Несущая способность сваи 250мм буронабивной

Исследование несущей способности буронабивной сваи в массиве грунта, укрепленного напорной инъекцией цементного раствора Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

ОСНОВАНИЕ / МАССИВ ГРУНТА / УПРОЧНЕНИЕ / ЦЕМЕНТАЦИЯ / СВАЙНЫЙ ФУНДАМЕНТ / БУРОНАБИВНАЯ СВАЯ / НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ / GROUND BASE / SOIL MASSIVE / HARDENING / CEMENTATION / PILE FOUNDATION / BORED PILE / BEARING CAPACITY

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Шакиров И.Ф., Шайхутдинов И.И.

Постановка задачи. Целью исследований является определение изменения несущей способности свайного фундамента при укреплении грунта вокруг сваи напорной цементацией в зависимости от параметров инъекции цементного раствора. Результаты. Основные результаты выполненных исследований состоят в определении закономерностей изменения напряжений в окружающем сваю грунте в зависимости от объема и технологии нагнетания укрепляющего раствора и получении данных о влиянии укрепления грунта на несущую способность буронабивной сваи. Инъекция цементного раствора в окружающий сваю грунт создает в массиве напряженную зону, грунт вокруг сваи уплотняется, в результате чего происходит обжатие сваи и значительное увеличение трения по боковой поверхности сваи. Упрочнение грунта цементацией под нижним концом сваи приводит увеличению лобового сопротивления сваи, но в меньшей степени, чем повышение сопротивления по боковой поверхности. Выводы. Значимость полученных результатов для строительной отрасли состоит в установлении степени влияния укрепления грунта на повышение несущей способности сваи, результаты исследований могут быть использованы в процессе разработки проектов усиления фундаментов при реконструкции зданий со значительным увеличением нагрузки на существующий свайный фундамент.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Шакиров И.Ф., Шайхутдинов И.И.

Исследование несущей способности и деформаций песчаных грунтов, укрепленных напорной цементацией
Испытания и расчет железобетонных висячих свай по несущей способности сваи и грунта основания
Применение метода напорной цементации при усилении фундаментов в вытрамбованных котлованах
Выбор рационального способа реконструкции свайных фундаментов
Несущая способность и осадки плитно-свайных фундаментов при циклическом нагружении
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Researches of the bored pile bearing capacity in a soil massive, reinforced by cement mortar pressure injection

Problem statement. The researches aim is to determine the changes in the pile foundation bearing capacity during strengthening the soil around the pile by pressure cementation , depending from the cement mortar injection parameters. Results. The main results of the performed studies consist in determining the stress changing patterns in the pile surrounding soil, depending on the strengthening mortar volume and pumping technology, obtaining the data about the effect to the soil reinforcement on the bored pile bearing capacity . The injection of cement mortar into the pile surrounding soil creates a stress zone in the massive, the soil around the pile is compacting, and as a result occurs the compression of the pile and a significant increase of friction along the pile lateral surface. Hardening of the ground by cementation under the pile lower end, leads to an increase in the pile frontal surface, but to a lesser degree than an increase in resistance along the lateral surface. Conclusion. Significance of the obtained results consists in determining the soil strengthening influence degree on increasing the piles bearing capacity , research results can be used in the projects developing process for reinforcing foundations at the reconstruction of buildings with a significant load increase on the existing pile foundation .

Текст научной работы на тему «Исследование несущей способности буронабивной сваи в массиве грунта, укрепленного напорной инъекцией цементного раствора»

Шакиров И.Ф. — кандидат технических наук, доцент

E-mail: fsrshakirov@mail. ru

Шайхутдинов И.И. — студент

Казанский государственный архитектурно-строительный университет

Адрес организации: 420043, Россия, г. Казань, ул. Зелёная, д. 1

Исследование несущей способности буронабивной сваи в массиве грунта, укрепленного напорной инъекцией цементного раствора

Постановка задачи. Целью исследований является определение изменения несущей способности свайного фундамента при укреплении грунта вокруг сваи напорной цементацией в зависимости от параметров инъекции цементного раствора.

Результаты. Основные результаты выполненных исследований состоят в определении закономерностей изменения напряжений в окружающем сваю грунте в зависимости от объема и технологии нагнетания укрепляющего раствора и получении данных о влиянии укрепления грунта на несущую способность буронабивной сваи. Инъекция цементного раствора в окружающий сваю грунт создает в массиве напряженную зону, грунт вокруг сваи уплотняется, в результате чего происходит обжатие сваи и значительное увеличение трения по боковой поверхности сваи. Упрочнение грунта цементацией под нижним концом сваи приводит увеличению лобового сопротивления сваи, но в меньшей степени, чем повышение сопротивления по боковой поверхности.

Выводы. Значимость полученных результатов для строительной отрасли состоит в установлении степени влияния укрепления грунта на повышение несущей способности сваи, результаты исследований могут быть использованы в процессе разработки проектов усиления фундаментов при реконструкции зданий со значительным увеличением нагрузки на существующий свайный фундамент.

Ключевые слова: основание, массив грунта, упрочнение, цементация, свайный фундамент, буронабивная свая, несущая способность.

