Что вызывает забивка свай в глинистых грунтах

Явления, происходящие в грунте при погружении свай.

При погружении свая вытесняет некоторый объем грунта. Это приводит к уплотнению окружающего ее грунта, что обычно наблюдается в рыхлых и средней плотности песках, а также в ненасыщенных водой пылевато-глинистых грунтах. Но и даже в этих грунтах при забивке свай вокруг нее может происходить небольшое поднятие дна котлована.

Глины и суглинки, в которых все поры заполнены водой, уплотняются только в результате отжатия поровой воды, т.к. вода из таких грунтов отжимается очень медленно, во время погружения наблюдается лишь незначительное уплотнение грунтов в результате выдавливания воды из пор и отжатия ее вдоль ствола сваи вверх, а также вследствие упругих объемных деформаций воды, содержащей воздух. Основная же деформация грунта развивается в виде смещения его части в стороны и вверх, что приводит к поднятию дна котлована.

По характеру взаимодействия: отдельные или куст.

При забивке свай в водонасыщенные глинистые грунты структура грунта вокруг сваи нарушается и это приводит к таким последствиям:

1. если связи между частями слабые, грунт водонасыщенный, происходит разжижение грунта. При забивке сваи легко погружаются в грунт и несущая способность сваи сразу после забивки низкая. После недельного перерыва вода из пор грунта отжимается, трение между грунтом и сваей увеличивается, несущая способность возрастает. Следовательно, происходит «засасывание» сваи. Отказ сваи (погружение сваи от одного удара) будет меньше. Этот отказ называют действительным отказом.

2. при забивке свай в плотные, маловлажные глинистые грунты свая с трудом идет в грунт, сразу после забивки ее несущая способность очень высокая, а после перерыва несущая способность сваи уменьшается за счет явления ползучести и релаксации грунта, которые приводят к включению в работу дополнительного объема грунта с уменьшением напряжений в грунте непосредственно около сваи.

Несущую способность сваи определяют: после недельного отдыха – для супесейи песков, 2-х недельного – для суглинков и для глин – не менее 3-х недель.

Релаксация напряжений – это явление уменьшения напряжений (расслабление напряжений) при постоянстве общей деформации.

При кустовом расположении свай проявляется их взаимное влияние друг на друга. Степень этого влияния зависит от расстояния между сваями.

l ≥ 3d При этом необходимо выполнить расчет осадок свайного куста.

d – размер поперечного сечения сваи.

1) разрушение слабого грунта;

2) увеличенные осадки по сравнению с одиночной сваей.

Отдельно от каждой сваи: от левой и от правой напряжения будут такими же, как и для одной сваи, в результате происходит наложение эпюр.

Определение несущей способности сваи-стойки. Определение несущей способности висячей сваи. Расчет свайных фундаментов на горизонтальную нагрузку. Порядок проектирования свайных фундаментов.

(2.1)

Для забивных, вдавливаемых и погружаемых вибрированием сваи принимаем R=20МПа; для набивных, буровых, свай-оболочек в зависимости от вида грунта по формуле 6 и 7 СНиП 2.02.03.-85.

Несущая способность висячей забивной сваи, работающей на сжимаемую нагрузку, зависящая от сопротивления грунта по ее нижним концом определяется по I-ой группе предельных состояний различными методами:

1. практическим с использованием таблиц СНиП;

2. динамическим;

3. методом статического зондирования;

4. способом пробных статических нагрузок.

Несущая способность висячей забивной сваи определяется согласно п.4.2. СНиП 2.02.03-85.

Четвертый – самый надежный, применяется в случаях строительства ответственных сооружений.

Первый – на начальной стадии проектирования.

Практический метод. Несущая способность висячей сваи определяется как сумма двух слагаемых – сопротивления грунта под ее нижним концом давлению и сопротивления грунта сдвигу по ее боковой поверхности:

, (2.2)

(2.3)

где F_и — предельное сопротивление сваи погружению в грунт;

S_а — отказ сваи после «отдыха»;

h — высота отскока свайного молота после удара, зависящая от упругих деформаций системы молот-свая-грунт;

В результате принятия ряда допущений и преобразования этого выражения Н. М. Герсеванов получил формулу для пре­дельного сопротивления сваи, которая с небольшими изменения­ми приводится в СНиП для отказов свай S_а ≥ 0,002 м в сле­дующем виде:

(2.4)

е 2 — коэффициент восстановления удара, принимаемый при забивке равным 0,2;

т₂ — масса сваи с наголовником, т;

При малых значениях отказа (S_a 2 ;

Точность определения F_и по формулам (2.4) и (2.5) зависит от наличия упругой прокладки в наголовнике, которая должна быть предварительно обмята несколькими ударами той же интенсивности, что и при определении отказа сваи.

