МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА В РАЙОНАХ УРАЛА
И ЗАПАДНОЙ СИБИРИ СССР
Уфимский научно-исследовательский и конструкторский
институт промышленного строительства
(Уфимский НИИпромстрой)
РЕКОМЕНДАЦИИ
по проектированию и устройству свайных фундаментов с погружением свай до заданной отметки
1. ОБЩИЕ положения
2. ТРЕБОВАНИЯ К ИЗЫСКАНИЯМ
3. ОЦЕНКА ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ФУНДАМЕНТОВ С ПОГРУЖЕНИЕМ СВАЙ ДО ЗАДАННОЙ ОТМЕТКИ
4. ВЫБОР ГЛУБИНЫ ПОГРУЖЕНИЯ СВАЙ
5. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПОГРУЖЕНИЯ СВАЙ.
6. ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТ
7. ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ПОГРУЖЕНИЯ СВАЙ
ПРИЛОЖЕНИЕ Рекомендуемое Рекомендуемые объемы статического зондирования в зависимости от сложности инженерно-геологических условий
Институтом НИИпромстрой разработана методика выбора глубины погружения свай, при которой резко сокращается (или полностью упраздняется) недобивка свай и последующая их срубка. В 1976 г . был составлен ведомственный нормативный документ — "Инструкция по применению свайных фундаментов с погружением свай до заданной отметки" ВСН-29-76 Минпромстроя СССР, которая внедрялась в организациях Минпромстроя СССР. За истекший период накоплен значительный опыт использования методики, изложенной в этом документе, составлены программы для расчетов на ЭВМ. Настоящие Рекомендации учитывают этот опыт и представляют переработанный вариант упомянутой Инструкции.
Расчеты, приводимые в настоящих Рекомендациях, должны выполняться на ЭВМ. Программа таких расчетов НЖПС (для ЭВМ EC -1022) передается на договорной основе.
Рекомендации составлены специалистами лаборатории механики грунтов и отдела механизации и автоматизации Рыжковым И.Б., Еникеевым А.Х. (разделы 5-7), Еникеевым В.М., Бурангуловым Р.И., Норшаяном А.В. и др. Общая редакция Рыжкова И.Б. Рекомендованы к изданию секцией ученого совета Уфимского НИИпромстроя (протокол № 3 от 8.12.87 г.).
1.1. Настоящие Рекомендации предназначены для проектирования и возведения свайных фундаментов объектов массового строительства в наиболее типичных для объектов Минуралсибстроя СССР грунтовых условиях: пылевато-глинистые и песчаные грунты с любим характером напластования, но не обладающие особыми свойствами (просадочностью, набухаемостью, засоленностью и проч.), отсутствие вечной мерзлоты, крупных валунов или других каменистых включений. В упомянутых особых грунтовых условиях применение Рекомендаций не исключается, но требует использования дополнительных нормативных или рекомендательных документов, регламентирующих строительство в таких условиях.
1.2. Сокращение отходов железобетона при забивке свай рекомендуется достигать за счет обоснованного выбора глубин их погружения, учитывающего мощность имеющегося сваебойного оборудования и прочность свай, а также за счет более эффективного контроля за точностью забивки.
1.3. В зависимости от конкретных условий и особенностей проектируемых зданий или сооружений длина свай может приниматься:
1) путем установления точной глубины погружения свай, унификации этой глубины в пределах всего фундамента или отдельных его участков и обеспечения условий, при которых сваи погружаются до заданной отметки с точностью, исключающей необходимость срубки: отказы в этом случае служат лишь средством выявления опасных для сооружения ослабленных участков основания, пропущенных при инженерных изысканиях.
2) традиционно, когда строго регламентируется отказ свай при забивке (или добивке), а точность достижения проектной глубины является второстепенным фактором, и недобивка до 0,5 м считается допустимой. Сваи, не достигшие проектной отметки, срубаются до требуемого уровня.
Решение о целесообразности названных способов рекомендуется принимать в соответствии с разделом 3 настоящих Рекомендаций.
Снижение материалоемкости свайных фундаментов в настоящих Рекомендациях предлагается достигать путем применения первого способа во всех случаях, где он аффективен, и минимизаций отходов железобетона в случаях, когда необходимо принимать второй способ.
Примечание . Первый способ в дальнейшем именуется "погружение свай до заданной отметки, второй способ — погружение свай до заданного отказа".
