НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИМ ИНСТИТУТ ОСНОВАНИИ И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ ГОССТРОЯ СССР

ПОСОБИЕ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ ИЗ ЗАБИВНЫХ СВАЙ

МОСКВА -1964

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОСНОВАНИИ И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ ГОССТРОЯ СССР

ПОСОБИЕ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ ИЗ ЗАБИВНЫХ СВАЙ

на разведочных скважин должна быть все же по меньшей мере на 5—б м ниже предполагаемой отметки нижних концов свай.

Проектирование свайных фундаментов под машины с динамическими нагрузками в части расчета свай, ростверка и использования величин нормативного сопротивления грунтов под нижним концом свай ( R") и на боковой поверхности (/') производится по СНиП П-Б.5-62, а также по действующим нормам проектирования деревянных или железобетонных конструкций. Так как в этих расчетах применяется ряд параметров и величин, присущих только сооружениям с динамическими нагрузками, то при расчете пекомендуется учитывать требования, изложенные в «Технических условиях проектирования фундаментов под машины с динамическими нагрузками» (СН 18—58).

1.3. Забивные сваи, рассматриваемые в настоящих нормах, разделяются:

а)    по способу пепедачи вертикальной сжимающей нагрузки от здания или сооружения — на сваи-стойки, передающие нагрузку только нижними концами, и висячие сваи, передающие часть нагрузки грунту своей боковой поверхностью и часть нагрузки нижними концами;

б)    по материалу, применяемому для их изготовления— на железобетонные и деревянные.

К п. 1.3. В общем случае свая рассматпивается как стержень, передающий нагрузку от сооружения грунту ее нижним конном и боковой поверхностью.

При воздействии на сваю вертикальной сжимающей нагрузки передача последней грунту осуществляется в виде давления, оказываемого нижним конном сваи на грунт, и в виде трения и сцепления окружающего сваю грунта с ее боковой поверхностью.

Опыт по выдергиванию свай из грунта показывает, что свая почти всегда имеет на поверхности тонкий слой грунта («рубашку»), что позволяет рассматривать сопротивление сваи по боковой ее поверхности как сопротивление сдвигу в массе окружающего ее грунта.

При выдергивании сваи из грунта нагрузка передается грунту только боковой поверхностью, так, как это указано выше. При горизонтальной нагрузке—давлением боковой поверхности сваи на грунт.

В зависимости от того, преобладает ли в об'пем сопротивлении сваи сопротивление ее нижнего конца или сопротивление боковой поверхности при вертикальной сжимающей нагрузке, различают сваи-стойки и висячие сваи (называемые также ошибочно сваями трения).

Когда сопротивление грунта, на который опирается свая своим нижним концом, близко (порядка 80%) к сопротивлению материала сваи, сваи называются сваями-стойками.

При этом принимается, что осадка сваи-стойки настолько мала, что перемещение не выходит из пределов упругих деформаций грунта на боковой поверхности сваи, а из этого следует, что сопротивление грунта на боковой поверхности еше не мобилизуется полностью и свая-стойка передает всю приходящуюся на нее от сооружения нагрузку только нижним концом сваи.

Висячими сваями называются сваи, передающие вертикальную нагрузку на грунт частично сопротивлением грунта на боковой поверхности и частично сопротивлением грунта под их нижними концами-

В настоящем пособии рассматриваются вопросы проектирования свайных фундаментов из железобетонных и депевянных свай.

1.4. Железобетонные забивные сваи разделяются:

а)    по форме поперечного сечения — на сваи квад* ратные или прямоугольные (сплошные или полые) и сваи круглые (полые — трубчатые);

б)    по способу армирования — на сваи с обычной арматурой (без предварительного напряжения) и сваи с предварительно напряженной арматурой;

в)    по длине — на цельные и составные из отдельных секций.

К п. 1.4. В настоящее время наиболее широко распространены железобетонные забивные сваи, допускающие изготовление их заводским способом, что обеспечивает надлежащее их качество.

Железобетонные сваи, применяемые в СССР, изготовляются в соответствии с установленным сортаментом их по поперечным сечениям и длинам, приведенным в приложении 1.

Армирование железобетонных свай, обусловлено в основном растягивающими напряжениями от изгиба сваи при ее почъеме и подаче в стпелы коппз.