В процессе выполнения работ по реконструкции зданий и сооружений с увеличением нагрузок часто возникает необходимость в увеличении несущей способности свайных фундаментов. Усиление свайного фундамента может также потребоваться при ухудшении характеристик грунтов, окружающих сваю, например, из-за повышения влажности. Для увеличения несущей способности свайного фундамента можно применить способ подводки дополнительных свай. В настоящее время для усиления фундаментов широко используются разные типы свай, выполняемые по различным технологиям [1, 2]. Однако устройство дополнительных свай сопряжено высокой стоимостью и необходимостью проектирования конструкций, передающих нагрузку от существующего фундамента на новые сваи, что усложняет выполнение работ по усилению.

В то же время увеличения несущей способности свайного фундамента можно добиться путем укрепления грунта межсвайного пространства и в основании свай. Одним из эффективных методов укрепления грунта является метод напорной цементации [3, 4]. В результате напорной инъекции раствора грунт вокруг сваи и под ее нижним концом уплотняется, что приводит усилению контактного взаимодействия грунта и сваи по боковой поверхности и увеличению сопротивления грунта под нижним концом [5-10].

С целью определения закономерностей изменения несущей способности буронабивной сваи при укреплении грунта напорной цементацией и количественной оценки влияния параметров цементации на несущую способность были проведены экспериментальные исследования в объемном лотке лаборатории кафедры «Основания,

фундаменты, динамика сооружений и инженерная геология» Казанского государственного архитектурно-строительного университета. Общий вид испытательного лотка показан на рис. 1.

Рис. 1. Общий вид испытательного лотка (эксперимент с одиночной сваей)

Для исследований был изготовлен из мелкозернистого бетона масштабная модель буронабивной сваи в соотношении 1:20. Модель сваи имеет диаметр 3,0 см и общую длину 50 см. Массив грунта для испытаний создавался из мелкозернистого песка путем послойной отсыпки с равномерным уплотнением. Физико-механические характеристики исходного грунта представлены в табл. 1.

Физико-механические характеристики грунта до начала испытаний

Наименование показателей Обозначение Ед. измерения Значение

Удельный вес 7 кН/м3 14,8

Удельный вес частиц грунта 7* кН/м3 26,5

Удельный вес сухого грунта 7а кН/м3 14,36

Коэффициент пористости е д.е. 0,845

Угол внутреннего трения Ф град. 25

Удельное сцепление с кПа 2

Установка модели сваи и инъекторов для нагнетания раствора в массив грунта производилась в процессе отсыпки грунта в лоток. Схема размещения модели одиночной сваи, инъекторов и измерительных приборов в лотке приведены на рис. 2.

Рис. 2. Схема установки модели сваи, инъекторов и грунтовых датчиков в лоток (эксперимент с одиночной сваей)

Были проведены несколько серий опытов с одиночной сваей и со свайным кустом, состоящим из четырех свай. До выполнения экспериментов с цементацией грунта проводились испытания сваи и свайного куста для определения их несущей способности в исходном грунте. По их результатам были определены общая несущая способность сваи и несущая способность по боковой поверхности (при отсутствии сопротивления грунта под нижним концом сваи).

Нагнетание цементного раствора в грунт производилась при помощи растворного насоса К80-700 под давлением до 0,5 МПа через пластиковые инъекторы. Инъекторы в зоне инъекции с четырех сторон имеют перфорацию — отверстия диаметром 3 мм. В качестве укрепляющего раствора была использована водоцементная суспензия с водоцементным отношением 0,7, приготовленная из портландцемента марки 400. После инъекции раствора в массив грунта и его твердения в течение 5 дней снимались показания с датчиков давления, установленных в массиве грунта. В дальнейшем проводились испытания свай вертикальной статической вдавливающей нагрузкой.

Как показывают полученные результаты экспериментов, при инъекции цементного раствора в песчаный грунт уплотнение грунта вокруг инъектора происходит в радиальном направлении относительно равномерно, в результате после твердения раствора формируется грунтоцементный элемент, по форме близкий к цилиндрическому, но переменного по высоте сечения. Вокруг этого грунтоцементного столба образуется уплотненная зона грунта, размеры которого зависят от объема, нагнетаемого в инъектор, раствора. Достижение давлением инъекции определенного критического значения вызывает гидроразрыв грунта, раствор начинает распространяться в стороны по образовавшимся ходам (трещинам) в грунте. Для удержания и накапливания наибольшего объема цементного раствора в зоне инъекции по мере его подачи в массив грунта необходимо плавное, без резких скачков увеличение давления до необходимого значения.

При расположении инъектора рядом с усиливаемой сваей или в межсвайном пространстве свайного куста, в результате инъекции цементного раствора происходит повышение плотности грунта и увеличивается давление грунта на боковую поверхность сваи. Степень уплотнения до определенных пределов зависит от объема нагнетаемого раствора, в каждом конкретном случае есть предельное значение объема раствора, при котором плотность грунта достигает своего максимального значения и дальше не увеличивается [4]. Уплотнение грунта достигается за счет более компактного расположения частиц грунта и уменьшения их пористости. Уплотнению также способствует временное повышение влажности песка при цементации из-за отдачи воды в грунт цементным раствором. В ходе экспериментов увеличение влажности песка в зоне инъекции составила с 3 % до 7-10 %. Было установлено, что увеличение плотности грунта в большей степени происходит у боковой поверхности сваи, в меньшей степени под нижним концом сваи. График изменения плотности песка в зависимости от объема нагнетаемого раствора показан на рис. 3.