1.4. Для выполнения расчетов составлена программа НИИПС для ЭВМ EC -1022 (языки ПЛ-1, ФОРТРАН), которая должна использоваться совместно с данными Рекомендациями.
2.1. Объем и состав изыскательских работ для объектов, проектируемых на свайных фундаментах с уменьшенным объемом недобивки свай (или с его полным исключением), должны гарантировать повышенную подробность оценки изменчивости свойств грунтов (в плане и по глубине). Для этого рекомендуется повышать долю скоростных методов определения сопротивлений свай (экспресс-методов) и соответственно увеличивать число точек обследования площадки. В качестве основного экспресс-метода рекомендуется использовать статическое зондирование высокопроизводительными установками типа С-832М. Рекомендуемые объемы зондирования приведены в рекомендуемом приложении.
2.2. Точки зондирования должны равномерно охватывать всю территорию проектируемого здания или сооружения. При выявлении повышенной неоднородности грунта "сетку" точек зондирования следует сгущать по всей обследуемой территории. Частота расположения точек зондирования в плане зависит от сложности грунтовых условий и в среднем должна приниматься из расчета 1 точка на 50. 100 м . При групповом расположении объектов рекомендуется равномерное размещение точек зондирования по всей площадке, охватывая как территорию зданий, так и промежуточные зоны.
2.3. При выполнении зондирования и расчетах несущей способности свай следует пользоваться существующими нормативными и рекомендательными документами, проводя дополнительные расчеты в соответствии с настоящими Рекомендациями.
3.1. Целесообразность применения свайных фундаментов с погружением свай до заданной отметки рекомендуется оценивать на стадии проектирования, опираясь на данные изыскания и сведения об имеющихся сваепогружающих механизмах.
3.2 Оценка технико-экономической целесообразности применения свайных фундаментов с погружением свай до заданной отметки может проводиться путем специальных расчетов или без таковых на основании анализа инженерно-геологических разрезов и особенностей проектируемых сооружений. Методику такой оценки рекомендуется принимать на основании пп.3.3. 3.5.
3.3. Решение о нецелесообразности забивки свай до заданной отметки можно принимать без специальных расчетов при наличии в рассматриваемом диапазоне глубин четко выраженного несущего слоя в виде пласта крупнообломочных или скальных пород с неровной или наклонной кровлей. В этом случае забивка свай должна вестись до заданного отказа, а недобитые части свай должны срубаться.
3.4. Забивка свай на необходимую глубину обеспечивается при соблюдении следующих требований:
— отказ свай S при выбранном молота на участке с наиболее прочными грунтами ожидается не менее заранее установленной величины S . Для объектов массового строительства рекомендуется принимать S = 0,5 см ;
— число ударов выбранного молота не превышает критического значения, устанавливаемого в зависимости от ударной стойкости выбранных свай, методика проверки этих условий приведена в разделе 4.
3.5. В случаях, не охваченных в п.3.2, рекомендуется производить упрощенную количественную оценку материалоемкости следующих двух вариантов фундаментов:
1) сваи погружены на различную глубину до заданной одинакового отказа (в предположении, что этот отказ соответствует нечерпанию погружающей способности молота), недопогруженные части свай срубаются;
2) сваи погружаются на одинаковую глубину, соответствующую минимальному заглублению свай в первом варианте, так что срубка сваи исключается.
Оценку целесообразности этих вариантов рекомендуется производить по данным зондирования, пользуясь упрощенным критерием, приведенным в п.3.6.
3.6. Материалоемкость кустового или ленточного фундамента с погружением свай до заданной отметки следует считать ниже материалоемкости фундамента с погружением свай до отказа, если выполняется следующее условие:
где Fu . n -среднее (нормативное) сопротивление свай в кН с глубиной погружения h в м;
h — рассматриваемая глубина погружения свай, условно принимаемая за глубину, соответствующую второму варианту в п.3.5;
— величина, отражающая интенсивность нарастания среднего предельного сопротивления сваи с ростом глубины в м/кН (в практических расчетах удобно принимать изменчивость Fu . n . в интервале от h до h + 1 м );
V — величина, принимаемая при низком ростверке равной 0,8, для остальных свайных конструкций — 0,6.
3.7. Оценку трудоемкости свайных работ следует производить, принимая приближенно трудозатраты на срубку каждой сваи и удаление ее обломков равными затратам на ее забивку. Доля свай, подвергающихся срубке, в таких расчетах может приниматься равной 70 % от общего их числа.
