Устройство фундаментов под стойки из одной призматической сваи
На коротких пирамидальных сваях построены 114 птичников. Площадка строительства характеризуется наличием рыхлых пылеватых супесей и мелких песков незначительной мощности, а также высоким уровнем грунтовых вод (0,6-1,3 м). Нагрузки на фундаменты вертикальные 65-135 кН.
При разработке проекта были рассмотрены три варианта. Первый предусматривал устройство фундаментных башмаков стаканного типа с размерами подошвы фундамента 1000x1000 мм. Расход бетона на устройство одного фундамента составляет 0,5 м3; на бетонную подготовку - 0,3 м3; арматуры из стали класса A-I - 52 кг. Объем земляных работ на один котлован составляет 6,3 м3.
Второй вариант предусматривал устройство фундаментов под стойки из одной призматической сваи длиной 3,0 м, сечением 300X Х300 мм, объемом 0,27 м3. Расход бетона М150 на устройство ростверка - 0,32 м3, объем земляных работ 2 м3 для одного фундамента.
Третьим вариантом предусматривалось применение коротких пирамидальных свай длиной 2,0 м, сечением вверху 700x700 и внизу 70x70 мм. Объем бетона М200 составляет 0,32 м3, расход металла - 16,4 м3 на один фундамент. В пирамидальной свае предусмотрено гнездо размером 400x400 и глубиной 450 мм для установки стойки каркаса здания.
Приведенные затраты на устройство под одну стойку при прочих равных условиях составили по первому варианту 48,3 руб., по третьему 29,6 руб. По второму варианту несущая способность призматической сваи оказалась в 3 раза ниже несущей способности коротких пирамидальных свай, а трудовые затраты выше в 1,5 раза. Таким образом, наиболее эффективным вариантом оказался третий. Применение коротких пирамидальных свай на строительстве Орельской птицефабрики позволило сократить объем земляных работ на 60 тыс. м3, снизить расход бетона на 3,7 тыс. м3 и существенно уменьшить количество типоразмеров фундаментов и затраты на их транспортировку.
Снижение трудовых затрат составило 4,7 тыс. чел./дней, что позволило в 4 раза сократить сроки устройства фундаментов. Экономический эффект от использования коротких пирамидальных свай в фундаментах 114 птичников составил 160 млн. руб.
Многолетний опыт эксплуатации зданий и сооружений с фундаментами на коротких пирамидальных сваях подтверждает их надежность. Однако к применению пирамидальных свай, как и к внедрению других новых конструкций, следует подходить дифференцированно. Необходимо четко определять грунтовые условия, в которых возможно использование коротких пирамидальных свай, расчет и проектирование фундаментов на коротких пирамидальных сваях должен производиться апробированными методами, а при выполнении строительных работ должны строго соблюдаться технические правила по устройству фундаментов и сохранению зоны уплотненного грунта вокруг сваи.
Отступления при строительстве и недооценка некоторых требований при проектировании фундаментов на пирамидальных сваях могут привести к деформациям зданий.
Одним из основных факторов, определяющих надежность фундаментов на коротких пирамидальных сваях, является сохранность зоны уплотнения. С учетом этого были проведены экспериментальные исследования влияния времени, изменения уровня грунтовых вод и цикличности замораживания грунтов на объем и плотность грунта в зоне уплотнения.
На площадке строительства административного здания (г. Кременчуг) на пирамидальных сваях размером 700x700 мм в верхнем сечении, длиной 2 м и с углом коничности 9° были забиты 25 опытных пирамидальных и 2 призматические сваи для изучения различных факторов, влияющих на совместную работу сваи с грунтом. Грунты площадки сложены элювиальными пойменными отложениями р. Днепр и представлены с поверхности до глубины 1,5 м мелким маловлажным средней плотности песком. Ниже отметки 9 м залегают мелкозернистые с большой примесью пылеватых частиц пески. Уровень грунтовых вод в зависимости от времени года изменялся от дневной поверхности до глубины 1,6 м.