Недостатком динамических испытаний является необходимость перехода от сопротивления сваи динамическому погружению к сопротивлению ее под действием статической нагрузки.

Метод статического зондирования. Метод статического зондирования позволяет оценивать сопротивление грунта погружению сваи как под нижним ее концом, так и по ее боковой поверхности. Для зондирования согласно ГОСТ 24942—81 в настоящее время применяют в основном три установки. В установке типа I, у которой зондировочный стандартный конус переходит в штангу, трение по грунту развивается по всей ее длине, а в установках типа II и III трение по грунту развивается только в нижней части штанги.

Сопротивление грунта прониканию зонда не идентично сопротивлению грунта загружаемой свае, так как при внедрении зонда вокруг нее нарушается структура грунта, которая не может сразу восстановиться. По этой причине результаты статического зондирования насыщенных водой пылевато-глинистых грунтов не отражаютработы свай, особенно в отношении трения боковой поверхности сваи о грунт.

В то же время при песчаных грунтах и супесях результаты статического зондирования позволяют достаточно точноопределять несущую способность свай. В остальных случаях правильнее предварительно установить корреляционную зависимость между нагрузкой, требующейся для погружения зонда, и несущей способностью свай.

Удельное сопротивление грунта под нижним концом сваи определяют по формуле:

, (2.7)

Среднее удельное сопротивление грунта по боковой поверхности сваи определяют из выражений:

При установке типа l

, (2.8)

При установках типов ll и lll

, (2.9)

Где и – переходные коэффициенты, принимаемые по таблице 2.2;

— среднее удельное сопротивление грунта по боковой поверхности зонта при погружении его на глубину забивки сваи;

— среднее удельное сопротивление грунта по боковой поверхности в пределах i-ого слоя;

h- глубина погружения сваи от поверхности грунта около нее

Зная R_s и f находят частное значение предельного сопротивления сваи в месте зондирования:

, (2.10)

Где: А – площадь поперечного сечения сваи у нижнего конца;

h – длина сваи в грунте;

u –периметр поперечного сечения сваи

При относительно однородных инженерно-геологических условиях по частным значениям предельного сопротивления сваи, установленным для всех мест зондирования, находят несущую способность сваи, работающей на сжимающую нагрузку:

, (2.11)

Где: – коэффициент условий работы, принимаемый равным 1

n – число точек зондирования, в которых по формуле (2.10) найдены частные значения предельного сопротивления сваи ;

— коэффициент безопасности по грунту

При резких изменениях напластования грунтов в пределах одной строительной площадки последнюю разбивают на части, имеющие приблизительно однородные инженерно-геологические условия, и для каждой такой части определяют F.

Более точные значения частного предельного сопротивления сваи длиной до 12 м можно найти испытанием грунтов с помощью эталонной сваи, если длина проектируемых свай не превышает 12 м. Тогда, проведя испытания в соответствии с ГОСТ 24942-81, получают предельное сопротивление эталонной сваи F и вычисляют предельное сопротивление натурных свай такой же длины по формуле:

, (2.12)

где: u и u_sp – периметр поперечного сечения соответственно натурной сваи и эталонной сваи;

— коэффициент, принимаемый равным 1 для всех грунтов, кроме плотных песков (для них =1,25).

Еще точнее F_u устанавливается испытанием натурных свай статической нагрузкой.

Метод испытания свай статической нагрузкой.

Рисунок 2.14. Испытание свай статической нагрузкой: а – схема испытания;

б – зависимость осадки сваи от нагрузки

Несущую способность сваи при изысканиях можно определять путем испытания статической нагрузкой ее аналога (рисунок 2.14, а), погружаемого в грунт или изготовляемого в грунте (как предусмотрено в проекте). Для приложения нагрузки на сваю на некотором расстоянии от нее (вне зоны напряженного состояния грунта, возникающего при забивке сваи) забивают или ввинчивают инвентарные анкерные сваи 3, на которых закрепляют упорную балку 2. между балкой и головой испытываемой сваи помещают домкрат 1 и после отдыха передают на сваю нагрузку, обычно ступенями по 0,1…0,15 ожидаемой несущей способности.

