Содержание к диссертации
Введение
Анализ существующей методологии проектирования кустовых свайных фундаментов
1.1. Основные конструктивные типы свай и кустовых свайных фундаментов 14
1.2. Современные представления о работе свайных кустов
1.3. Основные принципы проектирования свайных кустов 54
1.3.1. Теоретические основы расчёта 34
1.3.2. Нормы проектирования 42
1.3.3. Состояние проблемы и ее актуальность 5І
Выводы по главе 1 и основные задачи исследований 65
2. Теоретическое обоснование новых направлении проектирования кустовых свайных фундаментов 66
2.1. Обоснование выбора рациональных конструкций кустовых фундаментов 66
2.1.1. Конструктивные решения кустовых фундаментов предлагаемых автором. Их классификация 66
2.1.2. Выбор новых конструкций кустовых свайных фундаментов с применением методов оптимизации и ЭВМ 79
2.2. Технологические решения кустовых фундаментов в. виде грунтовых массивов, армированных сваями S8
2.2.1. Наклонное армирование грунтовых массивов 66
2. 2. 2. Устройство массивов из тонкостенных полых круглых элементов 96
2.2.3. Устройство комбинированных, корневидных и кольцевых свайных массивов. 105
Выводы по главе 2 i4Q
3. Натурные исследования новых типов кустовых свайных фундаментов
3.1. Наклонное армирование грунтовых массивов 151
3.1.1. Кусты из наклонных свай 451
3.1.2. Кусты из козловых свай -187
3.2. Армирование грунтовых массивов тонкостенными полыми круглыми элементами ^99
3.2.1. Исследование процессов, происходящих при погружении полых круглых свай в кустах с уменьшенным шагом (энергоемкость и отказы; подъем свай, зоны выпора и перемещения грунта; уплотненные зоны и грунтовые ядра; давление грунта на сваи) І99
3.2.2. О выборе шага в кусте полых круглых свай при действии вертикальной нагрузки 254-
3.2.3. Исследования кустов из полых круглых свай с уменьшенным шагом при действии горизонтальной нагрузки Я58
3. 3. Комбинированное армирование грунтовых массивов 256
3.3.1. Кусты из комбинированных свай 66
Выводы по главе 3 89
4. Инженерные методы расчета новых типов кустовых свайных фундаментов с использованием статического зондирования грунтов 292
4.1. Обоснование использования статического зондирования при проектировании новых типов кустовых фундаментов... 292
4.2. Расчет грунтовых массивов, армированных наклонными и козловыми сваями 29?
4.3. Расчет грунтовых массивов, армированных полыми круглыми сваями 309
4.4. Расчет грунтовых массивов, армированных комбинированными и корневидными сваями 32Л
4.5. Компоновка мэнсгрукгизной скет кольцевых свайных массивов 335
Выводы по главе 4 356
5. Термическое упрочнение грунтовых массивов в результате обработки их в СВЧ-поле 358
5.1. Исследование физико-механических свойств грунтов, термообработанных СВЧ-полем 358
5.2. Расчеты параметров термообработки грунтовых массивов СВЧ-полем для возведения термоупрочненных грунтовых свай (ТУГО 365
5.3. Конструкции, технология возведения и расчет фундаментов из термоупрочненных грунтовых свай с использованием СВЧ-поля 382
Вывода по главе 5 392
6. Технико-экономическая эффективность практического применений результатов исследований 394
6.1. Технико-экономические показатели предлагаемых решений... 394
6.2. Внедрение новых разработок в практику строительства (примеры применения) 422
Выводы по главе 6 4-Щ
Заключение 455
Список использованной литературы
- Современные представления о работе свайных кустов
- Выбор новых конструкций кустовых свайных фундаментов с применением методов оптимизации и ЭВМ
- Армирование грунтовых массивов тонкостенными полыми круглыми элементами
- Расчет грунтовых массивов, армированных наклонными и козловыми сваями
Введение к работе
Проблема рационального проектирования свайных фундаментов в виде кустов свай в России за последние годы становится особенно актуальной в связи с неснижением объема их применения (в настоящее время он превысил 12 млн. м3 железобетона в год). Широкое внедрение свайных фундаментов в последние 35 лет связано с повышением этажности, увеличением габаритов зданий и сооружений, возрастанием нагрузок, передаваемых на единицу площади, использованием для строительства площадок с неблагоприятными инженерно-геологическими
щ условиями, сложным рельефом, высоким уровнем стояния грунтовых вод
Ф и др. Во многих регионах России на свайных фундаментах возводится
до 40...70% гражданских и промышленных зданий и сооружений. Из них около 90% составляют нустовые свайные фундаменты из забивных свай с монолитным ростверком. Последний по объему занимает до 50% от всего фундамента и, как правило, не включается в расчет.