Рис. 3. График изменения плотности грунта в зависимости от объема инъецируемого раствора (1 — у боковой поверхности, 2 — под нижним концом)

В процессе инъекции раствора горизонтальные сжимающие напряжения на участке грунта между сваей и инъектором резко возрастают, достигая порядка 20-30 кПа. После снятия давления инъекции в грунте происходит релаксация напряжений, поэтому через

непродолжительное время напряжения в той же зоне составляли не более 10 кПа. На рис. 4 и 5 приведены графики изменения горизонтальных напряжений в зоне боковой поверхности сваи на глубине 30 см, измеренные согласно показаний грунтовых датчиков после стабилизации напряжений по окончании нагнетания раствора и при испытании модели сваи статической нагрузкой. Как видно из графиков, при инъекции раствора напряжения в грунте вокруг сваи увеличиваются, при статическом нагружении сначала продолжает расти, после «срыва» сваи резко уменьшаются.

Рис. 4. Изменение горизонтальных напряжений на глубине 30 см после инъекции раствора (1, 2, 3 — при объеме нагнетаемого раствора на инъектор соответственно 0,5, 1,0 и 1,5 л)

Рис. 5. Изменение горизонтальных напряжений на глубине 30 см при нагружении сваи статической нагрузкой (1 — после инъекции раствора; 2, 3, 4 — при нагрузке на сваю соответственно 8, 16 и 24 кгс; эксперимент № 5)

Графики зависимости осадки сваи от прикладываемой нагрузки при различных параметрах инъекции укрепляющего раствора приведены на рис. 6

Рис. 6. График зависимости осадки сваи от прикладываемой нагрузки на сваю (1 — до укрепления грунта; 2, 3, 4 — укрепление в зоне боковой поверхности; 5, 6, 7 — укрепление под нижним концом, при объеме нагнетаемого раствора на инъектор соответственно 0,5, 1,0 и 1,5 л)

В ходе экспериментов установлено увеличение угла внутреннего трения грунта в уплотненной при инъекции раствора зоне массива с 250 до 310, наибольшее значение этого показателя было зафиксировано между инъектором и сваей.

Полученные в ходе исследований результаты приводятся в табл. 2.

Технологические параметры цементации и результаты экспериментов

№ эксп. Кол-во свай Кол-во инъект. Объем раствора на инъектор, л. Зона инъекции Несущ. способн. модели сваи, кгс Плотн. грунта у сваи, г/см3

1 1 — — — 19,1 6,6 12,5 1,48

3 1 2 0,5 боков. пов. 19,9 7,4 1,53

4 1 2 0,75 боков. пов. 21,4 8,9 1,561

5 1 2 1,0 боков. пов. 24,1 11,6 1,575

6 1 2 1,5 боков. пов. 24,6 12,1 1,605

7 1 2 0,5 низ 20,2 13,6 1,52

8 1 2 0,75 низ 20,9 14,3 1,546

9 1 2 1,0 низ 21,5 14,9 1,577

10 1 2 1,5 низ 21,8 15,2 1,59

11 4 1 1,0 боков. пов. 23,8 1,586

12 4 1 1,0 низ 25,1 1,564

13 4 4 1,0 боков. пов. 24,2 1,610

12 4 4 1,0 низ 27,0 1,607

На основании анализа результатов проведенных экспериментов можно сделать вывод, что для определения несущей способности свай после укрепления грунта напорной цементацией следует применять формулу СП 24.13330.2011 с добавлением поправочных коэффициентов к табличным значениям расчетных сопротивлений Я иф

Р* = У с У сЯ • ХЯ • Я • А + и У ф ■ х фг ■ ф ■ Кг ,

где коэффициенты и ф учитывают степень уплотнения грунта при инъекции цементного раствора. Эти коэффициенты зависят от объема инъектируемого раствора, первоначальной плотности грунта и схемы установки инъекторов относительно сваи. Согласно полученным экспериментальным данным, в случае песчаных грунтов коэффициент меняется в пределах 1,05. 1,2, коэффициент ф — в пределах 1,1. 1,6. Также необходимо отметить, что при усилении свайного фундамента цементацией образуются грунтоцементные элементы, по форме напоминающие буроинъекционную сваю. Поэтому при расчете общей несущей способности свайного куста после усиления фундамента напорной цементацией можно учитывать несущую способность и этих элементов, определяемых в соответствии с [4].

На основании выполненных экспериментов определены закономерности изменения напряженно-деформированного состояния массива грунта вокруг буронабивной сваи в зависимости от объема инъецируемого раствора. Напорная цементация грунтов, окружающих сваю, приводит к обжатию сваи и увеличению трения по боковой поверхности сваи, в меньшей степени увеличению лобового сопротивления сваи — при упрочнении грунта под нижним концом сваи. В принятых грунтовых условиях увеличение плотности грунта около одиночной сваи после инъекции раствора составило до 8,8 %, увеличение несущей способности свай по боковой поверхности до 80 %, под нижним концом до 20 %. В случае укрепления грунта в межсвайном пространстве свайного куста, повышение несущей способности каждой отдельно взятой сваи куста получается больше, чем у одиночной сваи, при одинаковых технологических параметрах нагнетания укрепляющего раствора. Исходя из этого можно предположить, что наибольший эффект от напорной цементации достигается при укреплении грунтов под свайными фундаментами при кустовом расположении свай и под плитно-свайными фундаментами.

Список библиографических ссылок

1. Ильичев В. А., Мангушев Р. А. Справочник геотехника. Основания, фундаменты и поземные сооружения. М. : АСВ, 2014. 728 с.