Каждую ступень нагрузки выдерживают до условного затухания осадки сваи, согласно ГОСТ 5686-78. после этого прикладывают следующую ступень нагрузки. По результатам эксперимента строят графическую зависимость (рисунок 2.14, б). Иногда при некоторой нагрузке при осадке менее 20 мм происходит про­вальная осадка сваи — непрерывное погружение ее без затуха­ния скорости осадки (кривая 4). В таком случае эта нагрузка и будет соответствовать частному значению предельного сопротив­ления сваи. Труднее решить вопрос о значении предельного со­противления сваи, если ее осадка развивается в соответствии с кривой 5 (рисунок 2.14,б).

Для рассматриваемого случая в СНиП 2.02.03—85 даны две рекомендации:

— Для мостов и портовых гидротехнических сооружений принимают, что предельное сопротивление испытываемой сваи при вдавливании соответствует нагрузке, на одну ступень мень­шей нагрузки, при которой: приращение осадки за одну ступень загружения (при общей величине осадки более 40 мм) превышает в 5 раз и более при­ращение осадки, полученное за предшествующую ступень загружения; осадка не затухает в течение суток и более (при общей ве­личине ее более 40 мм).

— Для остальных свайных фундаментов и сооружений принимают, что предельное сопротивление испытываемой сваи вдав­ливающей нагрузке соответствует нагрузке, при которой эта свая получает осадку s, равную некоторой доле средней предельно допустимой осадки возводимого сооружения S_u.mt, т. е.

, (2.13)

— коэффициент перехода от осадки S _u.mt, к осадке испытываемой сваи до ее условного затухания, принимаемый равным 0,2 или с учетом опыта строительства.

При таком подходе расчет свайных фундаментов, который производится по первой группе предельных состояний (по прочности или устойчивости), связан с расчетом по второй группе предельных состояний (по деформациям). В этом случае предельное сопротивление свай на одной и той же строительной площадке при одних и тех же грунтовых условиях под неодинаковыми по конструкции сооружениями получается различным. Предельное сопротивление сваи должно характеризоваться предельным сопротивлением сдвигу ее боковой поверхности по грунту и предельным сопротивлением грунта под ее нижним концом давлению. По мере загрузки сваи возрастают реактивные силы по ее боковой поверхности и нижнему концу, свая получает небольшое перемещение (осадку). Когда перемещение ее относительно грунта достигнет некоторого значения, называемого нами с Ф.К.Лапшиным сдвиговой осадкой, сопротивление сдвигу ее боковой поверхности по грунту будет максимальным. Тогда, если сопротивление грунта в зоне нижнего конца сваи не может возрастать, свая получает провальную осадку. В большинстве же случаев сопротивление грунта под нижним концом сваи по мере увеличения ее осадки возрастает. Этим и объясняется, что осадка при испытании чаще всего соответствует кривой 5 (рисунок 2.14,б). Учитывая сказанное, для определения предельного сопротивления сваи целесообразно принять величину осадки, больше сдвиговой для любых грунтов. В Санкт-Петербурге рекомендуется принимать осадки, равные 40 мм, так как сдвиго­вая осадка ленточных глин составляет 25 мм

Положительный опыт строительства зданий на сваях, исходя из этого критерия (предельного сопротивления), свидетельствует о целесообразности его использования.

Источник

Погружение свай во влажные и водонасыщенные песчано-глинистые грунты.

Явления в грунтах оснований, происходящие при возведении свайных фундаментов

1.В результате погружения забивных или набивных свай происходит боковое отдавливание грунта; грунт частично уплотняется за счет фильтрационной консолидации, частично перемещается в сторону свободной поверхности (вверх). В результате происходит незначительное поднятие дна котлована в пределах свайного поля. При этом размеры свайного поля несколько больше, чем расстояние между рядами свай (Рис.1). Подобные явления характерны для песков рыхлых и средней плотности и песчано-глинистых грунтов маловлажных. Здесь механические процессы преобладают над фильтрационной консолидацией.