3.8. Число участков, в пределах которых принимается единая глубина погружения свай, должно выбираться таким образом, чтобы на каждом участке коэффициент вариации предельных сопротивлений свай не превышал 0,3.
3.9. Вопрос о применении свайных фундаментов с погружением свай до заданной отметки должен решаться совместно с вопросом о целесообразности тех или иных свайных конструкций. Рекомендуется применение фундаментов с погружением свай до заданной отметки для зданий на сваях-колоннах, при безростверковых свайных фундаментах, при односвайных фундаментах, в которых срезка свай вызывает затруднения (комбинированных свайных фундаментах и проч.).
4.1. При проектировании фундаментов с погружением свай до заданной отметки должны соблюдаться следующие условия:
Погружение — свая
Следует также отметить, что при погружении сваи вдавливанием без больших затруднений может быть непосредственно получена основная контрольная величина — максимальное усилие вдавливания. [31]
Во время забивки осуществляется контроль за глубиной погружения сваи . Замер погружения производят после определенного числа ударов ( 10 — 20) молота по свае. Это число ударов нз-зывается залогом. Глубину погружения сваи в грунт после каждого залога записывают в Журнал свайной бойки. При забивке свай молотом двойного действия из-за трудности отсчитывания ударов погружение сваи измеряется за определенное время ( 1 мин. Погружение сваи от удара уменьшается по мере углубления в грунт и наконец становится почти равномерным. Забивка свай считается законченной в момент получения расчетного отказа. Отказом называется величина погружения сваи в грунт при последних ударах молота ( залогах), при которой можно прекратить забивку. Величина отказа устанавливается в проекте при расчете свайного основания. Если на протяжении 10 последовательных залогов, свая показывает расчетный отказ, но не дошла до проектной отметки более чем на 1 м, вопрос о необходимости добивки сваи решается в зависимости от причин, затруднивших погружение. Если это повторяется на нескольких сваях, пересматривают расчет и проект свайного основания. [32]
Бурение дополнительной скважины ( с целью облегчения процесса погружения сваи ) не допускается. [33]
По предварительному сигналу за 0 5 м до конечного погружения сваи предусматривается автоматическое или ручное уменьшение интенсивности погружения сваи. При дальнейшем погружении сваи согласно принципу гидростатического уровня жидкости в сообщающихся сосудах дается пмпульс на автоматическое прекращение вдавливания сваи. [34]
В нижний конец сваи вставлен сильно армированный наконечник, облегчающий погружение сваи . [36]
Рпре — полезная работа, расходуемая на преодоление сопротивления Рпр погружению сваи на значение отказа е; Ау — работа упругих деформаций материала сваи и грунта; 8CQ — работа, которая тратится на преодоление вредных сопротивлений ( остаточные деформации, нагревание и др.); бс — коэффициент, показывающий, какая часть общей работы затрачивается на преодоление вредных сопротивлений. [37]
После погружения в грунт первой сваи производится подготовка агрегата к погружению следующей сваи , для чего рабочий трос срабатывается с приводной лебедки, второй трактор сходит с опорной плиты, а наголовник давления поднимается наверх в исходное положение; вслед за этим снимается крепление заземлителя с опорной плиты, последняя поднимается в вертикальное положение и крепится к раме направляющей стрелы, после чего агрегат перемещается к следующей скважине. [38]
Испытания мобильных машин показали, что в зависимости от рабочего органа погружения сваи каждая машина имеет свои оптимальные грунтовые условия, при которых применение ее наиболее эффективно. Показателем, характеризующим правильность выбора грунтовых условий для данной машины и непосредственно влияющим на ее производительность, является время погружения сваи. [39]
Например, для агрегатов С-714 и С-878 с молотом С-268 время погружения сваи сечением 30 х 30 см. на глубину 5 5 — 6 0 м может быть принято равным пяти минутам. [40]
Испытания мобильных машин показали, что в зависимости от рабочего органа погружения сваи каждая машина имеет свои оптимальные грунтовые условия, при которых применение ее наиболее эффективно. Показателем, характеризующим правильность выбора грунтовых условий для данной машины и непосредственно влияющим на ее производительность, является время погружения сваи. [41]
Например, для агрегатов С-714 и С-878 с молотом С-268 время погружения сваи сечением 30 х 30 см на глубину 5 5 — 6 0 м может быть принято равным пяти минутам. [42]
Динамический метод заключается в установлении предельного сопротивления сваи по ее отказу — величине погружения сваи от удара молота. [44]
На скорость погружения свай оказывает большое влияние водо-насыщенность грунтов, которая уменьшает сопротивление погружению сваи в грунт. Водонасыщенные песчаные грунты оказывают наименьшее сопротивление. [45]
Институтом НИИпромстрой разработана методика выбора глубины погружения свай, при которой резко сокращается (или полностью упраздняется) недобивка свай и последующая их срубка. В 1976 г . был составлен ведомственный нормативный документ — "Инструкция по применению свайных фундаментов с погружением свай до заданной отметки" ВСН-29-76 Минпромстроя СССР, которая внедрялась в организациях Минпромстроя СССР. За истекший период накоплен значительный опыт использования методики, изложенной в этом документе, составлены программы для расчетов на ЭВМ. Настоящие Рекомендации учитывают этот опыт и представляют переработанный вариант упомянутой Инструкции.