Предварительное напряжение арматуры свай позволяет при обеспечении прочности уменьшить расход

и

арматуры за счет применения высокопрочной стали, а также уменьшить поперечное сечение сваи (из условия повышенной прочности сваи на изгиб при подъеме) и, следовательно, расход бетона.

Полые железобетонные забивные сваи, требующие меньше стали и бетона, экономичнее свай со сплошным поперечным сечением. Полые сваи, как правило, изготовляются круглого сечения.

Меньший вес полых свай имеет существенное значение для забивки свай в грунт, так как в этом случае требуется менее тяжелое сваебойное оборудование, а в сочетании с повышенной прочностью на изгиб облегчает подъемно-транспортные операции со сваями.

Полые сваи при больших длинах изготовляются звеньями длиной от 4 до 12 м_у соединяемыми между собой стальными стыками на сварке или болтах.

Вследствие малой толщины стенок (7—10 см) при диаметре от 30 до 80 см полые сваи требуют при забивке специальных наголовников и тщательного наблюдения.

1.5. Деревянные забивные сваи разделяются на:

а)    цельные, изготовляемые из одного бревна;

б)    срощенные по длине, изготовляемые из двух бревен;

в)    пакетные, сплоченные из нескольких бревен по длине и в поперечном сечении, а также клееные сваи из пиломатериалов.

К п. 1.5. В связи с широким внедрением в строительство железобетона, применение деревянных свай в СССР в последние годы значительно сократилось; тем не менее в северных районах страны, где лес является местным строительным материалом, деревянные сваи могут оказаться более экономичными по сравнению с железобетонными.

Недостаток свайного леса (длиномера) во многих случаях устраняется изготовлением непосредственно на стройплощадке ерошенных и пакетных свай, а также клееных свай, используя для этой цели стандартные лесоматериалы.

2. ОСНОВНЫЕ УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ

2.1. Свайные фундаменты и их основания рассчитываются по трем предельным состояниям:

а)    по первому предельному состоянию (по несущей способности), по прочности — сваи и ростверки и по устойчивости— основания свайных фундаментов и отдельных свай;

б)    по второму предельному состоянию (по деформациям)— основания свайных фундаментов;

в)    по третьему предельному состоянию (по трещино-стойкости) —сваи и ростверки.

К п. 2.1. Как известно, предельное состояние какой-либо конструкции или основания характеризуется тем, что оно перестает удовлетворять предъявленным к нему эксплуатационным требованиям.

Применительно к свайному фундаменту или одиночной свае можно считать, что предельное состояние наступает тогда, когда напряжения в материале сваи или свайного ростверка достигли временного сопротивления материала или когда нагрузка на грунт, в который сваи погружены, вызывает значительные осадки грунта, а следовательно, перемещения свай, при которых нормальная эксплуатация зданий или сооружений нарушается.

Эти перемещения (или осадки) могут быть как остаточными, так и упругими (обратимыми); упругие осадки также могут привести к нарушению эксплуатации (например, осадки подкрановых путей, свайных фундаментов под колоннами).

В пункте четко указаны элементы свайных фундаментов, подлежащих расчету по отдельным видам предельного состояния.

Сложность этих расчетов обусловлена тем, что свайный фундамент в грунте является конструкцией, зависящей не только от материала свай и ростверка и грунта, на которые сваи опираются нижними концами, но также и грунта окружающего сваи фундамента.

2.2. Расчету по первому предельному состоянию (по несущей способности) на усилия от расчетных нагрузок с учетом расчетных характеристик грунтов и расчетных сопротивлений материалов свай и ростверка подлежат:

по прочности — все виды свай и ростверков;

по устойчивости — основания свайных фундаментов зданий и сооружений и отдельных свай, подвергающихся регулярно действующим горизонтальным нагрузкам (подпорные стенки и т. п.), а также зданий и сооруже-

ний, когда их основания расположены на откосах и основания свайных фундаментов из свай-стоек.

2.3.    Расчету по второму предельному состоянию (по деформациям) подлежат основания свайных фундаментов из висячих свай на усилия от нормативных нагрузок с учетом нормативных характеристик грунта.

