МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА В РАЙОНАХ УРАЛА
И ЗАПАДНОЙ СИБИРИ СССР

Уфимский научно-исследовательский и конструкторский
институт промышленного строительства
(Уфимский НИИпромстрой)

РЕКОМЕНДАЦИИ
по проектированию и устройству свайных фундаментов с погружением свай до заданной отметки

Уфа 1988

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

Институтом НИИпромстрой разработана методика выбора глубины погружения свай, при которой резко сокращается (или полностью упраздняется) недобивка свай и последующая их срубка. В 1976 г. был составлен ведомственный нормативный документ - "Инструкция по применению свайных фундаментов с погружением свай до заданной отметки" ВСН-29-76 Минпромстроя СССР, которая внедрялась в организациях Минпромстроя СССР. За истекший период накоплен значительный опыт использования методики, изложенной в этом документе, составлены программы для расчетов на ЭВМ. Настоящие Рекомендации учитывают этот опыт и представляют переработанный вариант упомянутой Инструкции.

Расчеты, приводимые в настоящих Рекомендациях, должны выполняться на ЭВМ. Программа таких расчетов НЖПС (для ЭВМ EC-1022) передается на договорной основе.

Рекомендации составлены специалистами лаборатории механики грунтов и отдела механизации и автоматизации Рыжковым И.Б., Еникеевым А.Х. (разделы 5-7), Еникеевым В.М., Бурангуловым Р.И., Норшаяном А.В. и др. Общая редакция Рыжкова И.Б. Рекомендованы к изданию секцией ученого совета Уфимского НИИпромстроя (протокол № 3 от 8.12.87 г.).

1. ОБЩИЕ положения

1.1. Настоящие Рекомендации предназначены для проектирования и возведения свайных фундаментов объектов массового строительства в наиболее типичных для объектов Минуралсибстроя СССР грунтовых условиях: пылевато-глинистые и песчаные грунты с любим характером напластования, но не обладающие особыми свойствами (просадочностью, набухаемостью, засоленностью и проч.), отсутствие вечной мерзлоты, крупных валунов или других каменистых включений. В упомянутых особых грунтовых условиях применение Рекомендаций не исключается, но требует использования дополнительных нормативных или рекомендательных документов, регламентирующих строительство в таких условиях.

1.2. Сокращение отходов железобетона при забивке свай рекомендуется достигать за счет обоснованного выбора глубин их погружения, учитывающего мощность имеющегося сваебойного оборудования и прочность свай, а также за счет более эффективного контроля за точностью забивки.

1.3. В зависимости от конкретных условий и особенностей проектируемых зданий или сооружений длина свай может приниматься:

1) путем установления точной глубины погружения свай, унификации этой глубины в пределах всего фундамента или отдельных его участков и обеспечения условий, при которых сваи погружаются до заданной отметки с точностью, исключающей необходимость срубки: отказы в этом случае служат лишь средством выявления опасных для сооружения ослабленных участков основания, пропущенных при инженерных изысканиях.

2) традиционно, когда строго регламентируется отказ свай при забивке (или добивке), а точность достижения проектной глубины является второстепенным фактором, и недобивка до 0,5 м считается допустимой. Сваи, не достигшие проектной отметки, срубаются до требуемого уровня.

Решение о целесообразности названных способов рекомендуется принимать в соответствии с разделом 3 настоящих Рекомендаций.

Снижение материалоемкости свайных фундаментов в настоящих Рекомендациях предлагается достигать путем применения первого способа во всех случаях, где он аффективен, и минимизаций отходов железобетона в случаях, когда необходимо принимать второй способ.

Примечание. Первый способ в дальнейшем именуется "погружение свай до заданной отметки, второй способ - погружение свай до заданного отказа".

1.4. Для выполнения расчетов составлена программа НИИПС для ЭВМ EC-1022 (языки ПЛ-1, ФОРТРАН), которая должна использоваться совместно с данными Рекомендациями.

2. ТРЕБОВАНИЯ К ИЗЫСКАНИЯМ

2.1. Объем и состав изыскательских работ для объектов, проектируемых на свайных фундаментах с уменьшенным объемом недобивки свай (или с его полным исключением), должны гарантировать повышенную подробность оценки изменчивости свойств грунтов (в плане и по глубине). Для этого рекомендуется повышать долю скоростных методов определения сопротивлений свай (экспресс-методов) и соответственно увеличивать число точек обследования площадки. В качестве основного экспресс-метода рекомендуется использовать статическое зондирование высокопроизводительными установками типа С-832М. Рекомендуемые объемы зондирования приведены в рекомендуемом приложении.