Расчеты, приводимые в настоящих Рекомендациях, должны выполняться на ЭВМ. Программа таких расчетов НЖПС (для ЭВМ EC -1022) передается на договорной основе.
Рекомендации составлены специалистами лаборатории механики грунтов и отдела механизации и автоматизации Рыжковым И.Б., Еникеевым А.Х. (разделы 5-7), Еникеевым В.М., Бурангуловым Р.И., Норшаяном А.В. и др. Общая редакция Рыжкова И.Б. Рекомендованы к изданию секцией ученого совета Уфимского НИИпромстроя (протокол № 3 от 8.12.87 г.).
1.1. Настоящие Рекомендации предназначены для проектирования и возведения свайных фундаментов объектов массового строительства в наиболее типичных для объектов Минуралсибстроя СССР грунтовых условиях: пылевато-глинистые и песчаные грунты с любим характером напластования, но не обладающие особыми свойствами (просадочностью, набухаемостью, засоленностью и проч.), отсутствие вечной мерзлоты, крупных валунов или других каменистых включений. В упомянутых особых грунтовых условиях применение Рекомендаций не исключается, но требует использования дополнительных нормативных или рекомендательных документов, регламентирующих строительство в таких условиях.
1.2. Сокращение отходов железобетона при забивке свай рекомендуется достигать за счет обоснованного выбора глубин их погружения, учитывающего мощность имеющегося сваебойного оборудования и прочность свай, а также за счет более эффективного контроля за точностью забивки.
1.3. В зависимости от конкретных условий и особенностей проектируемых зданий или сооружений длина свай может приниматься:
1) путем установления точной глубины погружения свай, унификации этой глубины в пределах всего фундамента или отдельных его участков и обеспечения условий, при которых сваи погружаются до заданной отметки с точностью, исключающей необходимость срубки: отказы в этом случае служат лишь средством выявления опасных для сооружения ослабленных участков основания, пропущенных при инженерных изысканиях.
2) традиционно, когда строго регламентируется отказ свай при забивке (или добивке), а точность достижения проектной глубины является второстепенным фактором, и недобивка до 0,5 м считается допустимой. Сваи, не достигшие проектной отметки, срубаются до требуемого уровня.
Решение о целесообразности названных способов рекомендуется принимать в соответствии с разделом 3 настоящих Рекомендаций.
Снижение материалоемкости свайных фундаментов в настоящих Рекомендациях предлагается достигать путем применения первого способа во всех случаях, где он аффективен, и минимизаций отходов железобетона в случаях, когда необходимо принимать второй способ.
Примечание . Первый способ в дальнейшем именуется "погружение свай до заданной отметки, второй способ — погружение свай до заданного отказа".
1.4. Для выполнения расчетов составлена программа НИИПС для ЭВМ EC -1022 (языки ПЛ-1, ФОРТРАН), которая должна использоваться совместно с данными Рекомендациями.
2.1. Объем и состав изыскательских работ для объектов, проектируемых на свайных фундаментах с уменьшенным объемом недобивки свай (или с его полным исключением), должны гарантировать повышенную подробность оценки изменчивости свойств грунтов (в плане и по глубине). Для этого рекомендуется повышать долю скоростных методов определения сопротивлений свай (экспресс-методов) и соответственно увеличивать число точек обследования площадки. В качестве основного экспресс-метода рекомендуется использовать статическое зондирование высокопроизводительными установками типа С-832М. Рекомендуемые объемы зондирования приведены в рекомендуемом приложении.
