконечником, оснащённым обратным клапаном и сеткой для предотвращения попадания мусора. В нижней части котлована создаётся водосборный колодец (приямок-зумпф), который обрамляется деревянным или металлическим каркасом; конец всасывающего шланга располагается не менее чем на 0.7 м ниже уровня воды, чтобы обеспечить оптимальное отведение жидкости.
Приемный колодец размещают вне границы фундамента. Для оптимального отвода воды к колодцу вокруг котлована создаются канавки с наклоном в сторону приямка. Объем воды, проникающей в котлован через его дно и стены, зависит от водонепроницаемости почвы, уровня (напора) воды, глубины залегания водонепроницаемого слоя и качества ограждающих сооружений.
Техника безопасности
Разрешается производить работы с грунтами естественной влажности, имеющими ненарушенную структуру, без креплений, если грунтовые воды отсутствуют и неподалеку нет подземных объектов. Котлованы с вертикальными стенками допускается рыть на глубину до 1 м в песчаных и гравелистых грунтах, 1.25 м в супесчаных, 1.50 м в суглинках,
глинах и других лессовых материалах, а также до 2 м в особо плотных грунтах.
Если откосы котлована начинают увлажняться, необходимо остановить работы до тех пор, пока место не осушится. В зимний период разработка котлованов на глубине промерзания может проводиться без креплений (кроме случаев с сухим песком). В пределах зоны возможного обрушения движение транспортных средств запрещено. Во всех остальных ситуациях при копке котлованов с вертикальными стенами для ограничения риска обвалов и оползней грунта укладывают крепления.
При устройстве креплений необходимо соблюдать следующие требования:
стойки крепления в грунтах I, II категории устанавливают не реже 2 м. при глубине выемки до 3.75 м. и не реже чем через 1.5 м. более 3.75 м;
стойки креплений в грунтах III, IV категории не реже чем через 2 м.;
расстояние между распорками креплений по вертикали должно быть не более 1 м; под распорки под распорки обязательно устанавливать поддерживающие бобышки;
Края верхних планок креплений должны выступать за край выемки не менее чем на 15 см.
Крепления котлованов разбирают снизу по мере возведения фундамента, количество одновременно удаляемых досок по высоте не должно превышать трех, а в сыпучих и неустойчивых грунтах одной. При удалении досок необходимо переставлять распорки, причем существующие распорки необходимо убирать только после установки новых. Крепления следует разбирать в присутствии производителя работ или мастера.
Опалубку устанавливают, как правило, механизированным способом. При использовании подвесной опалубки принимают меры по ее креплению временными или постоянными связями. Металлическую инвентарную передвижную опалубку устанавливают и используют с соблюдением следующих требований:
перед передвижкой опалубки необходимо дать звуковой сигнал;
нахождение людей на пути перемещения опалубки не допускается;
Опалубку следует перемещать с максимальной скоростью 5 км/ч.
Разработку щитов опалубки не допускается производить «на себя». При установке и распалубке щитовой шарнирно раскрывающейся металлической опалубки должны быть страховочные клетки или обустройства, предохраняющие щиты от падения. При распалубке не допускается ударять кувалдой по опалубке.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы / Минстрой России. — М.: ЦПП, 1996.-214 с.
2. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений / Госстрой СССР. — М.: Стройиздат, 1996. — 40 с.
3. СНиП 2.02.03-85. Фундаменты на свайной основе / Госстрой СССР. — Москва: ЦИТП, 1996.-48 стр.
4. ГОСТ 26775-97. Габариты подмостовые судоходных пролетов мостов на внутренних водных путях. — М.: ГУП ЦПП Госстроя России, 1997.- 20 с.
5.ГОСТ 9238-83. Габариты приближения строений и подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм. — М.: Транспорт, 1984.
6. ГОСТ Р 52748-2007 Нормативные нагрузки. Расчетные схемы загружение. — М.: Стандартинформ, 2007.-17с.
7. Проектирование автомобильных дорог: Справочник инженера- дорожника / Под ред. Г.А. Федотова. — М.: Транспорт, 1989.-437 с.
8. Глотов Н.М., Соловьев Г.П., Файнштейн И.С. Основы и конструкции мостов: Руководство / Под ред. К.С. Силина. — М.: Транспорт, 1990.-240 с.
9. Мосты и сооружения на дорогах / Под ред. П.М. Саламахина. Ч. 1. — М.: Транспорт, 1991.-344 с. 10. Лисов В.М. Мосты и трубы. — Воронеж: Изд-во ВГУ, 1995.-328 с.