Расходы на возведение фундаментов в среднем составляют около
_ 15% общей стоимости объекта, а в сложных грунтовых условиях дости
гают 25%. Затраты труда и времени на устройство подземных частей
зданий и сооружений с применением традиционных конструкций фунда-
Ф. ментов составляют 20...35% от затрачиваемых для всего строительст-
ва. Снизить эти показатели и повысить эффективность фундаментост-роения позволяют более экономичные и индустриальные решения с применением свайных фундаментов и совершенствованием методов их конструирования, расчета и устройства.
В современном промышленном и гражданском строительстве прихо-
дится передавать на фундаменты большие сосредоточенные нагрузки. В ряде случаев колонны промзданий и сооружений передают нагрузки порядка 50 и до 100 МН. Для этого требуются фундаменты, обладающие большой несущей способностью по грунту и обеспечивающие минималь-
ше осадки и крены. В указанных выше условиях строительства традиционные кустовые свайные фундаменты с монолитным железобетонным ростверком часто оказываются экономически нецелесообразными.
Эти обстоятельства послужили поводом для поиска новых рациональных конструкций фундаментов в виде кустов свай под колонны зданий и сооружений и разработки методов их расчета и устройства.
Конструктивные решения безростверковых свайных фундаментов под колонны каркасных зданий и сооружений в строительстве используются ограниченно и охватывают небольшой диапазон нагрузок для возможности их эффективного применения, что не решает полностью проблему кустовых свайных фундаментов.
Согласно нормам сваи должны погружаться в кустах на расстоянии не менее 3 диаметров. Ввиду недостаточной ясности в этом вопросе конкретного требования нет, но в практике проектирования фундаментов из забивных свай продолжают пользоваться прежним "правилом 3d", что не обеспечивает экономичности конструкции ростверков. Не рассмотрены задачи проектирования кустов из корневидных и комбинированных свай, кольцевых и бикольцевых свайных фундаментов, фундаментов из полых круглых свай с уменьшенным шагом.
Применение наиболее эффективных и рациональных конструкций свайных фундаментов в массовом строительстве при надежных методах их проектирования и с использованием данных скоростных методов изысканий являются важнейшими факторами повышения эффективности и технического уровня свайного фундаментостроения в целом.
Все это послужило поводом для проведения комплексных экспериментально-теоретических исследований в данном направлении. Автор диссертации с 1974 года занимался исследованием и разработкой новых конструкций и направлений для повышения эффективности кустовых свайных фундаментов. Данная работа является обобщением этих исследований.
В связи с тем, что указанная проблема является одной из основных для успешного развития свайного фундаментостроения в массовом строительстве, а сами свайные фундаменты являются перспективными конструкциями, исследования, направленные на ее решение, можно считать актуальными, имеющими важное народнохозяйственное значение.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с планами НИР и ОКР НИИпромстроя (Ш государственной регистрации 01.75027646, 01.75027649, 01.75027651, 01.82504946, 01.81044914, 01.840021054), программой Госстроя БАССР "Стройнаука-2000" и целевой комплексной научно-технической программой Госстроя СССР 0Ц. 031. 055.16Ц.
Цель работы- научное обоснование и разработка новых эффективных конструкций кустовых свайных фундаментов, новых направлений их проектирования и возведения с использованием скоростных методов изысканий грунтов, в частности статическим зондированием.