2.2. Точки зондирования должны равномерно охватывать всю территорию проектируемого здания или сооружения. При выявлении повышенной неоднородности грунта "сетку" точек зондирования следует сгущать по всей обследуемой территории. Частота расположения точек зондирования в плане зависит от сложности грунтовых условий и в среднем должна приниматься из расчета 1 точка на 50... 100 м. При групповом расположении объектов рекомендуется равномерное размещение точек зондирования по всей площадке, охватывая как территорию зданий, так и промежуточные зоны.

2.3. При выполнении зондирования и расчетах несущей способности свай следует пользоваться существующими нормативными и рекомендательными документами, проводя дополнительные расчеты в соответствии с настоящими Рекомендациями.

3. ОЦЕНКА ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ФУНДАМЕНТОВ С ПОГРУЖЕНИЕМ СВАЙ ДО ЗАДАННОЙ ОТМЕТКИ

3.1. Целесообразность применения свайных фундаментов с погружением свай до заданной отметки рекомендуется оценивать на стадии проектирования, опираясь на данные изыскания и сведения об имеющихся сваепогружающих механизмах.

3.2 Оценка технико-экономической целесообразности применения свайных фундаментов с погружением свай до заданной отметки может проводиться путем специальных расчетов или без таковых на основании анализа инженерно-геологических разрезов и особенностей проектируемых сооружений. Методику такой оценки рекомендуется принимать на основании пп.3.3...3.5.

3.3. Решение о нецелесообразности забивки свай до заданной отметки можно принимать без специальных расчетов при наличии в рассматриваемом диапазоне глубин четко выраженного несущего слоя в виде пласта крупнообломочных или скальных пород с неровной или наклонной кровлей. В этом случае забивка свай должна вестись до заданного отказа, а недобитые части свай должны срубаться.

3.4. Забивка свай на необходимую глубину обеспечивается при соблюдении следующих требований:

- отказ свай S при выбранном молота на участке с наиболее прочными грунтами ожидается не менее заранее установленной величины S₀. Для объектов массового строительства рекомендуется принимать S₀ = 0,5 см;

- число ударов выбранного молота не превышает критического значения, устанавливаемого в зависимости от ударной стойкости выбранных свай, методика проверки этих условий приведена в разделе 4.

3.5. В случаях, не охваченных в п.3.2, рекомендуется производить упрощенную количественную оценку материалоемкости следующих двух вариантов фундаментов:

1) сваи погружены на различную глубину до заданной одинакового отказа (в предположении, что этот отказ соответствует нечерпанию погружающей способности молота), недопогруженные части свай срубаются;

2) сваи погружаются на одинаковую глубину, соответствующую минимальному заглублению свай в первом варианте, так что срубка сваи исключается.

Оценку целесообразности этих вариантов рекомендуется производить по данным зондирования, пользуясь упрощенным критерием, приведенным в п.3.6.

3.6. Материалоемкость кустового или ленточного фундамента с погружением свай до заданной отметки следует считать ниже материалоемкости фундамента с погружением свай до отказа, если выполняется следующее условие:

где Fu.n -среднее (нормативное) сопротивление свай в кН с глубиной погружения h в м;

h - рассматриваемая глубина погружения свай, условно принимаемая за глубину, соответствующую второму варианту в п.3.5;

 - величина, отражающая интенсивность нарастания среднего предельного сопротивления сваи с ростом глубины в м/кН (в практических расчетах удобно принимать изменчивость F_u.n. в интервале от h до h+1 м);

V - величина, принимаемая при низком ростверке равной 0,8, для остальных свайных конструкций - 0,6.

3.7. Оценку трудоемкости свайных работ следует производить, принимая приближенно трудозатраты на срубку каждой сваи и удаление ее обломков равными затратам на ее забивку. Доля свай, подвергающихся срубке, в таких расчетах может приниматься равной 70% от общего их числа.

3.8. Число участков, в пределах которых принимается единая глубина погружения свай, должно выбираться таким образом, чтобы на каждом участке коэффициент вариации предельных сопротивлений свай не превышал 0,3.

3.9. Вопрос о применении свайных фундаментов с погружением свай до заданной отметки должен решаться совместно с вопросом о целесообразности тех или иных свайных конструкций. Рекомендуется применение фундаментов с погружением свай до заданной отметки для зданий на сваях-колоннах, при безростверковых свайных фундаментах, при односвайных фундаментах, в которых срезка свай вызывает затруднения (комбинированных свайных фундаментах и проч.).