11. Методические указания по проектированию железобетонного моста / Сост.: Дементьев В.А., Журавлев В.А., Еремин В.Г., Самодурова Т.В. Воронеж: ВГАСА, 1998. — 52с.
12. Строительство мостов и труб: Справочник инженера / Под ред. В.С. Кириллова. — М.: Транспорт, 1975.-600 с.
Определение количества свай и размещение их в ростверке
Необходимое количество свай в грунте определяется по формуле:
Установим количество свай n равным 1 штуке.
Высота ростверка 0,6 м.
Расстояние от края ростверка до внешней стороны вертикально нагруженной сваи при жесткой заделке ее в ростверк принимается на 20 см больше размеров куста свай по наружному контуру, размеры ростверка в плане принимаются кратными 30 см: — ширина ростверка 0,4 + 2 · 0,2 = 0,8 м.
— длина ростверка 0,4+2 · 0,2 = 0,8 м.
Принимаем следующие размеры ростверка с учетом принятого стакана под колонну размером 0,9Ч0,9 м: 1,2 Ч 1,2 м.
Иллюстрация 6 — Создание ростверка.
Нагрузку, приходящуюся на каждую сваю во внецентренно нагруженном фундаменте, определяем по формуле:
Vр =1,2 · 1,2 · 0,6 + 0,9 · 0,9 · 0,9 = 0,864 + 0,729 = 1,593 м 3
Вес грунта на уступах:
Условие выполняется, свайный фундамент запроектирован рационально.
Проверка прочности основания куста свай
Выполнение условия (5.7) для каждой отдельной сваи не гарантирует надежной работы основания свай. Для оценки прочности основы свайный фундамент рассматривается как условный массивный фундамент (см. схему условного фундамента для свайного фундамента под колонну на рисунке 7).
Для внецентренно-загруженного фундамента:
где NOI I, Gр , Gгр — соответственно, нагрузка по обрезу фундамента NOI I, вес ростверка Gр и грунта на его уступах Gгр, в пределах условного фундамента, кН;
aусл, bусл — соответственно длина и ширина подошвы условного фундамента, м;
где II,mt — осредненное расчетное значение угла внутренного трения грунта, определенное по формуле (5.12):
где II,i — вычисленные показатели углов внутреннего трения почвы для второй группы предельных состояний в пределах слоёв h i;
hi — глубина погружения сваи в грунт, считаем от подошвы ростверка
М — расчетный момент, действующий в уровне нижних концов свай, т.е. по подошве условного свайного фундамента и равен М = М0II + F0II,h ?dусл , кН·м;
W — момент сопротивления подошвы условного свайного фундамента, м 3 ;
Rусл — расчетное сопротивление грунта в плоскости подошвы условного фундамента, кПа.
В случае, если условие (5.9) не соблюдается, следует либо увеличить число свай, либо скорректировать расстояние между ними, либо изменить параметры самих свай, либо углубить их погружение.
Определяем ширину условного фундамента:
ayсл = byсл =0,4 + 2 · 13,9 • tg(15,33 0 4) = 2,262 м Принимаем byсл =2,3м
Рисунок 7 — К определению размеров условного фундамента.
Объем условного фундамента ABCD:
Площадь воображаемого фундамента:
Объем ростверка и подколонника:
Vр =1,2 · 1,2 · 0,6 + 0,9 · 0,9 · 0,9 = 0864 + 0,729 = 1,593 м 3
Объем грунта в пределах условного фундамента:
Вес грунта в объеме условного фундамента:
где / II —среднее значение удельного веса почв, расположенных выше уровня основания:
Вес свай и ростверка:
Вертикальная составляющая нормальных сил в уровне нижних концов свай:
N = FV0II+Gр +Gсв +Gгр =556,6+ 38,232 + 53,38 + 826,2 = 1474,41 кН (5.19)
Момент в уровне нижних концов свай:
M = MOI I + F0II,h • hp = 53,3 + 15 1,5 = 75,8 кН•м. (5.20)
Рмах = 278,72 + 263,19 = 541,91 кПа;
Pmin = 278,72 — 263,19 = 15,53 кПа.
Расчетное давление на грунт основания условного свайного фундамента в уровне его подошвы, при котором еще возможен расчет оснований по II группе предельных состояний:
Так как при L/Н = 42/8,6=4,88 С2 = 1,2; С1 = 1,4; k = 1,1; kZ = 1; II = 10,81 кН/м 3 ; ‘II = 10,64 кН/м 3
При температуре 38,3 0 M составляет 2,161; Мq равно 9,641; Мс равно 10,935; Сn равно 2,15 кПа.
Все условия соблюдаются.