2.4.    Расчету по третьему предельному состоянию (по трещиностойкости) на усилия от нормативных нагрузок в соответствии с общими требованиями, предъявляемыми к элементам железобетонных конструкций, подлежат:

по образованию трещин — сваи и ростверки, находящиеся под воздействием попеременного замораживания и оттаивания на омываемой поверхности их, а также при воздействии агрессивной среды; в указанных случаях появление трещин в сваях и ростверках не допускается;

по раскрытию трещин — только сваи, за исключением случаев, когда появление трещин в них не допускается и расчет свай производится по образованию трещин; ширина раскрытия трещин не должна превышать 0,2 мм.

К пп. 2.2, 2.3 и 2.4. Содержание пунктов не требует особых пояснений, гем более что методы расчета излагаются ниже.

Проверка оснований свайных фундаментов из свай-стоек на устойчивость производится в тех случаях, когда верхние пласты грунта, залегающие выше опорного пласта, весьма слабые (торф, ил в текучем состоянии и др.), в которых может произойти сдвиг фундамента по опорному пласту под действием горизонтальных нагрузок. Расчет по деформациям (второе предельное состояние) требуется лишь для оснований фундаментов из висячих свай, работающих на сжатие, и для свай, работающих на выдергивание, а также на горизонтальные нагрузки.

Основание свайного фундамента считается обеспеченным от наступления второго предельного состояния, если вычисленная величина деформации меньше допустимой или заданной ее величины в проекте здания или сооружения.

Расчет по третьему предельному состоянию (по трещиностойкости) относится только к железобетонным сваям и производится в соответствии с СНиП II-B.1-62.

2.5. Нормативные и расчетные характеристики грунтов принимаются в соответствии с указаниями пп. 4.2, 4.3 и 5.4 настоящих норм, а нормативные и расчетные сопротивления материалов, применяемых при устройстве свай и ростверков — по действующим нормам проектирования соответствующих конструкций (железобетонных, деревянных).

К п. 2.5. Содержание пункта не требует особых пояснений. Пояснения к пп. 4.2, 4.3 и 5.4 приведены ниже.

3. ВЫБОР ТИПА СВАИ И СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

3.1. Выбор типа фундаментов здания или сооружения (свайный или обычный на естественном основании), а также назначение материала и типа свай и свайного фундамента должны производиться по результатам проведенных технико-экономических расчетов и сопоставления вариантов конструкций фундаментов; при этом должны учитываться требования «Технических правил по экономичному расходованию металла, леса и цемента в строительстве» (ТП 101—61), необходимость максимальной индустриализации производства работ по устройству оснований и фундаментов, а также местный опыт строительства.

Для устройства свайных фундаментов рекомендуется применять железобетонные предварительно напряженные сваи с ростверками из сборных элементов. Деревянные сваи допускаются лишь в районах, где лес является местным строительным материалом, в грунтовых условиях, благоприятных для их применения (см. п. 3.6).

К п. 3.1. При проектировании оснований и фундаментов зданий и сооружений и, в частности, при рассмотрении материалов геологических исследований на намеченной стройплощадке, не всегда представляется возможным с первого взгляда решить вопрос: какой вид фундамента следует применять в рассматриваемом случае.

Поэтому выбор типа фундамента — свайного (на сваях-стойках или висячих сваях и т. п.) или на естественном основании, а также назначение материала и типа свай производится, как правило, на основе сопо-

ставления вариантов по результатам технико-экономических расчетов. Если вопрос о применении свайных фундаментов решен, то, пользуясь снова данными геологических исследований, уточняют выбранный тип (свай-стойки или висячие сваи) и размеры свай.

3.2.    Свайные фундаменты из свай-стоек применяются в случаях, когда в основании здания или сооружения залегают грунты, способные выдержать нагрузку от здания или сооружения, передаваемую только нижними концами свай.

К п. 3.2. К числу грунтов, допускающих использование их в качестве опорного пласта для свай-стоек, относятся скальные и крупнообломочные грунты в плотном сложении, а также глинистые (непросадочные) твердой консистенции.

Несущая способность свайного фундамента из свай-стоек определяется преимущественно сопротивлением материала свай.

Во всех случаях применения свай-стоек принимается, что при нагрузке свай грунт опорного пласта не может быть выдавлен в верхние пласты более слабого грунта.

Поперечное сечение свай-стоек назначается исходя из расчетной нагрузки на сваю, нормативного сопротивления грунта опорного пласта (в плоскости нижних концов свай) и возможности их забивки до опорного пласта через верхние слои грунта, а также с учетом размеров поперечных сечений стандартных или типовых свай, соответствующих их длине, способу армирования и пр. (см. также пояснения к п. 4.2).