2. Коновалов П. А., Коновалов В. П. Основания и фундаменты реконструируемых зданий. М. : АСВ, 2011. 384 с.

3. Шакиров И. Ф., Тюркин С. И. Исследование несущей способности висячих свай в массиве грунта, укрепленного напорной цементацией // Перспективные направления развития теории и практики в реологии и механике грунтов. XIV Международный симпозиум по реологии грунтов / КГАСУ. Казань, 2014. С. 75-80.

4. Шакиров И. Ф., Гарифуллин Д. Р. Исследование несущей способности и деформаций песчаных грунтов, укрепленных напорной цементацией // Известия КГАСУ. 2015. № 4 (34). С. 200-205.

5. Способ повышения несущей способности свайного фундамента : пат. 2379419 Рос. Федерация. № 2007144147/03 ; заявл. 27.11.2007 ; опубл. 20.01.2010, Бюл. № 2. 5 с.

6. Голованов А. М., Пашков В. И., Рево Г. А., Пашков Д. В., Нерчинский О. В., Туренко Р. И. Опыт закрепления структурно-неустойчивых грунтов цементацией. // Вестник МГСУ. 2013. № 8. С. 59-67.

7. Готман Н. З., Готман А. Л. Определение модуля деформации закрепленного цементацией грунта. // Известия КГАСУ. 2017. № 1 (39). С. 138-144.

8. Mirsayapov I. T., Shakirov M. I. Behavior models of plate-pile foundations under cyclic loading : Proceedings of the baltic piling days conference : Baltic Piling Days, Estonian Geotechnical Society ISSMGE / Tallin, 2012. P. 31-34.

9. Mirsayapov I. T., Shakirov M. I. Bearing capacity and settlement of raft-pile foundations under cyclic loading // Energy Geotechnics. Proceedings of the 1st international conference on energy geotechnics : Germany, ICEGT / Kiel, 2016. P. 423-428.

10. Mirsayapov I. Т., Koroleva I. V. Bearing capacity and deformation of the base of deep foundations’ ground bases : Proc. intern. symp., Seoul, Korea — Geotechnical Aspects of Underground Construction in Soft Ground / Balkema. Lieden, 2014. P. 401-404.

Shakirov I.F. — candidate of technical sciences, associate professor

E-mail: fsrshakirov@mail. ru

Shaikhutdinov I.I. — student

Kazan State University of Architecture and Engineering

The organization address: 420043, Russia, Kazan, Zelenaya st., 1

Researches of the bored pile bearing capacity in a soil massive, reinforced by cement mortar pressure injection

Problem statement. The researches aim is to determine the changes in the pile foundation bearing capacity during strengthening the soil around the pile by pressure cementation, depending from the cement mortar injection parameters.

Results. The main results of the performed studies consist in determining the stress changing patterns in the pile surrounding soil, depending on the strengthening mortar volume and pumping technology, obtaining the data about the effect to the soil reinforcement on the bored pile bearing capacity. The injection of cement mortar into the pile surrounding soil creates a stress zone in the massive, the soil around the pile is compacting, and as a result occurs the compression of the pile and a significant increase of friction along the pile lateral surface. Hardening of the ground by cementation under the pile lower end, leads to an increase in the pile frontal surface, but to a lesser degree than an increase in resistance along the lateral surface.

Conclusion. Significance of the obtained results consists in determining the soil strengthening influence degree on increasing the piles bearing capacity, research results can be

used in the projects developing process for reinforcing foundations at the reconstruction of buildings with a significant load increase on the existing pile foundation.

Keywords: ground base, soil massive, hardening, cementation, pile foundation, bored pile, bearing capacity.

1. Ilyichev V. A., Mangushev R. A. Directory geotechnics. Bases, foundations and underground structures. M. : ASV, 2014. 728 p.

2. Konovalov P. A., Konovalov V. P. Soil bases and foundations of buildings under reconstruction. M. : ASV, 2011. 384 p.

3. Shakirov I. F., Tyurkin S. I. Researches of bearing capacity of hanging piles in the array of soil, reinforced by pressure cementation // Perspective directions of development in theory and practice of rheology and soil mechanics. XIV International Symposium on the rheology of soils / KGASU. Kazan, 2014. P. 75-80.

4. Shakirov I. F., Garifullin D. R. The research of bearing capacity and deformation of sandy ground, reinforced by pressure cementation // Izvestiya KGASU. 2015. № 4 (34). P.200-205.

5. Method for increasing the bearing capacity of the pile foundation : pat. 2379419 Russian Federation. № 2007144147/03 ; decl. 27.11.2007 ; publ. 01.20.2010. Bul. in № 2. 5 p.

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

6. Golovanov A. M., Pashkov V. I., Revo G. A., Pashkov D. V., Nerchinsky O. V., Turenko R. I. Fixing experience of the structurally unstable soils by cementation // Vestnik MGSU. 2013. № 8. P. 59-67.

7. Gotman N. Z., Gotman A. L. Determination of the deformation modulus strengthened by ground cementing // Izvestiya KGASU. 2017. № 1 (39). P. 138-144.

8. Mirsayapov I. T., Shakirov M. I. Behavior models of plate-pile foundations under cyclic loading : Proceedings of the baltic piling days conference : Baltic Piling Days, Estonian Geotechnical Society ISSMGE / Tallin, 2012. P. 31-34.