Для достижения поставленной цели проводились следующие исследования и решались задачи:
экспериментально-теоретическое исследование особенностей работы и напряженно-деформированного состояния различных видов кустовых свайных фундаментов на комплексное воздействие нагрузок с изменением их конструктивных параметров (угла наклона свай, их скоса, шага, диаметра, длины; количества уровней со сваями по высоте ростверка; вида заделки свай в ростверк, типа ростверка, комбинаций разных элементов и т.д.) с выявлением критических и оптимальных факторов и построением расчетных схем;
разработка новых эффективных конструкций кустовых свайных фундаментов за счет учета особенностей их работы в грунте основания, конструктивных особенностей и составление новой системы их классификации;
^ - разработка новых направлений оптимального проектирования кустовых свайных фундаментов с применением данных статического зондирования грунтов;
разработка новых технологий устройства свайных фундаментов с учетом использования новых конструкций свай и специального оборудования;
проведение технико-экономических исследований с выбором наиболее эффективных и перспективных конструктивных решений кустовых свайных фундаментов для применения в промышленном и гражданском строительстве.
щ Научная новизна работы заключается в следующих
ф выносимых на защиту разработках:
- впервые выполнено обобщение и дана новая классификация кус
товых свайных фундаментов в промышленно-гражданском строительстве,
обеспечивающих значительную экономию материально-трудовых ресурсов
при повышении несущей способности их оснований;
- изучены особенности и закономерности работы кустов из нак-
~ лонных, козловых, полых круглых, комбинированных и корневидных
свай, а также кустовые кольцевые свайные фундаменты при вертикаль
ном и горизонтальном натрушений;
# - определены критерии и оптимальные параметры углов наклона,
шага, диаметра, длины и количества свай в кустах, вида заделки и типа ростверка, комбинаций различных элементов;
разработаны новые эффективные конструкции и новые прогрессивные технологии возведения кустовых свайных фундаментов, в т.ч. с использованием энергии микроволн (СВЧ-поля);
впервые предложена методика расчета угла раскрытия и усилий в козловых сваях при их погружении в пылевато-глинистые грунты пакетами;
' - разработаны математическая модель и алгоритм численного
^ расчета тепловых режимов обработки грунтовых массивов СВЧ-полем с учетом тепло- и массопереноса при переменных значениях тепло- и электрофизических характеристик грунтов в зависимости от температуры, влажности и давления парогазовой смеси в порах грунта;
разработаны основные вопросы проектирования новых конструкций кустовых свайных фундаментов в виде армированных грунтовых массивов с использованием данных статического зондирования;
разработаны и реализованы на практике новые технические решения кустовых фундаментов из наклонных, козловых, полых круглых свай, свай в выштампованном ложе, комбинированных, корневидных,
ф термоупрочненных грунтовых свай, а также кольцевых и бикольцевых
ф свайных фундаментов, позволяющих снизить материалоемкость и трудо-
емкость их возведения в промышленно-гражданском строительстве.
Новизну конструктивных решений по результатам исследований диссертационной работы подтверждают 17 авторских свидетельств на изобретения.
Практическое значение. Разработаны новые
— эффективные конструкции и технологии возведения кустовых свайных
фундаментов, а также принципы их проектирования с использованием
данных статического зондирования грунтов, позволяющие существенно
W повысить эффективность применения свайных фундаментов в массовом
строительстве, снижать их трудоемкость и стоимость в среднем на 30...40% без ущерба надежности их работы.
Реализация предложенных разработок послужила основой для решения крупной народнохозяйственной задачи - применение в промыш-* ленно-гражданском строительстве бескотл<_ кустов» свайных фундаментов повышенной несущей способности со сборно-монолитным и монолитным ростверком-подколонником, полностью включенным в работу по грунту основания, взамен традиционных свайных кустов с незаг-лубленным ростверком- В БашНИИстрое разработан полный комплект ме-
ханизмов, оборудования и оснастки, а также нормативно-техническая и технологическая документация по проектированию и возведению новых кустовых свайных фундаментов.
Даны предложения по оптимальному углу наклона и шагу свай в кустах в нормативный документ по проектированию свайных фундаментов (СНиП 2.02.03-85).