3.3.    Свайные фундаменты из висячих свай применяются в случаях, когда пласт грунта, способный воспринять нагрузку от здания или сооружения нижними концами свай, находится на глубине, при которой применение свай-стоек нецелесообразно. Вместе с тем сопротивление грунта на боковой поверхности висячих свай в совокупности с сопротивлением грунта под их нижним концом достаточно, чтобы выдержать передаваемую на них нагрузку.

К п. 3.3. Из опыта известно, что при одной и той же нагрузке на фундамент из висячих свай осадка фундамента будет тем больше, чем меньше глубина забивки свай в грунт по сравнению с линейными размерами

ifi

(шириной) фундамента в плане и чем меньше расстояние между сваями.

Общеизвестно также, что в однородных грунтах несущая способность пластов с глубиной их залегания возрастает вследствие обжатия нижних пластов верхними слоями грунта.

Из этого следует, что при проектировании свайных фундаментов целесообразно применять более длинные сваи и с возможно большими расстояниями между ними. При этом, однако, необходимо учитывать условия производства работ.

Наиболее существенными ограничениями, лимитирующими применение длинных свай, являются возможность их изготовления на стройплощадке или на ближайшем заводе железобетонных изделий и возможность погружения имеющимся на строительстве сваебойным оборудованием.

Увеличение расстояния между сваями связано с увеличением размеров фундамента и усилением армирования ростверка.

Зависимость сопротивления сваи в фундаменте от глубины ее забивки в однородный грунт и взаимного расстояния между сваями, установленная на основе теории упругости, даже при введении в расчет ряда упрощающих допущений, выражается весьма громоздкими формулами, не применимыми на практике.

Основываясь на экспериментальных исследованиях принято, что сопротивление сваи в фундаменте может быть приравнено сопротивлению одиночной сваи при всех прочих равных условиях (грунт, размеры и глубина забивки свай и т. п.), если расстояние между сваями в фундаменте равно или больше 6-кратной величины наибольшего размера поперечного сечения сваи.

С уменьшением расстояния между сваями сопротивление сваи в фундаменте, взятой в отдельности, больше сопротивления одиночной сваи, что объясняется большим уплотнением грунта вокруг сваи в фундаменте; поэтому, казалось бы, что на такую сваю может быть допущена нагрузка, превышающая нагрузку на одиночную сваю. В действительности, из условия осадки свайного фундамента, нагрузка на сваю в фундаменте принимается меньше нагрузки, допускаемой на одиночную сваю.

2 Зак. 638

Поэтому в нормы введено требование (пп. 5.46 и 5.5) о проверке основания свайного фундамента по деформациям.

Приведенные соображения не относятся к так называемым «коротким сваям» длиной от 3 до 7 м (которые было бы правильнее назвать «столбчатыми фундаментами»), применяемым вместо обычных ленточных фундаментов на естественном основании, с целью уменьшения объема земляных работ и индустриализации вообще работ по нулевому циклу.

Уменьшение земляных работ (выемка грунта на глубину возможного промерзания и обратная его засыпка с уплотнением за пазухи фундаментов), а также некоторая экономия бетона и в отдельных случаях — при высоком горизонте грунтовых вод — устранение работ по водоотливу, являются важнейшими причинами применения коротких свай в строительстве, даже в хороших грунтах, допускающих .возведение здания или сооружения на естественном основании с применением обычных сборных или монолитных ленточных фундаментов.

3.4. Наклонные сваи применяются, как правило, при значительных горизонтальных нагрузках, при которых изгибающие усилия, возникающие в сваях, превышают расчетное сопротивление их на изгиб, исчисленное с учетом пригрузки от вертикальных сжимающих нагрузок.

К п. 3.4. Горизонтальные нагрузки, действующие на здание или сооружение, могут быть восприняты в зависимости от их величины вертикальными, наклонными или козловыми сваями.

Наклонные сваи применяются в случаях, когда передаваемая головой сваи горизонтальная нагрузка на грунт превышает расчетное сопротивление сваи как по условиям прочности материала сваи, так и по условиям ее перемещения в грунте.

Свайные фундаменты с внецентренно приложенной вертикальной нагрузкой, р которых горизонтальная составляющая равнодействующей не превышает 10% от вертикальной, обычно не требуют применения наклонных свай. Расчет таких фундаментов производится аналогично расчету свайного фундамента, на который кроме вертикальной нагрузки действует момент.