9. Mirsayapov I. T., Shakirov M. I. Bearing capacity and settlement of raft-pile foundations under cyclic loading // Energy Geotechnics. Proceedings of the 1st international conference on energy geotechnics : Germany, ICEGT / Kiel, 2016. P. 423-428.

10. Mirsayapov I. Koroleva I. V. Bearing capacity and deformation of the base of deep foundations’ ground bases : Proc. intern. symp., Seoul, Korea — Geotechnical Aspects of Underground Construction in Soft Ground / Balkema. Lieden, 2014. P. 401-404.

Фундамент на буронабивных сваях

1 Ростверк, ширина/высота: 300х600 см.; 2 Устройство песчаного основания: 200 мм.; 3 Сваи: диаметр 200 мм.; 4 Глубина заложения свай: 1700 мм.; 5 Арматура ростверк + сваи: диаметр 10 мм.; 6 Бетон: М300 (Б22.5).

Дополнительно Вы можете заказать:

1. Уменьшение шага между сваями; 2. Увеличение диаметра арматуры; 3. Увеличение глубины заложения свай; 4. Увеличение марки бетона; 5. Изменение ширины и высоты ростверка; 6. Обсадные асбестоцементные трубы для свай.

Возможные модификации фундамента на буронабивных сваях:

Ростверк 300х600, сваи 200 мм., глубина 1700 мм., арматура 10, М300 (Б22,5)

Ростверк 300х600, сваи 250 мм., глубина 1700 мм., арматура 10, М300 (Б22,5)

Ростверк 400х600, сваи 250 мм., глубина 1700 мм., арматура 12, М300 (Б22,5)

Ростверк 400х600, сваи 300 мм., глубина 1700 мм., арматура 12, М300 (Б22,5)

Ростверк 400х600, сваи 350 мм., глубина 1700 мм., арматура 12, М300 (Б22,5)

Калькулятор расчета стоимости фундамента ТИСЭ:

• В начало
  страницы
• Возможные
  модификации
• Калькулятор
  расчёта
• О фундаменте,
  этапы строительства
• Фото
• Стоимость и
  описание услуг

Фундамент на буронабивных сваях

Из года в год шагает большими шагами застройка на дачных участках. Фундамент на буронабивных сваях наиболее пригоден для деревянных домов. Несущая способность сваи около 1600 кг. Для дома среднего размера достаточно будет 30-50 свай.

Фундамент на буронабивных сваях дешевле основательного ленточного и монолитного фундамента.

Сваи при строительстве располагаются ниже уровня промерзания грунта. Дополнительно сваи заключаются в двойную рубашку из рубероида, которая выполняет гидроизолирующую роль, а также существенно снижает давление на сваи, возникающее в грунте и выдавливающее сваи наружу, во время зимних морозов.

На практике строительства чаще используется два вида фундамента на буронабивных сваях – с висячим ростверком и заглубленным ростверком.

При висячем ростверке оставляют расстояние между ростверком и землей 80-100 мм. Получается что фундамент находится в подвешенном состоянии над землей. Расстояние защищает фундамент от нежелательных последствий грунта при вспучивании.

Во втором случае, ростверк заглублен в грунт на 200 мм.

Строительство фундамента на буронабивных сваях

Эта технология очень старая и изначально применялась при строительстве военных и промышленных зданий. Но сегодня она нашла свое применение и в строительстве дачных домов.

Сначала на участке размечается будущий фундамент. Затем на месте, где будет заложен фундамент, копается траншея на 400 мм вглубь. После чего пробуриваются буром скважины на глубину промерзания. В скважины опускается и закрепляется двойная рубашка из рубероида.

Если грунт позволяет оставить скважины в устойчивом состоянии, то можно обойтись без дополнительных обсадных труб. На глинистых и болотистых грунтах без труб не справиться. Пространство между трубой и скважиной можно засыпать песком.

В пробуренную скважину опускается каркас из арматуры, который не должен касаться дна скважины. Далее скважины бетонируются. Бетон уплотняется вибратором. Над поверхностью остается часть арматуры для дальнейшей связки с конструкцией ростверка.

После бурения и бетонирования свай, в траншеи делается песчаная подушка, высотой 200 мм.

Далее собирается опалубка, в которую кладется связанная арматура. После чего ростверк и заливается бетоном.

Арматура здесь является важным связывающим элементом между ростверком и сваей. Она защищает от нежелательных разрывов или каких-либо других разрушений.

Залитый бетоном фундамент лучше дать отстояться несколько дней для полного схватывания. Бетон не высыхает и не застывает, а именно схватывается. А схватывается он именно с водой.

Бетон берет именно столько воды, сколько ему надо. При избытке воды, она будет выходить на его поверхность. Лишняя влага может дать вытечь цементному молоку. При недостатке – бетон наподобие губки будет впитывать ее из округи: воздух, земля и т.п. В жаркие летние дни не стоит оставлять залитый бетон под парящим солнцем, потому-то вода испариться слишком быстро, не успев схватиться с бетоном. Желательно бетон накрыть чем-либо. А вот при бетонировании зимой вода замерзает, не успев схватиться с бетоном. Из-за этого бетон начинает шелушиться.

И как показывает практика, лучше воды пусть будем много, чем ее недолитое количество. Лишняя вода – не проблема! Бетон, насыщенный водой, намного качественнее и отличнее укладывается в опалубку, чем жесткий ненасыщенный.