Результаты исследований были использованы при разработке: "Инструкции по проектированию и устройству фундаментов з виде кустов из наклонных свай с комплектом программ для ЭВМ" ВСН 67.262-89, 5 рекомендательных документах Уфимского НИИпромстроя (в т.ч. "Рекомендациях по проектированию и устройству фундаментов из забивных наклонных свай" 1981, 1986, 1989; "Рекомендациях по проектированию и устройству односвайных фундаментов из забивных свай со стаканом" 1982; "Руководстве по проектированию, изготовлению и устройству фундаментов из полых круглых свай - оболочек" 1982; "Рекомендациях по проектированию и устройству комбинированных свайных фундаментов" 1982, 1985) и "Руководство по устройству тер-моупрочненных грунтовых свай с использованием СВЧ-энергии." - Уфа, УГНТУ, 1991.
Ценность для науки и практики изложенных в диссертации результатов исследований подтверждается их использованием в народном хозяйстве.
Личный вклад. Постановка проблемы и всех рассмотренных в работе задач, экспериментальные и теоретические пути их решения, итоговые выводы осуществлены лично автором диссертации.
В проведении экспериментальных исследований кустовых свайных фундаментов принимали участие инженеры и аспиранты Чертов В.А., Шеменков Ю.М., Хурматуллин М.Н., Соколов Г.А., Галеев Р.Г., работавшие при непосредственном участии и под руководством автора.
-f2
ц Внедрение результатов исследований осуществлялось автором: по кустам из наклонных и полых круглых свай - совместно с Ю.М.Шеменко-вым, Г.В.Миткиной и Г.А.Соколовым; по усовершенствованным комбинированным и корневидным свайным фундаментам - совместно с Я. Ш. Зия-зовым, А.Л. Гетманом; кольцевым и бикольцевым свайным фундаментам -совместно с В. А. Чертовым; по термоупрочненным грунтовым массивам -совместно с Л. А. Бабиным, Ю. И. Спектаром.
При постановке ряда задач, рассмотренных в настоящей диссертации, автор получил ценные советы доктора технических наук, профессора А.А.Григорян, доктора технических наук, профессора Б. В.
ф Гончарова.
ф На защиту выносятся;
классификация кустовых свайных фундаментов в виде грунтовых армированных массивов, в которых различные виды свай и забивные элементы рассматриваются как арматура массива;
новые направления проектирования кустовых свайных фундаментов, как грунтовых армированных массивов с использованием данных
^ статического зондирования;
- результаты исследований новых конструкций кустов из наклон
ных, козловых, полых круглых, комбинированных, корневидных и тер-
* моупрочненных свай при действии вертикальных и горизонтальных нагрузок;
эффективные конструкции и технологии возведения кустовых свайных фундаментов повышенной несущей способности;
методика определения угла раскрытия и усилий в наклонных сваях при их погружении в пылевато-глинистые грунты пакетами;
математическая модель и алгоритм численного расчета тепловых режимов обработки и несущей способности грунтовых массивов, термообработанных энергией микроволн (СВЧ-полем).
Апробация работы. Основные положения диссерта-
ции были доложены и опубликованы в трудах международных конференций (Пекин, Китай, 1995; Санкт-Петербург, 1995; Полтава. 1995; Тюмень, 1996), всесоюзных и республиканских конференций и совещаний (Уфа, 1977...1995; Свердловск, 1977; Тюмень, 1977, 1980, 1981; Таллинн, 1981; Москва, 1981, 1982; Оренбург, 1984; Уссурийск, Владивосток, 1987; Одесса, Севастополь, 1990; Владивосток, 1991), а также в ежегодных научных конференциях НИИпромстроя (Уфа, 1977-1984} и УГНТУ (Уфа, 1989... 1996), секции "Основания и фундаменты" научно-технического совета НИИОСП им. Н. М. Герсеванова (Москва, 1996).
Основные научные результаты, выполненные в рамках рассматриваемой работы, опубликованы в 89 печатных изданиях, 7 учебных методических указаниях для студентов вуза. Результаты исследований защищены 17 авторскими свидетельствами на изобретения.
Внедрение в производство. Результаты исследований внедрялись в строительных организациях гг. Уфы, Стер-литамака, Мелеуза, Тобольска, Омска, Шакши. Построено более 16 промышленных объектов на рациональных кустовых свайных фундаментах, проекты для которых разработаны на базе выполненных исследований. Экономический эффект составил более 7 млрд. рублей.