Сразу после забивки пирамидальных свай были определены границы зоны уплотнения вокруг двух свай и плотность уплотненного грунта и грунта естественного сложения. Максимальное удаление границ уплотнения отмечено на глубине 0,75 м и в диаметре их размер составляет 2,3 м, или 3,3d. По истечении четырех лет были выполнены повторные исследования границ зоны уплотнения вокруг незагруженных свай и свай, находящихся под действием нагрузки построенного административного здания, в результате которых выявлены четкие границы уплотненного грунта и установлено, что плотность грунта практически не изменилась. Диаметр зоны уплотнения вокруг незагруженных свай незначительно уменьшился и стал равным 2,2 м, а у свай, находящихся под нагрузкой, увеличился на 8 см. Все это говорит об устойчивости зоны уплотнения, образованной при погружении пирамидальных свай, что обеспечивает надежную эксплуатацию зданий и сооружений.
Об этом же свидетельствуют исследования зависимости осадки построенных зданий от времени. Для контроля за осадками производственно-бытового корпуса, построенного на фундаментах из пирамидальных свай сечением вверху 800x800 мм, длиной 1,6 м, с углом коничности 13° в просадочных грунтах первого типа, еще в 1969 г. были установлены 4 репера. Наблюдение за осадкой здания производилось ежегодно в осенний и весенний периоды.
Первое время осадка нарастала более интенсивно, а по истечении определенного времени происходило ее затухание.
Средняя осадка почти за 10 лет составила 8,1 мм, что значительно меньше предельно допустимой осадки и свидетельствует о надежности фундаментов на коротких пирамидальных сваях в определенных грунтовых условиях.
В последние годы короткие пирамидальные сваи находят все более широкое применение в сельскохозяйственном строительстве. Общий объем их использования в фундаментах сельскохозяйственных зданий только на Украине за годы десятой пятилетки составил 250 тыс. шт.
Наибольший объем внедрения достигнут в системе, где в прошлой пятилетке применено 87,6 тыс. м3 коротких пирамидальных свай и получен экономический эффект в размере 3,5 млн. руб. В общем объеме строящихся свайных фундаментов фундаменты на пирамидальных сваях составляют 63%.
Из 25 областных межколхозных строительных организаций на Украине 19 осуществляют строительство зданий с фундаментами на коротких пирамидальных сваях. Эффективно используются такие сваи, изготавливая до 3,5 тыс. м3 коротких пирамидальных свай в год, а общий объем их внедрения здесь превысил уже 20 тыс. м3.
Активно внедряют короткие пирамидальные сваи сельские строители Черкасского, Николаевского, Сумского, Днепропетровского и Харьковского облмежколхозстроев. В этих организациях применяется в среднем от 1 до 3 тыс. м3 коротких пирамидальных свай в год.
Небольшая высота сельскохозяйственных зданий и относительно небольшие нагрузки позволяют достичь максимального эффекта от внедрения коротких пирамидальных свай.
Разработка и внедрение в производство новых конструкций
Применение таких свай в определенных, достаточно распространенных грунтовых условиях подтверждает их более высокую технико-экономическую эффективность по сравнению с ленточными, отдельно-стоящими фундаментами, а также по сравнению с фундаментами на призматических сваях.
Разработка и внедрение в производство новых конструкций, как правило, осуществляются в такой последовательности: разработка конструкции и ее рабочих чертежей, подбор оборудования и оснастки для ее изготовления, экспериментальные исследования работы конструкции, разработка проекта с применением новой конструкции, разработка технологии производства работ, экспериментальное строительство.
Массовое внедрение новой конструкции может осуществиться только после разработки инструкции или нормативного документа по ее расчету и проектированию. Если учесть, что чаще всего эти задачи решают различные организации (изготовление - на заводе железобетонных конструкций, проектирование - в организациях другого ведомства и подчинения), то станет ясно, насколько сложно внедрение новых прогрессивных конструкций.
| << ПРЕДЫДУЩАЯ ГЛАВА Опыт внедрения коротких пирамидальных свай | ||
| << Содержание >> | ||