Окончательно нагружать фундамент рекомендуется не раньше чем через три неделе.

Армирование фундамента на буронабивных сваях,
без применения обсадных труб

Сначала бурятся скважины вращательным бурением, с помощью мотобура. Затем в скважины закладывается двойная рубашка из рубероида, соответствующая диаметру скважины.

После изготовления скважины в нее опускается арматурный каркас, который в зависимости от вида внешней нагрузки может устанавливаться по всей длине сваи, на части ее длины или только у верха для связи с ростверком.

Армирование фундамента на буронабивных сваях,
с применением обсадных труб.

Также бурятся скважины, в них помещают полноценный каркас (труба). Без такой трубы не обойтись на мокрых почвах. Обсадная труба играет важную роль – перекрывает плывуны и позволяет качественно заполнить скважины бетоном.

Очень важно – чем тоньше труба, тем сильнее она должна быть армирована. В противном случае столбы будут поломаны с легкостью даже самым невесомым домиком.

При армировании столбов желательно постараться не проткнуть нижнюю бетонную смесь полностью. Надо оставить погрешность на два-три сантиметра, иначе арматура будет касаться грунта и со временем покроется коррозией. А это приведет к постепенному необратимому разрушению фундамента.

Преимущества фундамента на буронабивных сваях

• при постройке фундамент отсутствует динамическое воздействие на окружающие сооружения
• фундамент закладывается на глубину промерзания грунта
• фундамент на буронабивных сваях можно использовать на неровной почве
• сохраняет и не повреждает ландшафт
• данный фундамент идеально подойдет для деревянного дома

Фундамент на буронабивных сваях – это работа не требующая большой земляной возни. Фундамент такого типа экономит средства, материал и время на другие виды строительной работы.

Соблюдая все технологии, вы получаете качественный фундамент, который отвечает всем требованиям.

Вы можете построить фундамент на любом участке, даже близко к воде, что практически нереально для других типов фундаментов. Вам не понадобится выкорчевывать старые пни или выкапывать старый фундамент, который уже отслужил свой срок.

Фундамент на буронабивных сваях стоимость

В стоимость строительства фундамента (работа + материалы) входит:

• Разметка буронабивного фундамента с ростверком
• Бурение буронабивных свай
• Армирование буронабивных свай
• Бетонирование буронабивных свай
• Строительство опалубки
• Армирование ростверка буронабивного фундамента
• Бетонирование ростверка буронабивного фундамента

Наша компания имеет огромный опыт в сфере данных работ. Мы имеем в наличии специализированную технику и обученные бригады. Качество гарантируем.

Строительство фундамента на буронабивных сваях

• Разметка осей фундамента
• Разметка свайного поля
• Бурение скважин
• Гидроизоляция стенок скважин
• Изготовление и установка арматурных каркасов в пробуренные скважины
• Бетонирование скважин
• Разметка ростверка
• Устройство опалубки ростверка
• Армирование ростверка
• Бетонирование ростверка

Какую нагрузку выдерживают буронабивные сваи

Безопасность, долговечность и надежность любого здания напрямую зависит от качества обустроенного фундамента. Чем устойчивее основание, тем дольше простоит и сам дом. Потому выбору и строительству фундамента принято уделять максимум внимания при проектировании новых сооружений.

При строительстве разных по назначению и весу объектов часто используют свайные основания. Буронабивные опоры отличаются устойчивостью, долго сохраняют свои технические характеристики и подходят для самых разных типов почвы. Каждый вид фундамента имеет уникальные особенности, параметры и достоинства, которые обязательно следует учитывать при проектировании. Главный параметр буронабивной сваи – нагрузка, которую она сможет выдерживать при постоянной эксплуатации. Именно эту величину предстоит определить при проектировании и на ее основе выбрать подходящий диаметр и длину каждой опоры.

Предварительные работы и расчеты

Важнейшим этапом любого строительства являются инженерные изыскания и проектирование. При исследовании земельного участка специалисты определяют состав грунта, глубину залегания подземных вод, уровень промерзания в зимнее время и многие другие характеристики, которые впоследствии используются при разработке проекта.

Обладая исходной информацией, профессиональные проектировщики берутся за расчеты, в ходе которых определяют число устанавливаемых свай, глубину их размещения, сечение и другие характеристики. Несущая способность столба напрямую зависит от его толщины. БНС диаметром в 30 см может выдерживать постоянный вес в 1,7 тонн. При увеличении сечения несущая способность тоже сильно растет, качественная свая толщиной в 50 см может выносить уже 5 тонн веса. То есть, при сравнительно небольшой разнице величина выдерживаемой нагрузки повышается практически в 3 раза.

Именно поэтому так важно правильно выполнить проектирование. Толщина должна точно соответствовать весу здания с незначительным запасом. Конечно, можно просто выбрать максимально толстые опорные элементы, однако вместе с ростом толщины каждой сваи серьезно растет и стоимость ее создания, придется бурить более широкие скважины, использовать более дорогостоящий каркас и большой объем бетонного раствора.

Методика возведения БНС

Буронабивные столбы достаточно просты в монтаже. Конечно, вкрутить винтовые сваи проще, однако они не способны выдерживать столь же существенные нагрузки, как БНС. Технология обустройства буронабивного фундамента предполагает выполнение работ в полном соответствии с разработанным проектом.