Уплотнение грунтов в этом случае носит позитивный характер и приводит к повышению несущей способности грунтов основания.

Погружение свай во влажные и водонасыщенные песчано-глинистые грунты.

Преобладает фильтрационная консолидация. Уплотнение происходит за счет отжатия поровой воды, причем медленно. В процессе погружения свай уплотнение вокруг нее незначительно. Это происходит за счет отжатия пор воды вверх по стволу сваи. Основная зона деформаций находится на некотором расстоянии, зависящем от физико-механических свойств грунта. В этой зоне происходит смещение частиц грунта в стороны и вверх. Данные деформации растянуты во времени (реологические процессы) и приводят к частичному поднятию дна котлована (как и в первом случае)

Частичное поднятие дна котлована приводит к поднятию ранее забитых свай, и следует добивание свай.

Отличие от первого случая заключается в том, что во влажных песчано-глинистых грунтах происходит нарушение природной структуры грунта. Формируются зоны микросдвигов. Это приводит к снижению несущей способности грунтов межсвайного пространства. К снижению несущей способности грунтов приводят и динамические воздействия на грунты.

Отжатие воды из пор грунта приводит к своеобразному «смазыванию» боковой поверхности свай и снижению трения по боковой поверхности, соответственно следует снижение несущей способности свайного фундамента.

Наиболее ярко это проявляется в увеличении глубины погружения сваи от 1 удара молота или за 1 минуту работы вибропогружателя.

Подобные явления заставляют задуматься над способами их нейтрализации. На практике вопрос решается очень просто: сваям до их загрузки предоставляется «отдых». За время «отдыха» происходит релаксация напряжений в уплотненных грунтах, восстанавливается их структура, вода с контакта «свая-грунт» отфильтровывается во вмещающие грунты, следовательно повышается несущая способность грунтов межсвайного пространства, восстановление несущей способности свай и свайных фундаментов в целом.

— супеси, пески – 1 неделя;

— суглинки – 2 недели;

Для первого случая сопротивление свай погружению с глубиной растет, «отдых» практически не влияет на несущую способность свай

погружение свай в водонасыщенные грунты (песчаные) рекомендуется производить вибрированием. При этом происходит виброуплотнение песков, следовательно, повышается их несущая способность.

Изложенное относится к забивным сваям (погружение без выемки грунта). При изготовлении, например, буронабивных и буроинъекционных свай подобные процессы не наблюдаются, поскольку отсутствует уплотнение грунта по боковым поверхностям свай. На практике это частично компенсируется трамбовкой набивных и опрессовкой буроинъекционных свай. В ряде случаев применяются направленные взрывы (в зоне острия).

Дата добавления: 2017-02-04 ; просмотров: 3275 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Строй-справка.ру

Отопление, водоснабжение, канализация

При устройстве свайных фундаментов из забивных или набивных свай в грунтах оснований наблюдается ряд специфических явлений, которые необходимо учитывать при проектировании и строительстве.

В результате погружения свай происходит вытеснение некоторого объема грунта, вызывающего его последующее уплотнение, что приводит к незначительному поднятию дна котлована в пределах свайного поля. Это явление наблюдается в рыхлых песках и песках средней плотности, а также в пылевато-глинистых грунтах, слабо насыщенных водой.

В насыщенных водой глинах и суглинках уплотнение происходит в основном в результате отжатия поровой воды, как правило, достаточно медленно. Поэтому в процессе погружения сваи уплотнение грунта вокруг нее незначительно и происходит в основном вследствие отжатия воды из пор вверх вдоль ствола сваи. Основная зона деформаций грунта в рассматриваемом случае находится на некотором расстоянии от оси сваи и характеризуется смещением частиц в стороны и вверх в результате частичного выпора, вызывающего поднятие дна котлована. Частичный выпор пылевато-глинистых грунтов приводит к их перемятию, что нарушает природную структуру, тем самым снижая несущую способность. Динамические воздействия, передаваемые пылевато-глинистыми грунтами при погружении свай забивкой или вибрированием, также приводят к снижению несущей способности.

Поднятие дна котлована приводит к вертикальному перемещению ранее забитых свай, что требует их дальнейшей последующей добивки до проектного положения при устройстве фундаментов.

