Погружение свай в просадочные грунты

Такие грунты, как известно, после замачивания теряют прочностные свойства и проседают от влияния внешней нагрузки или даже от нагрузки собственной массы грунта.

Лёссы и лёссовидные грунты, обладающие просадочными свойствами, имеют макропористое строение. Просадочные явления в этих грунтах могут проявляться в результате местного замачивания площадей, в особенности при замачивании всей просадочной толщи площадки, повышении уровня грунтовых вод, стока поверхностных вод в период освоения территории и от других причин.

Замоченные просадочные грунты теряют связные свойства и распадаются на пылевидные составляющие.

Просадочные грунты подразделяют на два типа. К грунтам I типа по просадочности относят грунты, у которых при замачивании происходит просадка под воздействием внешних нагрузок. В этих грунтах начиная с 5—7 м от поверхности земли пористость снижается, что позволяет устраивать на них фундаменты из коротких свай.

Такие грунты распространены в Краснодарском и Красноярском краях, Ростовской, Волгоградской, Горьковской, Рязанской, Пермской, Новосибирской областях, в Забайкалье, на значительной части Украины, в Средней Азии, на Кавказе.

Просадочные грунты II типа при замачивании могут проседать даже от собственной массы при большой толще слоя. Грунты этого типа менее распространены, чем грунты I типа.

Свайные фундаменты на просадочных грунтах устраивают в тех случаях, когда невозможно исключить замачивание этих грунтов. СНиП П-17—77 рекомендует прорезать сваями всю толщу просадочных грунтов.

На грунтах I типа просадочности допускается устраивать свайные фундаменты с заглублением нижних концов свай не менее чем на 1 м в слой грунта с относительной, просадочности 6пр<0,02 при величине природного давления в грунте от массы вышележащих слоев более 3 кг/см2 (0,3 МПа). В этих грунтах рекомендуется применять железобетонные полнотелые сваи прямоугольного сечения. Трубчатые сваи в грунтах II типа по просадочности необходимо заглублять в непросадочные слои грунта.

Для оценки несущей способности свай, острия которых остаются в толще просадочных грунтов I типа, необходимо проводить статические испытания их при полном замачивании просадочного грунта вокруг тела сваи до нижних концов ее. Радиус замачиваемого грунта должен быть не менее bd сваи (d — радиус круглойили. большая сторона прямоугольной сваи).

Материалы статического зондирования грунта, выполненные на стадии изысканий, а также данные динамических испытаний не могут служить основанием для оценки несущей способности свай, и качества выполненных работ на стадии проектных проработок, а тем более для приемки свайного фундамента.

Проведение статических испытаний свай в грунтах П. типа по просадочности является обязательным.

Несущую способность сваи в просадочных грунтах II типа определяют с учетом возникающих при просадке направленных вниз вертикальных перемещений околосвайного грунта относительно ствола свай (негативное трение В случае расчета несущей способности по формуле (6.1) величину mu’EfiU также нужно определять по результатам статических испытаний с замачиванием, как величину несущей способности на выдергивающую нагрузку сваи, размеры поперечного сечения которой равны размерам у проектируемой сваи, а длина ее равна щ-Если возможно только местное аварийное замачивание части грунта в пределах длины сваи, то величину сопротивления просадочных грунтов по стволу сваи, полученной по показателям консистенции на основании приведенной выше формулы, следует умножить на коэффициент условий работы Отд—1,4.

Когда в период строительства и эксплуатации зданий исключается повышение уровня грунтовых вод или местное замачивание, величины R и f принимают по табл. 2.1 и 2.2 указанного СНиПа.

Испытание свай. Для замачивания грунта вокруг испытываемых свай открывают траншеи по периметру сваи или куста на расстоянии 1 м от них. Ширину траншей принимают по низу 0,5 м, глубину— 1__1;5 м. Дно траншей при испытании свай на вертикальную нагрузку засыпают слоем гравия в 8—Ш см, при испытании же на горизонтальную нагрузку —на всю глубину траншей.

Уровень воды в траншее в период испытаний должен быть постоянным и глубиной не менее 1 м. Например, расход воды при замачивании свай 7 м длиной в грунтах I типа просадочности перед проведением статических испытаний ориентировочно составляет 100 м³. В грунтах II типа для испытания свай длительно замачивают площадку размером 20X20 м до полного проявления просадочных свойств всей просадочной толщи.

При статическом испытании свай, не полностью прорезающих толщу грунта, просадочную нагрузку доводят, до общей осадки 30 мм. Если острия свай опираются на малосжимаемые непросадочные грунты, испытания можно прекратить после достижения нагрузок, равных 1,5 Ф (Ф —несущая способность сваи).

Пирамидальные сваи. С 1965 г. строительные организации Одессы и Рязани начали строить фундаменты на пирамидальных сваях, погружаемых в просадочные грунты I типа.

Опыт применения таких свай показал, что в процессе их забивки уменьшается пористость просадочного грунта до 40% в радиусе 10 см от грани сваи и на 15—25% в радиусе до трех диаметров от ствола сваи. Удельные нагрузки, воспринимаемые пирамидальной сваей на единицу объема (м3), возрастают в 1,6—2,5 раза по сравнению с призматической сваей.

Наиболее эффективно применять пирамидальные сваи при забивке их в сравнительно однородные грунты. В Одессе применяют пирамидальные сваи с углом конусности до 15°, размером в голове 80X80 см и в острие 10X10 см при длине 1,5—3 м. В Рязани изготовляют сваи с углом конусности 1—2°, сечение в голове их 40X40 см, в острие 20X20 см, длина от 4 до 6 м. Погружают такие сваи оборудованием, применяемым для забивных свай.

При забивке пирамидальных свай грунты, окружающие ее боковую поверхность, весьма сильно уплотняются. При этом уменьшается их пористость, благодаря чему они теряют свои просадочные свойства. Нижележащие грунты, подвергающиеся замачиванию, не воспринимают нагрузок от пирамидальных свай, так как сваи заклинены в вышележащих слоях уплотненного грунта. К числу пирамидальных можно отнести и забивные блоки, широко применяемые в строительстве малоэтажных сельскохозяйственных сооружений.

На 6.4 показаны схемы пирамидальных свай. Применение пирамидальных свай по сравнению с устройством фундаментов на призматических сваях снижает трудовые затраты на 10—15%, а также и стоимость строительства.