Наклонные сваи располагаются в основании в направлении действующих горизонтальных сил или их равнодействующей.

Козловые сваи, как правило, применяются при воздействии на основание горизонтальных сил, действующих в двух взаимно противоположных направлениях.

Следует отметить, что наклонные сваи эффективны лишь в том случае, если требуется оказать сопротивление горизонтальным силам, действующим в плоскости или выше подошвы ростверка. Применение наклонных свай с целью преодоления сил распора, действующих в грунте — нецелесообразно.

3.5. Железобетонные сваи и ростверки, предназначенные для работы в грунтах с агрессивными грунтовыми водами, должны выполняться с учетом соответствующих мероприятий, повышающих стойкость свай и ростверка против воздействия данной среды.

Примечания: I. Агрессивность грунтовых вод по отношению к материалу свай и ростверка определяется на основании результатов химического анализа воды, руководствуясь нормативными документами по определению агрессивности воды — среды для бетона.

2. Мероприятия по повышению стойкости против воздействия агрессивной среды для железобетонных свай и ростверков назначаются в соответствии с ГОСТ 4797-56 «Бетон гидротехнический. Технические требования к материалам для его приготовления».

К п. 3.5. При определении агрессивности грунтовых вод следует руководствоваться «Инструкцией по проектированию. Признаки и нормы воды — среды для железобетонных и бетонных конструкций» (СН249—63).

При выборе способа защиты конструкций от агрессивных вод следует руководствоваться соответствующей главой СНиП.

В качестве основного мероприятия для защиты поверхности железобетонных свай от агрессивного воздействия грунтовых вод в большинстве случаев применяются сульфатостойкие портландцемента и пуццола-новые цементы.

Применение так называемых обмазок в виде смеси битума и бензина в различных пропорциях эффективно лишь в той мере, в какой бетон сваи будет пропитан этой обмазкой. Что же касается наружного слоя этой обмазки, то при забивке сваи, особенно в песчаные грунты, слой обмазки, как правило, оказывается содранным на большей части боковой поверхности сваи.

В особых исключительных случаях более целесооб-

19

Пособие составлено в развитие главы СНиП П-Б.5-62 «Свайные фундаменты из забивных свай Нормы проектирования» (2-е изд.).

Цель пособия иллюстрировать применение норм соответствующими примерами и разъяснить основные положения, принятие при составлении норм.

Пособие разработано в помощь инженерам-проектировшикам и студентам, изучающим курс «Основания и фундаменты» в учебных заведениях строительных специальностей.

СОДЕРЖА Н И Е

Введение ................... 3

1    Общие положения....... 5

2    Основные указания по    расчету........... 12

3.    Выбор типа свай и свайных фундаментов....... 15

4.    Проектирование свай и    их оснований......... 21

5.    Проектирование свайных фундаментов и их оснований . .    52

Приложение. Сортамент забивных железобетонных сплошных

свай квадратного сечения............ 77

разна горячая пропитка железобетонных свай битумом под давлением.

3.6.    Деревянные сваи допускаются к применению при условии заложения голов свай ниже наинизшего уровня грунтовых вод, при этом должно учитываться сезонное колебание уровня грунтовых вод, а также возможность понижения уровня грунтовых вод в будущем, связанного с проведением различных технических мероприятий.

При грунтовых водах, насыщенных кислотами и щелочами, а также в целях защиты свай от морских древоточцев, сваи должны изготовляться из консервированной древесины, например, с пропиткой креозотом под давлением и т. п.

Срощенные и пакетные деревянные сваи применяются при отсутствии длинномера (свайного леса) и при необходимости увеличения поперечного сечения свай.

3.7.    Для деревянн-ых свай и элементов деревянного ростверка должны применяться лесоматериалы хвойных пород (преимущественно сосна и лиственница), удовлетворяющие требованиям ГОСТ 9463-60* «Лесоматериалы круглые хвойных пород. Размеры и технические требования» и ГОСТ 8486-57 «Пиломатериалы хвойных пород».

Влажность древесины для изготовления свай не ограничивается.

Примечание. Применение дуба для изготовления свай разрешается в случаях, когда снабжение лесоматериалами производится из местных лесных насаждений, а доставка бревен хвойных пород связана с перевозками на большое расстояние.