Современные представления о работе свайных кустов
Краткий обзор специальной технической литературы, типовых проектов фундаментов промышленных и гражданских зданий и сооруже ний, центральных журналов "Основания, фундаменты и механика грун тов", "Промышленное строительство", "Энергетическое строительст щ во", "Строительство и архитектура" и др., научных трудов НИИ и 0 материалов научно-технических конференций в области фундаменто-строения показывает, что в основном применяются старые традиционные конструкции фундаментов без достаточного технико-экономического обоснования, мало используются прогрессивные типы свай и свайных кустов, новые технологии их возведения.
На IV Международной конференции по проблемам свайного фунда-_ ментостроения (сентябрь 1Э94 г., г.Саратов) в принятых рекомендациях отмечалось, что сейчас необходимо основные исследования направить на разработку и создание: - свайных конструкций и технологий для условий структурно-неустойчивых грунтов; - новых эффективных способов усиления оснований и фундаментов существующих зданий и сооружений с применением свай; - комплексных решений свайных фундаментов для индивидуально-го жилищного и хозяйственного строительства; - комплексной методики выбора типа фундамента по данным статического зондирования; - условий экологического равновесия стройплощадки и работе фундаментов в грунтовом массиве.
Вот какие основные проблемы и задачи развития свайного фун-даментостроения выделены на конференции на ближайшие годы [113. Если сделать обобщение, то просматриваются два направления: 1) проектирование и расчет свай и свайных фундаментов; 2) усовершенствование свайной технологии.
Экспертиза проектов показала, что в большинстве случаев идет применение традиционных свайных фундаментов из забивных призматических свай с шагом 3 и более диаметров с высокими или низкими монолитными ж/б ростверками без учета их работы с грунтом основания.
Применение новых типов свайных фундаментов особенно целесообразно по экономическим соображениям при массовом строительстве каркасных зданий, насосных станций, резервуаров, акведуков, трубопроводов и т. д. вблизи строительной базы ( заводы ЖБК, парки сваебойных агрегатов на расстоянии 150 - 200 км). Железобетонные сборные сваи разнообразных сечений и длин являются конструкцией высокой заводской готовности, что позволяет в 3-5 раз сократить сроки производства работ нулевого цикла.
Несмотря на то, что за последнее время в нашей стране и за рубежом проделана значительная работа по совершенствованию свайных фундаментов, общая проблема максимального удовлетворения нужд в их применении в массовом строительстве еще далека от своего полного решения.
Для этого требуются большие капитальные вложения, новое оборудование, время, соответствующий инженерный уровень специалистов со стремлением использования новейших разработок по конструкциям и технологиям. К сожалению, эта проблема решается с существенным отставанием.
До настоящего времени в промышленно-гражданском строительстве нет общепринятой (единой) классификации кустовых свайных фун даментов. По-видимому, создать ее пока и невозможно, так как трудно предугадать пути будущего развития фундаментостроения, учесть многообразие факторов и конкретных условий строительства. Поэтому приводимое ниже разделение таких конструкций для большинства разнообразных объектов следует рассматривать как первую попытку их классификации с учетом новых исследований и разработок автора, которая в последствии будет дополнена и изменена (Рис.1.1).
Все предлагаемые кустовые свайные фундаменты можно систематизировать и сгруппировать по ряду характерных признаков: а) форме и конструкции; б) способу погружения; в) расположению в плане; г) способу использования; д) условиям работы и целевому назначению.
По форме поперечного (продольного) сечения и конструкции их можно разделить на следующие основные виды: призматические сплошного сечения вертикальные и наклонные; козловые с односторонними скосами нижних концов; полые круглые с открытым и закрытым нижним концом; набивные (выштампованные и вытрамбованные); комбинированные; корневидные; жесткие и гибкие анкерные.
По способу погружения и расположению в пространстве свайные конструкции бывают: забивные вертикальные и наклонные; забивные козловые; набивные (выштампованные); комбинированные и корневидные; термоупрочненные грунтовые.
По расположению свай в плане фундаменты подразделяются на: одиночные, ленточные (рядами), точечные, групповые (кустовые), круглые, кольцевые, бикольцевые, сплошные поля.