Наиболее существенное снижение несущей способности грунта основания наблюдается у боковой поверхности свай, так как вода, отжимаемая из пор грунта, перемещаясь по стволу свай, приводит к резкому снижению трения по боковой поверхности, увеличивая погружение свай при ударах.

Величина погружения сваи от одного удара молота или работы вибропогружателя в течение одной минуты называется отказом.

При погружении в насыщенные водой глины и суглинки отказ увеличивается по мере забивки. Очевидно, что чем меньшее сопротивление оказывает грунт погружению сваи, тем больше отказ, а следовательно, и меньше несущая способность сваи.

Практика забивки свай показывает, что для восстановления несущей способности необходимо дать свае «отдохнуть», т. е. не прикладывать к ней статические и динамические воздействия в течение определенного промежутка времени. За время «отдыха» вода, находящаяся в зоне контакта сваи с грунтом, переместится в окружающий грунт, а тиксотропные свойства грунта восстановят прочность грунта около сваи. За время отдыха отказ резко уменьшается. Такой отказ называют действительным в отличие от производственного отказа, имеющего место сразу же после забивки, который часто называют еще и «ложным отказом».

В песчаных грунтах «ложный отказ» часто бывает меньше действительного из-за образования под острием сваи ядра сильно уплотненного грунта, сопротивляющегося погружению сваи. За время «отдыха» происходит релаксация напряжений в песчаном грунте и отказ увеличивается.

Продолжительность «отдыха» свай зависит от вида грунта на строительной площадке. Для супесей и песков длительность «отдыха» одна неделя, в суглинках — две, для глин — более трех недель.

В чистых песчаных, гравелистых и ненасыщенных водой пылева-то-глинистых грунтах отказ по мере внедрения сваи уменьшается, а «отдых» практически не влияет на его величину.

При погружении свай в водонасыщенные песчаные грунты рекомендуется применять вибрирование, так как оно способствует виброуплотнению песков, повышая несущую способность свай по сравнению с забивкой.

При изготовлении набивных свай несущая способность грунта во многом зависит от способа вьшолнения работ и применяемой технологии.

Бурение не способствует увеличению несущей способности грунта, так как не приводит к его уплотнению вокруг сваи, как это имеет место при забивке. Существенное снижение несущей способности наблюдается у буронабивных свай, если в забое имеется некоторое количество шлама, остающегося после бурения в скважине. Повысить несущую способность таких свай можно путем уплотнения грунта под сваями и между ними за счет применения камуфлетных взрывов и механического трамбования.

Источник

Заглубление свай

Смотря что за сооружение. Если коровник, то и без свай можно, если высотка то 5-ти метровки не годятся.
Посмотри этот документик, может пригодится
ВСН 487-86. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И УСТРОЙСТВО СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ, РАСПОЛОЖЕННЫХ В ВЕРХНЕМ НЕСУЩЕМ СЛОЕ, ПОДСТИЛАЕМОМ СЛАБЫМИ ГРУНТАМИ
http://dwg.ru/dnl/3504

Что это значит? Т.е. вы производили пробную забивку свай, либо просто по проекту не доходит?
Кстати нижележащую супесь нельзя назвать слабым грунтом Е=12 МПа.

А у меня ко всему прочему возникли подозрения, что подрядчик своим оборудование просто-напросто не может продавить пески (слой 2), а заказ получить хочет.

П.С. Под восемь этажей 5 м маловато.

Согласно п. 1.1 “Пособия по проектированию земляного полотна автомобильных дорог на слабых грунтах” за 2004 г. (информация к размышлению) :
— К слабым следует относить связные грунты, имеющие прочность на сдвиг в условиях природного залегания при испытании прибором вращательного среза менее 0,075 МПа, удельное сопротивление статическому зондированию конусом с углом при вершине = 30° менее 0,02 МПа или модуль осадки при нагрузке 0,25 МПа более 50 мм/м (модуль деформации ниже 5 МПа).
— При отсутствии данных испытаний к слабым грунтам следует относить: торф и заторфованные грунты, илы, сапропели, глинистые грунты с коэффициентом консистенции более 0,5, иольдиевые глины, грунты мокрых солончаков).

Выделенное красным считаю «бякой»:

Источник