К пп. 3.6 и 3.7. Деревянные сваи широко применялись в Советском Союзе, в основном до 30-годов текущего столетия, что объясняется большими запасами строительной древесины и дефицитностью в тот период цемента и стали.

В настоящее время применение деревянных свай допускается лишь в случаях, где лес является местным строительным материалом.

Деревянные сваи из обычной, не пропитанной противогнилостными веществами древесины применяются при условии заложения голов свай ниже наинизшего горизонта грунтовых вод не менее чем на 0,3—0,5 м.

При этом необходимо учитывать сезонные колебания уровня грунтовых вод, а также возможность понижения уровня грунтовых вод в будущем, если в районе стро-

Среди различных способов устройства фундаментов свайные фундаменты занимают одно из первых мест, что объясняется простотой их устройства и возможностью приспособления к различным грунтовым условиям. Кроме того, по сравнению с другими способами устройства и видами глубоких фундаментов, например опускными колодцами, кессонами и т. п., свайные фундаменты обходятся значительно дешевле.

Свайные фундаменты применяются преимущественно в тех случаях, когда грунт под подошвой фундамента сооружения в его естественном состоянии не обладает достаточной несущей способностью, в связи с чем возникает необходимость передачи нагрузки на более глубокие пласты грунта с большей несущей способностью.

Исключением из этого общего правила являются фундаменты из так называемых «коротких» свай длиной от 3 до 6 Ai, применяемых в жилищном и отчасти промышленном строительстве. Применение свай в этом случае рассматривается не как вынужденное и обусловленное плохими грунтовыми условиями, а как замена обычных ленточных фундаментов из бетонных блоков на вполне удовлетворительном естественном грунте свайными фундаментами, в целях: 1) уменьшения земляных работ; 2) устранения (в отдельных случаях) водоотлива; 3) уменьшения расхода бетона, а следовательно, уменьшения общей стоимости устройства фундаментов.

Применение свайных фундаментов в гидротехнических сооружениях, в опорах мостов и башенно-стоечных сооружениях часто вызывается необходимостью передачи нагрузки не только на нижележащие пласты грунта в основании, но и необходимостью создать со-

противление горизонтальным нагрузкам, воздействующим на сооружение (давление волны, удар судна, давление льда и ветра).

В некоторых гидротехнических сооружениях (пирсы, набережные, эстакады, оторочки и т. п.) сваи служат не только элементами, передающими нагрузку от сооружения грунту, но и частью надводного строения.

В числе различных типов свай, применяемых в строительстве, забивные, погружаемые ударами молота, обладают существенным преимуществом, так как в процессе забивки происходит уплотнение грунта не только под ее нижним концом, но и грунта, окружающего ствол сваи, что увеличивает ее несущую способность.

Не менее существенным преимуществом забивных свай является также возможность определения сопротивления любой сваи в фундаменте по отказу, измеряемому в процессе их забивки.

Эти преимущества наряду с другими обусловили широкое применение забивных свай (до 95% по отношению к общему числу применяемых свай в строительстве, различающихся способами их изготовления или погружения).

Строительство заводов железобетонных изделий, осуществляемое в настоящее время в ряде районов СССР, позволяет уже в ближайшем будущем рассматривать железобетонные сваи как массовую товарную продукцию, что, несомненно, еще более расширит область применения забивных свай в строительстве.

Высказанные выше соображения в равной мере относятся как к сваям сплошного сечения, так и к сваям-оболочкам, погружаемым в грунт забивкой молотами.

Пункты в пособии соответствуют главе СНиП П-Б.5-62; текст СНиП отмечен в пособии вертикальной чертой слева.

Нумерация формул, таблиц и рисунков в пособии двойная: в скобках даны номера, соответствующие главе СНиП.

Пособие составлено старшим научным сотрудником, канд. техн. наук П. Р. Тикуновым,

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие нормы разработаны на основе и в развитие главы Н-А. 10-62 СНиИ «Строительные конструкции и основания. Основные положения проектирования» и распространяются на проектирование свайных фундаментов из забивных железобетонных и деревянных свай.

Примечание. Нормы не распространяются на проектирование свайных фундаментов:

а)    возводимых на вечномерзлых и просадочных грунтах, за исключением случаев, когда сваи прорезают просадочные слои грунта и опираются своими концами на непросадочные грунты;

б)    из коуглых полых железобетонных свай наружным диаметром более 800 мм, погружаемых в грунт с открытым нижним концом;

в)    из свай с утолщением в нижнем конце.