2.2. Точки зондирования должны равномерно охватывать всю территорию проектируемого здания или сооружения. При выявлении повышенной неоднородности грунта "сетку" точек зондирования следует сгущать по всей обследуемой территории. Частота расположения точек зондирования в плане зависит от сложности грунтовых условий и в среднем должна приниматься из расчета 1 точка на 50. 100 м . При групповом расположении объектов рекомендуется равномерное размещение точек зондирования по всей площадке, охватывая как территорию зданий, так и промежуточные зоны.
2.3. При выполнении зондирования и расчетах несущей способности свай следует пользоваться существующими нормативными и рекомендательными документами, проводя дополнительные расчеты в соответствии с настоящими Рекомендациями.
3.1. Целесообразность применения свайных фундаментов с погружением свай до заданной отметки рекомендуется оценивать на стадии проектирования, опираясь на данные изыскания и сведения об имеющихся сваепогружающих механизмах.
3.2 Оценка технико-экономической целесообразности применения свайных фундаментов с погружением свай до заданной отметки может проводиться путем специальных расчетов или без таковых на основании анализа инженерно-геологических разрезов и особенностей проектируемых сооружений. Методику такой оценки рекомендуется принимать на основании пп.3.3. 3.5.
3.3. Решение о нецелесообразности забивки свай до заданной отметки можно принимать без специальных расчетов при наличии в рассматриваемом диапазоне глубин четко выраженного несущего слоя в виде пласта крупнообломочных или скальных пород с неровной или наклонной кровлей. В этом случае забивка свай должна вестись до заданного отказа, а недобитые части свай должны срубаться.
3.4. Забивка свай на необходимую глубину обеспечивается при соблюдении следующих требований:
— отказ свай S при выбранном молота на участке с наиболее прочными грунтами ожидается не менее заранее установленной величины S . Для объектов массового строительства рекомендуется принимать S = 0,5 см ;
— число ударов выбранного молота не превышает критического значения, устанавливаемого в зависимости от ударной стойкости выбранных свай, методика проверки этих условий приведена в разделе 4.
3.5. В случаях, не охваченных в п.3.2, рекомендуется производить упрощенную количественную оценку материалоемкости следующих двух вариантов фундаментов:
1) сваи погружены на различную глубину до заданной одинакового отказа (в предположении, что этот отказ соответствует нечерпанию погружающей способности молота), недопогруженные части свай срубаются;
2) сваи погружаются на одинаковую глубину, соответствующую минимальному заглублению свай в первом варианте, так что срубка сваи исключается.
Оценку целесообразности этих вариантов рекомендуется производить по данным зондирования, пользуясь упрощенным критерием, приведенным в п.3.6.
3.6. Материалоемкость кустового или ленточного фундамента с погружением свай до заданной отметки следует считать ниже материалоемкости фундамента с погружением свай до отказа, если выполняется следующее условие:
где Fu . n -среднее (нормативное) сопротивление свай в кН с глубиной погружения h в м;
h — рассматриваемая глубина погружения свай, условно принимаемая за глубину, соответствующую второму варианту в п.3.5;
— величина, отражающая интенсивность нарастания среднего предельного сопротивления сваи с ростом глубины в м/кН (в практических расчетах удобно принимать изменчивость Fu . n . в интервале от h до h + 1 м );
V — величина, принимаемая при низком ростверке равной 0,8, для остальных свайных конструкций — 0,6.
3.7. Оценку трудоемкости свайных работ следует производить, принимая приближенно трудозатраты на срубку каждой сваи и удаление ее обломков равными затратам на ее забивку. Доля свай, подвергающихся срубке, в таких расчетах может приниматься равной 70 % от общего их числа.
3.8. Число участков, в пределах которых принимается единая глубина погружения свай, должно выбираться таким образом, чтобы на каждом участке коэффициент вариации предельных сопротивлений свай не превышал 0,3.
3.9. Вопрос о применении свайных фундаментов с погружением свай до заданной отметки должен решаться совместно с вопросом о целесообразности тех или иных свайных конструкций. Рекомендуется применение фундаментов с погружением свай до заданной отметки для зданий на сваях-колоннах, при безростверковых свайных фундаментах, при односвайных фундаментах, в которых срезка свай вызывает затруднения (комбинированных свайных фундаментах и проч.).
4.1. При проектировании фундаментов с погружением свай до заданной отметки должны соблюдаться следующие условия:
