Конструкции пирамидальных свай
Инициатором применения коротких пирамидальных свай (длиной до 5 м) является кафедра оснований и фундаментов Одесского инженерно-строительного института (ОИСИ).
Начиная с 1967 г. они вели работы по исследованию и внедрению в производство коротких пирамидальных свай с углом коничности 6-13°.
Применение таких свай длиной 1,6-4 м в ряде случаев позволило более полно использовать материал сваи и снизить стоимость строительства по сравнению с другими фундаментами, в том числе фундаментами на призматических или длинных сваях с малыми углами коничности.
Короткие пирамидальные сваи имеют форму усеченной пирамиды с относительно большими размерами верхнего торца сваи (600x600...900x900 мм) и малыми - нижнего (70x70 или 100x100 мм). Длина таких свай принимается от 1,5 до 4,0 м, а угол коничности 5-13°.
При выборе размеров короткой пирамидальной сваи следует исходить из типа и характеристик несущего слоя грунта, его мощности, глубины промерзания, возможной длины сваи и угла ее коничности.
В зависимости от назначения, типа сооружения и условий работы пирамидальные сваи можно выполнять с верхним призматическим участком или без него, сплошными или полыми, с квадратным или круглым отверстием, со стаканом для установки стоек и колонн или с гнездом для установки пяты рамы.
Короткие пирамидальные сваи для фундаментов зданий изготавливают из железобетона с ненапрягаемой арматурой при прочности бетона не ниже 20 МПа.
Армирование пирамидальных свай
Марка бетона для свай, воспринимающих помимо вертикальных иные нагрузки, принимается по расчету. Доставленные на строительную площадку сваи должны соответствовать проекту, иметь паспорт и маркировочные знаки (индекс и дату изготовления), нанесенные несмываемой краской. Одна из двадцати свай подвергается контрольному обмеру.
Армирование пирамидальных свай, воспринимающих только вертикальную нагрузку, производится четырьмя продольными стержнями диаметром 10-12 мм. Хомуты диаметром 6 мм располагаются через 200-400 мм. В нижней части сваи выполняется спиральная обмотка. Для транспортировки и погружения свай предусмотрены подъемные петли. Усиление головы (верха) сваи достигается постановкой дополнительных сеток с ячейками 10x10 см из арматуры диаметром 6 мм. Для свай, воспринимающих горизонтальные нагрузки, в острие сваи устанавливается центральный стержень диаметром 22-25 мм.
Для погружения сваи вибропогружателем или агрегатом предусмотрены 2-4 стержня диаметром 10-12 мм с приваренными к ним болтами 22 мм.
Арматура в железобетонных сваях предназначена, в основном, для придания им необходимой прочности в процессе транспортировки и подъема перед забивкой. Для восприятия внешней нагрузки от сооружения арматура не требуется. Относительно небольшая длина пирамидальных свай и массивность верхней части позволили значительно снизить в них расход металла по сравнению с призматическими сваями.
Для фундаментов, воспринимающих только вертикальную нагрузку, разработана конструкция деревобетонных пирамидальных свай, у которых рабочая арматура заменена деревянными брусками сечением 30x30 мм. Расход металла в таких сваях составляет 15,8 кг/м3.
Изучение возможности применения деревобетонных пирамидальных свай для ленточных фундаментов проводилось на одном из объектов в Кременчугском районе. Деревобетонные сваи погружались в пески и суглинки.
При раскапывании четырех свай установлено, что только на одной, погруженной в суглинок, на высоте 0,5 м от нижнего торца появилась трещина шириной 0,4 мм. Произошло это, очевидно, при подъеме сваи в вертикальное положение для ее погружения. Другие сваи, в том числе и сваи с большим углом коничности (9° и 12°50), трещин не имели, что позволило сделать вывод о целесообразности применения коротких деревобетонных пирамидальных свай.
Исследования трещиностойкости коротких пирамидальных свай подтвердили необходимость расчета армирования на монтажные усилия. В результате такого расчета установлено, что прочность свай по нормальному сечению, а также трещиностойкость зависят от угла их коничности и длины. Сваи длиной от 2,5 до 4 м при малых углах коничности (5°; 5°40) и марке бетона 200 следует армировать симметрично арматурой из стали по 4 стержня диаметром не менее 10 мм. С увеличением угла коничности пирамидальных свай их армирование может быть выполнено конструктивно. В таком случае минимальная площадь поперечного сечения арматурной стали должна приниматься равной 0,05% площади поперечного сечения торцов пирамидальной сваи.
Короткие пирамидальные сваи должны изготавливаться в инвентарной опалубке на предприятиях стройиндустрии. На ряде сельских строительных комбинатов их изготавливают в комплексе с остальными сборными железобетонными конструкциями, предназначенными для строительства сельскохозяйственных зданий.
Для пирамидальных свай применяют одиночную, рядовую, спаренную или веерную опалубку кассетного типа. Одиночная опалубка может быть вертикальной и горизонтальной. Она проста в изготовлении, однако требует большого расхода материала на 1 м3 свай, а производство работ по бетонированию малопроизводительно.
Более прогрессивна веерная опалубка кассетного типа. Веерная опалубка может быть как деревянной, так и металлической. Одновременно в ней можно бетонировать десять и более пирамидальных свай в зависимости от размеров пропарочной камеры и длины сваи.
В одной и той же опалубке с определенным углом коничности можно изготовить сваи различной длины, что достигается установкой поперечных перегородок, ограничивающих длину сваи.
Во избежание вытекания бетона при вибрировании опалубку устанавливают под определенным углом к днищу пропарочной камеры с тем, чтобы верхняя поверхность бетона была горизонтальна. Укладка бетона в такую опалубку может производиться с помощью бетонораздаточной бадьи. Уплотнение бетонной смеси при всех рассмотренных способах изготовления коротких пирамидальных свай производится с помощью вибраторов.
Применение веерной опалубки дает возможность повысить производительность труда, механизировать и упростить технологию производства свай, сократить затраты труда в 4-5 раз, а расход материала на опалубку - в 2 раза.
Испытания коротких пирамидальных свай статической нагрузкой
Испытания свай статической нагрузкой проводятся с целью уточнения их несущей способности и размеров. Эти испытания должны предшествовать окончательной разработке наиболее целесообразного варианта фундаментов. По результатам контрольных испытаний свай статической нагрузкой проектная организация должна произвести корректировку проекта фундаментов на коротких пирамидальных сваях.
Количество свай, подлежащих испытанию, устанавливается проектной организацией в зависимости от грунтовых условий, типа сооружения и опыта проектирования фундаментов для аналогичных грунтовых условий.
Минимальное количество свай для статических испытаний согласно требованиям СНиП II-17-77 должно быть не менее двух.
Испытания свай статической нагрузкой могут производиться на действие осевых вдавливающей и выдергивающей нагрузок, на горизонтальную и моментную нагрузки, а также на вдавливание и выдергивание под действием наклонной нагрузки.
Тип испытательной установки выбирается с учетом требуемой максимальной нагрузки на сваю, геологических и местных условий строительной площадки.
Основное оборудование для испытания свай.
Устройства для загружения сваи (загрузочные платформы, гидравлические домкраты, грузы). Приборы для определения нагрузки на сваи (манометры, динамометры). Приборы для определения перемещения сваи (прогибомеры); система, выполненная из уголка или швеллеров, которая должна быть жесткой и неподвижной опорой для прогибомеров.
Для получения надежных результатов должна соблюдаться определенная последовательность выполняемых операций. Перед испытанием свай проверяется: готовность установки к испытаниям, соблюдение требований безопасности работ, правильность сборки испытательной установки, исправность домкрата и его предварительное испытание на стенде.
Испытания статической нагрузкой забивных свай проводится после их «отдыха». Продолжительность «отдыха» устанавливается программой полевых испытаний, но должна быть не менее 3 сут при прорезке сваей песчаных грунтов и не менее 6 сут при прорезке или залегании под нижним концом сваи связных грунтов.
При проведении испытаний пирамидальных свай статической нагрузкой должны соблюдаться требования СНиП II-17-77 и ГОСТ 5686-78. Испытания могут выполняться с применением анкерных свай. К рабочей арматуре анкерных свай приваривают стойки упорной стальной рамы. Анкерными сваями можно пользоваться только в грунтах с большим сопротивлением трения по боковой поверхности сваи и с обязательным контролем их перемещения в процессе испытаний.
При испытании свай с несущей способностью до 1000 кН в слабых и в просадочных грунтах с замачиванием удобно пользоваться платформой с наголовником стаканного типа. Платформа монтируется на головке сваи и раскрепляется растяжками. Загружают сваи в большинстве случаев плитами перекрытий при помощи автокрана.
| << ПРЕДЫДУЩАЯ ГЛАВА Особенность работы фундаментов под пятой трехшарнирных рам | СЛЕДУЮЩАЯ ГЛАВА >> Необходимость тщательного наблюдения за ходом испытания сваи | |
| << Содержание >> | ||