К п. 1.1. Несмотря на то, что свайные фундаменты ■из забивных свай имеют широкое распространение в строительстве, существуют условия, ограничивающие в большей или в меньшей степени область применения норм, регламентирующих их проектирование.

К числу этих ограничений относятся:

1)    в части грунтовых условий — вечномерзлые и просадочные грунты;

2)    в части типов свай: а) полые диаметром более 800 мм, забиваемые в грунт с открытым нижним концом; б) сваи с утолщением в нижнем конце.

Забивка свай в мерзлые грунты возможна лишь при условии предварительного оттаивания грунта, например с помощью паровой иглы- Происходящее при этом нарушение структуры мерзлого грунта, а равно и вновь образующаяся в дальнейшем структура грунта, обусловленная частичным его уплотнением при забивке и последующим смерзанием, не позволяет распространять на эти сваи методы расчета, применяемые в обычных талых грунтах.

В настоящее время при устройстве свайных фундаментов в вечномерзлых грунтах чаще всего применяют столбчатые сваи, устанавливаемые в предварительно пробуренных скважинах. Условия работы этих свай, естественно, отличаются от забивных свай. По этой причине расчет и проектирование свайных фундаментов зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах должны производиться по соответствующим нормативным документам.

Применение забивных свай в просадочных грунтах зависит прежде всего от толщины слоя этих грунтов.

Если толшина слоя просадочного грунта меньше намечаемой глубины забивки свай и просадочиые грунты подстилаются пластом непросадочного грунта, обеспечивающим передачу на него нагрузки от сооружения через посредство свай, то забивные сваи, очевидно, могут быть применены. В этом случае сваи могут работать как сваи-стойки, если несущая способность этого пласта достаточна, а также и как висячие сваи, если толшина этого подстилающего непросадочного грунта достаточно велика, чтобы обеспечить сопротивление грунта по боковой поверхности забитой в него сваи. При расчете несущей способности свай сопротивление грунта по боковой поверхности сваи в пределах толщины слоя просадочного грунта не учитывается; более того, в отдельных случаях, когда т^лша просадочного грунта значительна и возможна его осадка вследствие замачивания, необходимо учитывать возможную дополнительную нагрузку свай этим грунтом (негативное трение).

Очевидно, что применение забивных свай в просадочных грунтах, толшина слоя которых превышает намеченную глубину забивки свай, не должно допускаться, так как сопряжено с возможными значительными осадками свайного фундамента.

При полном устранении ппосадочности грунтов путем предварительного замачивания забивные сваи могут быть применены на общих основаниях с непроса-дочными грунтами.

Забивка полых свай с открытым нижним конном в грунт на практике (через короткий промежуток времени после начала забивки) сопровождается образованием в нижнем коние полости грунтового ятра: чем больше поперечное сечение внутренней полости сваи и чем

б

слабее грунт, тем на большую высоту грунт вхолит внутрь сваи при ее забивке.

Так как уплотнение окружающего сваю грунта при забивке такой полой сваи меньше, чем при забивке сваи сплошного сечения, то, очевидно, значения нормативного сопротивления грунта по боковой поверхности забивных свай (/? ) могут быть использованы в рас четах полых свай лишь в случае, если их внутренний диаметр поперечного сечения меньше некоторого установленного размера и с учетом некоторого коэффициента, меньшего единицы

Наибольший внутренний диаметр полых свай, забивка которых в грунт средней плотности на первых 1—2,5 м глубины погружения сопровождается образованием грунтового ядра, по опыту может быть принят равным 500—600 мм, что соответствует наружному диаметру, равному 800 мм круглых железобетонных полых свай.

К числу забивных свай, в расчете которых не могут быть использованы табличные значения /?, относятся также сваи с утолщениями в нижнем конце и местными утолщениями ствола сваи.

Сваи с утолщениями в нижнем конце обычно применяются в условиях, когда залегающий с поверхности пласт слабого грунта на некоторой глубине подстилается пластом прочного грунта, способного выдержать расчетную нагрузку. При забивке таких свай, благодаря уширению в нижнем конце, в грунте вокруг сваи образуется полость, заполняемая впоследствии грунтом, находящимся в менее уплотненном состоянии, чем при забивке призматических свай.