Выбор новых конструкций кустовых свайных фундаментов с применением методов оптимизации и ЭВМ
Одним из путей совершенствования конструкций свайных фундаментов являются комбинированные свайные фундаменты (КСФ), которые имеют два основных конструктивных элемента: ростверк-подколонник и забивные сваи, погружаемые через полость ростверка [1183. Использование эвристических приемов позволяет преобразовать традиционную техническую систему КСФ для получения нового решения при достижении поставленной цели. Фонд эвристических приемов содержит перечень из 420 наименований, в которые входят 826 поисковых процедур [223].
Для поиска искомой конструкции фундамента воспользуемся принципами бионики. Разновидностью КСФ являются фундаменты из корневидных свай [119], где реализуется принцип бионики, когда фундамент рассматривается как корневая система дерева. Имеющимся сегодня сваебойным оборудованием получаем фундамент повышенной несущей способности, значительно превышающей мощность самого оборудования.
Задача выбора оптимального варианта из возможно допустимых является достаточно сложной, так как требования, предъявляемые к проекту фундамента по стоимости, технологии устройства, надежности в работе весьма противоречивы. Следовательно, поставленная задача является многоцелевой, многокритериальной.
Переменными при проектировании каждого отдельного варианта КСФ могут быть: размеры верхнего и нижнего сечения ростверка-под-кслонника, глубина его заложения и технология изготовления, типоразмер, количество и тип свай в разных уровнях, угол наклона свай к вертикали.
Однако, учитывая конструктивные особенности КСФ и технические возможности сваебойного оборудования, количество переменных можно сократить . Можно показать, что основными переменными при проработке конкурирующих между собой вариантов являются: инженерно-геологические условия площадки строительства, типоразмеры вертикальной и наклонной свай, конструкция ростверка-подколонника, количество уровней и число свай в каждом уровне.
Критериями оптимизации при выборе рационального варианта КСФ служат с одной стороны выполнение требований действующих норм, а с другой - применение специальных методов оптимизации. В нашем случае применим метод целочисленного линейного программирования с применением ЭВМ [90,91].
Автором на основании большого экспериментального материала разработан следующий алгоритм выбора оптимальной конструкции КСФ,
1. Исходя из конструктивной схемы сооружения, величины и характера нагрузок, инженерно-гидрогеологических условий выбираются предварительно тип и размеры ростверка-подколонника, типоразмер вертикальной и наклонной свай.
2. В соответствии с результатами статического зондирования определяется несущая способность вертикальной сваи (Fdl) по грунту с учетом расположения ее головы ниже дневной поверхности.
3. С учетом несущей способности ростверка-подколонника опре 6f деляется расчетное количество свай щ.
4. Если ПІ не превышает максимально возможного числа сваи в первом уровне КСФ, то с помощью метода целочисленного линейного программирования по критерию минимума стоимости решается оптимиза-Ф ционная задача по выбору количества вертикальныхмнаклонных свай в первом уровне КСФ.
Целевая функция Zt и система ограничений в данном случае будет иметь вид: Zj = Сц - Х31 + С12 Xjg + С1п, (2.1) где см, СІ2 оценки стоимости вертикальной и наклонной свай для первого уровня; Хц. Х12 - количество вертикальных и наклонных свай для первого уровня; Cjn - оценка стоимости ростверка-подколонника. Fai- Х„ + Fdl. X32 N - Nln; Хи«4; X12 ?4; Хи + X12 « 5; Xj І 0; X32 0; Хц, X]2 -целые, (2.2) где N- вертикальная нагрузка-; Nln - нагрузка, воспринимаемая ростверком-подколонником.
5. Уточняется размещение найденного количества свай в плане, высота ростверка-подколонника и выполняется расчет по предельным состояниям основания. В случае невыполнения требований предельных состояний, увеличить, если это возможно, количество свай того же типоразмера. В противном случае, увеличить длину свай.
Армирование грунтовых массивов тонкостенными полыми круглыми элементами
В грунт погружают сваю і с вырезом верхней части специальным наголовником 2. В слабых грунтах он снабжается сердечником, закрываю- щим полость сваи на высоту ростверка и бетонной пробки. Наголовник содержит направляющую трубу, наковальню и выступающую консольную часть. Ударная нагрузка при погружении сваи передается равномерно на ее стенки в двух уровнях в пределах выреза. Затем погружают следующую сваю вплотную к ранее забитой, с вырезами, обращенными друг к другу или со смещением на размер наголовника 2 в пределах 100 мм достаточного для заделки колонны 9. # Для предотвращения попадания грунта в полость ранее забитой сваи, на ее вырез устанавливают направляющий кондуктор или обсадной короб 10.
После чего засыпают полости свай песчанно-гравийной смесью 8, если грунт при погружении свай не поднялся до уровня наголовника или же устанавливают закладные детали с дном, арматурный каркас 4 и бетонируют ростверк монолитной бетонной смесью 5 о помощью бадьи или автобетоносмесителя типа "Миксер". Вибрирование бетонной смеси осуществляют глубинным вибратором с гибким валом 3. В пределах ростверка устраивают стакан под колонну [121].
Технология возведения фундамента из ПКС с выбуренным, вытрамбованным или выштампованным котлованом под ростверк осуществляется в следующей последовательности (рис.2.14): - образование скважины или точечного котлована под ростверк 1 буром или штампом 2; - пог-_ ружение в их забой полых круглых свай 3 с помощью наголовника 4 с шагом 1,0 -i,5d ; - установка закладных деталей 5 в полости свай и арматурного каркаса 6; - бетонирование тела ростверка 7 и устройство узла сопряжения колонны 10 со стаканом ростверка.
Штамп навешивается к дизельным молотам типа С-996, С-330, С-1047 или С-1048 с помощью поворотного наголовника, а опорная площадка с гидроцилиндрами - к нижней стрелке мачты сваебойного агрегата типа С-878М, СП- 49 или КО-16. Погружение свай в забой котлована ниже поверхности грунта осуществляется Ф специально разработанным автором наголовником [120]. В плотных глинистых грунтах с показателем текучести Jt О,2 для облегчения погружения штампа и уменьшения объема выпора грунта его забивку производят в заранее пробуренную лидерную скважину, что в свою очередь повышает точность погружения штампа. В грунтах с повышенным уровнем грунтовых вод, а также в слабых грунтах, где стенки скважины или котлована могут обрушиваться при последующем ф погружении в них полых круглых свай целесообразно применять в качестве ростверка сборные полые сваи - оболочки, забивные полые стаканы, насадки, короба, подколонники. ш
Сборный элемент выполняется полым квадратного, прямоугольного или круглого сечения цилиндрической или пирамидальной формы. Поперечные размеры такой оболочки должны строго соответствовать требо-v ваниям, предъявляемым к заделке колонн сечением от 30 Ч 30 до 60 X ж 80 см, фундаментных (анкерных) болтов, погружению через полость оболочек полых круглых свай диаметром от 400 до 600 мм в количестве от двух до пяти и их заделки, несущей способности фундамента на вертикальную и горизонтальную нагрузки, учитывать опирание фундаментных балок и стеновых панелей.
Длина оболочки должна приниматься из условия исключения про мерзания грунта под ее подошвой, обеспечения заделки в ее полость голов свай и колонны, исключения заполнения полости снизу грунтовой водой. Такие полые оболочки погружаются диаметром 960, 1000, 0 1200 и 1400 мм, длиной от 1,5 до 6м, а забивные пирамидальные стаканы сечением от 100 х 100 / 90 х 90 до 140 х 140 / 130 х 130 см, длиной от 1,5 до 2,5 м.
Такие полые элементы погружаются копрами с помощью специального наголовника (по а.с.М049622), снабженного резиновой прокладкой и сердечником, закрывающим полость элемента (оболочки, стакана) на уровне нижнего конца с зазором по контуру не более 15 мм [124]. При данной технологической схеме часть ударной нагрузки пе-редается на наголовник через сердечник, уменьшая напряжения в стенках оболочки. Для повышения точности погружения свай-оболочек и уменьшения объема выпираемого вверх грунта используются лидерные скважины. После погружения оболочек на заданную отметку через их полость, которая выполняет функцию опалубки, обсадки и тела ростверка, погружают вертикально или наклонно от 2 до 5 полых круглых свай диаметром от 400 до 600 ммСрис.2.15).
На рис.2.16 приведена технологическая схема возведения фундаментов из полых круглых свай с помощью специального наголовника, позволяющего погружать сваи ниже поверхности грунта с одновременным его отбором и образованием выемки под будущий заглубленный ростверк [122].
Расчет грунтовых массивов, армированных наклонными и козловыми сваями
До возведения фундаментов из комбинированных свай со сборно-монолитным ростверкомподкодонником необходимо выполнить планировку площадки, отвод поверхностных вод, устройство обноски, разбивку фундаментов, завоз сборных полых подколонников (стаканов) и призматических свай.
Технология возведения фундаментов осуществляется в следующей последовательности (рис. 2.34 а): погружение полого ростверка-шд-колонника, забивка в забой подколонника вертикальных и наклонных призматических свай до заданной отметки, заполнение полости бетонном, формование стакана под колонну.
Подколенник погружается специальным наголовником с пуансоном и наконечником, закрывающим нижнюю полость подколонника. Выверка вертикальности подколонника в двух взаимно перпендикулярных плоскостях производится по рамочным отвесам. После погружения подколонника до проектной отметки наголовник с пуансоном заменяется на удлиненный свайный наголовник, чтобы обеспечить забивку через полость подколонника призматических наклонных свай. Применение такого наголовника позволяет производить погружение свай ниже поверхности грунта без остановки копра и применения добойников, поскольку корпус наголовника подвижно соединен с ползуном и может перемещаться вдоль его продольной оси.
При возведении фундаментов из комбинированных свай с монолитным ростверкомподкодонником на площадку необходимо завезти арматурные каркасы и обсадные короба (15. ..20 шт.). Возведение фундаментов осуществляется в следующей последовательности (рис. 2.34 б): выштамповка котлована в грунте, установка обсадного короба, забивка свай в забой котлована, установка арматурного каркаса в ф полость котлована, подача бетонной смеси и формование оголовка роотверка-шдколонника.
Инвентарный обсадной короб выполняется на 2... 5 см меньше сечения полости котлована и на 15...20 см больше его глубины, сверху закрывается крышкой.
При обрушении стенок котлована следует заполнить его полость жесткой бетонной смесью до уровня обрушения и выполнить повторно " выштамповку котлована.
Погружение свай в забой котлована выполняется аналогично как и при сборном ростверкеподколоннике.
Бетонирование подколонника включает следующие операции: - установка арматурного каркаса в полость котлована и подвеска его к кондуктору; - установка загрузочной воронки; порционная подача бетонной смеси в полость и послойное уплотнение ее глубинным вибратором; - извлечение обсадного короба и загрузочной воронки; - формование оголовка фундамента. В условиях сезонного промерзания грунта и при плотных грунтах с для уменьшения зоны выпора вокруг погружаемых сборных по лых элементов или штампов, а также с целью облегчения и точности ш их погружения следует использовать лидерные скважины диаметром не более 0, 7 размера ростверка-подкодонника и глубиной не более о, 9 его высоты.
Наголовник 1 с пуансоном 3, наконечником 4 и поддоном 6 устанавливают в полость сборного подколенника 10. Наконечник 4 размещается в полости подколонника 10 от его торца на расстоянии, равном 1/3 его диаметра Д. Это обеспечивает точность забивки за счет врезания в грунт стенок подколонника, выполняющих функции ножа. Это расстояние также зависит от необходимости обеспечения последующего погружения через полость подколонника наклонных свай. При меньшем расстоянии не происходит врезание стенок подколонника в грунт и требуемая точность погружения не обеспечивается. При большем расстоянии происходит значительное заполнение полости оболочки грунтом, что препятствует дальнейшему погружению через ее полость свай под заданным углом наклона к вертикали.
В момент погружения подколонника поддон свободно висит на наконечнике на стопорных болтах 8. По мере погружения грунт заполняет нижнюю свободную полость подколонника, доходит до поддона, поднимает его и прижимает к наконечнику. Дальнейшее погружение подколонника происходит с одновременным уплотнением грунта в его основании. Причем ломаный профиль поддона, края которого загнуты под углом Ь к горизонту, позволяют выштамповать в грунте необходимые гнезда, служащие в качестве направляющих для дальнейшего погружения через них забивных наклонных свай.