По сделанным схемам и описательным документам нужно разметить участок – отметить места монтажа опор. В этих точках делают скважины – отверстия в земле, которые должны уходить на расчетную глубину и иметь строго определенный диаметр. В большинстве случаев скважины должны быть с одинаковым сечением в верхней и нижней точке, однако иногда используют расширение отверстий внизу, чтобы повысить несущую способность столбов.

В отверстия засыпают небольшое количество песка или щебня для формирования подушки, затем устанавливают опалубку (по всей длине скважины или только в верхней части) и погружают внутрь армированные каркасы. Каркас из арматуры существенно увеличивает нагрузку, которую способны выдерживать опоры. На последнем этапе остается только залить отверстия бетонным раствором и утрамбовать его с помощью специальных вибраторов. А затем можно приступать к возведению ростверка.

Понравился материал? Расскажите о нем друзьям!

Несущая способность буронабивной сваи: таблицы и пример

Характерным показателем прочности свайного фундамента является несущая способность отдельно взятой сваи. Эта характеристика влияет на общее количество свай в периметре фундамента – регулируя частотность, можно повышать предел нагрузки, которую будет способен выдержать фундамент. Количество буронабивных свай и несущая способность отдельно взятой свайной колонны это взаимосвязанные характеристики, оптимальное соотношение которых определяется путем проведения несложных расчетов.

Подготовка к расчету

Исходные данные, которые понадобятся для расчета несущей способности буронабивной сваи, получают в итоге проведения геологических изысканий и подсчета общей предполагаемой нагрузки здания. Это обязательные этапы расчета, проведение которых обосновано теорией расчета прочностных характеристик буронабивных фундаментов.

Такие показатели как глубина промерзания, уровень залегания грунтовых вод, разновидность грунта и его механические характеристики очень важны для получения точного результата. Информация о глубине промерзании грунта находится в СНиП 2.02.01-83*, данные разделены по климатическим районам, представлены картографически и в виде таблиц.

Не стоит полагаться на данные геологической и гидрогеологической разведки, полученные на соседних участках. Даже в пределах периметра одного земельного надела состояние грунтов оснований может резко изменяться. Три-четыре контрольные скважины в контрольных точках периметра дадут точную информацию о состоянии почв.

Расчет массы постройки ведут с учетом климатического района, расположения здания относительно румба ветров, среднего количества осадков в зимний период, массы строительных конструкций и оборудования. Этот показатель наиболее значим при проектировании фундамента – данные для проведения этой части расчета, а также схему и расчетные формулы можно найти в СНиП 2.01.07-85.

Проведение геологии

Проведение геологических изысканий ответственное мероприятие и в массовом поточном строительстве этим занимаются специалисты-геологи. В индивидуальном жилищном строительстве часто проводят самостоятельную оценку состояния грунтов. Не имея опыта проведения изысканий такого уровня очень сложно оценить реальное положение вещей. Работа грамотного специалиста по большей части заключается в визуальной оценке состояния напластований.

Для начала на участке устраивают шуфры – вертикальные выработки грунта прямоугольного или круглого сечения, глубиной от двух метров и шириной достаточной для визуального осмотра основания стенок ямы. Назначение шуфров – раскрытие почвы с целью осуществления доступа к напластованиям, скрытым под верхним слоем грунта. Геологи измеряет глубину пластов, берет пробу грунта из середины каждого слоя, а также впоследствии наблюдает за накоплением воды на дне забоя. Вместо шуфров могут устраиваться круглые скважины, из которых с помощью специального устройства вынимают керн или берут локальные пробы.

Шуфры укрывают на некоторое время – два-три дня – ограничивая попадание атмосферных осадков. После оценивают уровень воды, поднявшийся в полости скважины – эта отметка, отсчитанная от верхней границы, и будет уровнем залегания грунтовых вод.

Все полученные данные заносятся в сводную таблицу.Кроме того, составляется профиль сечения грунта, который позволяет предугадать состояние грунтов в точках, где бурение не производилось. При самостоятельной оценке оснований следует руководствоваться сведениями, представленными в СНиП 2.02.01-83* и ГОСТ 25100-2011, где в соответствующих разделах представлены классификации грунтов с описаниями, методы визуального определения типов грунта и характеристики в соответствии с типами.

Как использовать данные геологической разведки

После того как проведена геология местности – самостоятельно или нанятыми специалистами – можно приступать к определению начальных геометрических характеристик свай.

Нас интересуют тип грунта, показатель коэффициента неоднородности грунта, глубина промерзания и уровень расположения грунтовых вод. Схема расчета несущей способности буронабивной сваи для различных типов грунтов находится в приложениях СП 24.13330.2011.

Глубина заложения сваи должна быть как минимум на полметра ниже глубины промерзания, чтобы предотвратить воздействие морозного пучения грунтов на опорную часть колонны. Средняя глубина промерзания в центральной полосе России 1,2 метра, значит, минимальная длина сваи должна составлять в таком случае 1,7 метра. Значение меняется для отдельно взятых регионов.

Не только относительная влажность, но и взаимное расположение нижней отметки промерзания грунта и глубины залегания грунтовых вод. В холодное время года высоко расположенные замерзшие грунтовые воды будут оказывать сильное боковое давление на тело свайной колонны – такие грунты сильно деформируются и считаются пучинистыми.