1.2. При проектировании свайных фундаментов и их оснований, кроме настоящих норм, надлежит руководствоваться действующими нормативными документами по проектированию соответствующих конструкций (железобетонных, деревянных) и естественных оснований зданий и сооружений, а свайных фундаментов под машины с динамическими нагрузками — также дополнительными требованиями, содержащимися в «Технических условиях проектирования фунчаментов под машины с динамическими нагрузками» (СН 18—58).

Проект свайного фундамента должен разпабатывать-ся на основе результатов инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий и исследований грунтов

строительной площадки с учетом местного опыта строительства и результатов испытания свай динамической и статической нагрузкой.

К п. 1.2. Проект свайных фундаментов является составной частью общего проекта здания или сооружения и, следовательно, разрабатывается, как правило, в комплексе с общим проектом сооружения для каждой принятой стадии проектирования.

Для составления проекта свайных фундаментов независимо от стадии проектирования требуются следующие основные материалы.

1.    Данные, характеризующие геологические и гидрогеологические условия строительной площадки.

2.    Данные лабораторных исследований грунтов, проходимых сваей при ее забивке и грунтов, залегающих под нижним концом на разведанную бурением глубину, но не менее Уг глубины забивки сваи и во всех случаях (кроме скальных и крупноблочных грунтов) не менее 5 м; в скальных и крупнообломочных грунтах при отсутствии специальных указаний, обусловленных величиной нагрузок, эта глубина ограничивается 0,5 м.

Данные лабораторных исследований должны содержать следующие характеристики: общие для песчаных и глинистых грунтов — объемный вес, удельный вес, природная весовая влажность, угол внутреннего трения; кроме того, для песков — гранулометрический состав (желательно также пористость в естественном состоянии и коэффициент пористости), для глин — пределы пластичности и удельное сцепление.

3.    Данные, характеризующие степень агрессивности грунтовых вод по отношению к бетону и металлу.

4.    Расчетные нагрузки на фундаменты проектируемого здания или сооружения.

5.    План участка с обозначением на нем подземных коммуникаций и отметок заложения расположенных на нем фундаментов зданий и сооружений, смежных с проектируемым.

6.    План и разрезы здания или сооружения с указанием проектных отметок подошвы ростверка каждого фундамента-

Для стадии разработки рабочих чертежей свайных фундаментов желательно иметь также материалы по испытанию пробных свай на стройплощадке (см. далее пояснения к п. 4.4), выполненных в соответствии с ГОСТ 5686-51 «Сваи пробные. Методы испытания».

8

Предварительные испытания динамической, а в отдельных случаях и статической нагрузками позволяют более правильно назначать длины и сечения свай, а также расстояние между сваями.

Объем и методика изысканий и исследований грунтов на стройплощадке устанавливаются программой, составляемой в соответствии с указаниями и требованиями действующих «Технических условий на исследование грунтов оснований зданий и сооружений».

Количество буровых скважин в основании здания или сооружения зависит от их размеров и степени однородности геологического строения основания. Во всех случаях число скважин под каждым сооружением должно быть не менее трех.

При этом следует избегать ошибок, часто допускаемых при составлении этих программ и заключающихся в назначении недостаточной глубины скважин. Так как проектирование фундаментов обычно начинается с попытки применить естественное основание, то глубина скважин часто назначается меньшей, чем это необходимо для решения вопроса о длине свай, типе свайного фундамента и т. п.

Недостаточная глубина скважин приводит к тому, что за отсутствием времени для производства дополнительной разведки грунтов длина свай назначается завышенной или заниженной. В первом случае это приводит к необходимости срубки части ствола сваи, а следовательно, к перерасходу бетона свай, и повышению трудоемкости сооружения, во втором влечет за собой увеличение количества свай, т. е. в обоих случаях к удорожанию стоимости строительства. Недостаточная длина сваи часто приводит к увеличению осадок здания или сооружения.

Для решения вопросов проектирования свайных фундаментов, в частности для выбора длины сваи, необходимо знать характеристики грунтов, окружающих ствол сваи и грунта, подстилающего нижние концы свай, а также (при малой толщине слоя последнего) нижележащих пластов грунта.

Если в процессе бурения под нижним концом сваи будет обнаружен пласт прочного грунта толщиной не менее 3 м_у то при постройке малоэтажных зданий дальнейшее бурение можно прекратить-

При обычной в практике длине сваи 8—12 м глуби-