Некоторые грунты, характеризующихся как слабые, высокопучинистые и просадочные, не подходят для устройства свайных фундаментов – для них больше подходят ленточные или плитные фундаменты. Определить тип грунта, а также тип совместимого фундамента, значит исключить скорое разрушение конструкций. Показатели неоднородности грунта, указанные в таблицах вышеперечисленных нормативных документов, используются в дальнейших расчетах.

Расчет общей нагрузки

Сбор нагрузок позволяет определить массу здания, а значит усилие, с которым постройка будет воздействовать на фундамент в целом и на его отдельно взятые элементы. Существует два типа нагрузок, воздействующих на опорную конструкцию – временные и постоянные. Постоянные нагрузки включают в себя:

• Массу стеновых конструкций;
• Суммарную массу перекрытий;
• Массу кровельных конструкций;
• Массу оборудования и полезной нагрузки.

Посчитать массу конструкций можно, определив объем конструкций, и умножив его на плотность использованного материала. Пример расчета массы для одноэтажного здания с железобетонными перекрытиями, кровлей из керамической черепицы и со стенами 600 мм из железобетона, размерами 10 на 10 метров в плане, высотой этажа 2 метра:

• Вычисляем объем стен, для этого умножаем площадь поперечного сечения стены на периметр. Получаем V стены = 20 ∙ 2 ∙ 0,6 = 24 м3. Полученное значение умножаем на плотность тяжелого бетона, которая равняется 2500 кг/см3. Итоговая масса стеновых конструкций умножается на коэффициент надежности, для бетона равный k = 1,1. Получаем массу M стены = 66 т.
• Аналогично считаем объем перекрытий(подвального и чердачного),масса которых при толщине 250 мм будет равняться Мпк = 137,5 т, с учетом аналогичного коэффициента надежности.
• Вычисляем массу кровельных конструкций. Масса кровли для 1 м2 металлочерепицы – 65 кг, мягкой кровли – 75 кг, керамической черепицы – 125 кг. Площадь двускатной кровли для здания такого периметра будет составлять примерно 140 м2, а значит масса конструкций составит Мкр = 17,5 т.
• Общий размер постоянной нагрузки будет равняться Мпост = 221 т.

Коэффициенты надежности для различных материалов находятся в седьмом разделе СП 20.13330.2011. При расчете следует учитывать массу перегородок, облицовочных материалов фасада и утеплителя. Объем, который занимают оконные и дверные проемы не вычитают из общего объема для простоты вычислений, поскольку он составляет незначительную часть общей массы.

Расчет временных нагрузок

Временные нагрузки рассчитываются в соответствии с климатическим районом и указаниями свода правил «Нагрузки и воздействия». К временным относятся снеговая и полезная нагрузки. Полезная нагрузка для жилых зданий составляет 150 кг на 1 м2 перекрытия, а значит общее число полезного веса будет равняться Мпол = 15 т.

Масса оборудования, которое предполагается установить в здании, также суммируется в этот показатель. Для определенного типа оборудования применяется коэффициент надежности, расположенный в вышеуказанном своде правил.

Существуют различные типы особых нагрузок, которые также необходимо учитывать при проектировании. Это сейсмические, вибрационные, взрывные и прочие.

Снеговая нагрузка определяется по формуле:

где ce – коэффициент сноса снега, равный 0,85;

ct – термический коэффициент, равный 0,8;

m – переходный коэффициент, для зданий в плане менее 100 м принимаемый по таблице Г вышеуказанного СП;

St – вес покрова снега на 1 м2. Принимается по таблице 10.1, в зависимости от снегового района.

Показатели временных нагрузок суммируются с постоянными и получается количественный показатель общей нагрузки здания на фундамент. Это число используется для расчета нагрузки на одну свайную колонну и сравнения предела прочности. Для удобства расчета и наглядности примера примем временные нагрузки Мвр = 29 т, что в сумме с постоянными даст Мобщ = 250 т.

Посмотрите видео, как правильно рассчитать нагрузку на основание.

Определение несущей способности сваи

Геометрические параметры сваи и предел прочности это взаимосвязанные величины. В данном примере, нагрузка на один метр фундамента будет составлять 250/20 = 12,5 тонн.

Расчет предела предела нагрузки на отдельно взятой буронабивной сваи ведут по формуле:

где F – предел несущей способности; R – относительное сопротивление грунта, пример расчета которого находится в СНиП 2.02.01-83*; А – площадь сечения сваи; Eycf, fi и hi – коэффициенты из вышеуказанного СНиП; y – периметр сечения свайного столба, разделенный на длину.

Посмотрите видео, как проверить несущую способность сваи с помощью профессионального оборудования.

Для сваи полутораметровой длины диаметром 0,4 метра несущая способность будет равняться 24,7 тонны, что позволяет увеличить шаг свайных колонн до 1,5 метров. В таком случае нагрузка на сваю будет составлять 18, 75 тонн, что оставляет довольно большой запас прочности. Изменением геометрических характеристик, а также шага свайных колонн регулируется несущая способность. Данная таблица, представленная ниже, показывает зависимость несущей способности полутораметровой сваи от диаметра:

Существует масса сервисов, позволяющих провести расчет несущей способности сваи онлайн. Пользоваться следует только проверенными порталами, с хорошими отзывами.

Важно не превышать допустимую нагрузку на сваю и оставлять запас прочности – немногие сервисы умеют планировать распределение нагрузки, поэтому следует обратить внимание на алгоритм расчета.