4. ВЫБОР ГЛУБИНЫ ПОГРУЖЕНИЯ СВАЙ

4.1. При проектировании фундаментов с погружением свай до заданной отметки должны соблюдаться следующие условия:

где F - расчетная нагрузка, допускаемая на сваю;

N - расчетная нагрузка, передаваемая на сваю;

S_mi - минимальный отказ свай при забивке их в пределах строительной площадки при выбранном молоте;

S₀ - отказ, условно соответствующий оптимальному использованию мощности молота, принимаемый равным 0,5 см;

n_тр - ожидаемое число ударов выбранного молота, требуемое для погружения сваи до заданной отметки;

n_доп - допустимое число ударов того же молота, не вызывающее разрушение сваи данного типа. Все расчеты, связанные с проверкой указанных условий, должны проводиться для всех возможных вариантов заглубления свай.

4.2. При проектировании свай, воспринимающих горизонтальные иди выдергивающие нагрузки, а также при необходимости оценки осадок свайных фундаментов, указанные условия остаются неизменными, но производятся дополнительные расчеты в соответствия с требованиями СНиП 2.02.03-85.

4.3. Глубина погружения, для которой проверяются указанные условия, принимается в зависимости от варианта расположения концов свай:

- при погружении свай до заданной отметки, равной h - глубине забивки свай;

- при погружении до заданного отказа, равного h + Δ, где Δ - ожидаемая разность между наибольшей и наименьшей глубиной забивки, определяется по формуле

где σ - стандартное отклонение предельных сопротивлений свай в кН на глубине h в м;

 - то же, что и в формуле (1).

4.4. Расчетная нагрузка» допускаемая на сваю F , определяется для каждого участка, принимаемого в соответствии с п.3.8, на основании статического анализа частных значений предельных сопротивлений свай на этом участке. В качестве частных значений предельных сопротивлений могут использоваться приближенные значения, получаемые по данным зондирования и уточняемые путем введения в них соответствующих поправок. Расчет следует вести по формуле

где γ_с - коэффициент условий работы, для свай, работающих на вдавливание, γ_c = 1, в случае выдергивающих нагрузок γ_с =0,6 при глубине забивки менее 4 м и γ_с - 0,8 при большей глубине (кроме опор линий электропередач, для которых СНиП 2.02.03-85 установлены особые значения);

F_u.n - нормативное значение предельных сопротивлений свай по данным зондирования;

γ_д - коэффициент надежности по грунту определяется по данным зондирования в соответствии со СНиП 2.02.03-85;

γ_к - коэффициент надежности метода определения F_un рекомендуется устанавливать по результатам сопоставления на ключевых участках изучаемой площадки предельных сопротивлений сваи по данным зондирования F_зi статических испытаний натурных свай в тех же точках F_ui.

При отсутствии статических испытаний следует принимать γ_к = 1.35.

4.5. Возможность погружения свай имеющимися средствами рекомендуется оценивать, ориентируясь на наибольшие возможные сопротивления этих свай в пределах изучаемой площадки F_mах.

Величина Fmа определяется по формуле

где F_u.n - то же, что и в формуле (4);

 - коэффициент условий работы, учитывающий отсутствие отдыха свай, принимаемый для пылевато-глинистых грунтов равным 0,7, для несвязных грунтов 0,8;

 - коэффициент, отражающий неоднородность грунта, принимаемый равным

 - то же, что и в формуле (4);

 - коэффициент, учитывающий способ определения F_un , принимаемый равным

 - то же, что и в формуле (6).

Примечание. При оценке возможности погружения свай в грунты, прочность которых может снижаться в процессе эксплуатации (из-за замачивания и проч.), F_max следует определять, ориентируясь на прочность грунта в момент забивки сваи.

4.6. Молот для погружения свай рекомендуется выбирать таким образом, чтобы отказы свай при забивке на участках с наиболее прочными грунтами были не менее 0,5 см в соответствии с условием (3). Отказ S_min рекомендуется определять по динамической формуле СНиП 2.02.03-85, подставляя в нее F_max, вычисленное по данным зондирования. По этой же формуле должен вычисляться и отказ S₀.

Расчет необходимо производить для всего диапазона возможных глубин погружения с шагом 1 м (например, для глубин 3, 4, 5,... 10, ...15 м).

4.7. Количество ударов молота, необходимое для забивки свай на намеченную глубину n_тр, рекомендуется определять по данным зондирования, используя динамические формулы СНиП 2.02.03-85.

4.8. Допустимое число ударов, не вызывающее разрушения свай, n_доп следует определять в зависимости от параметров свай (класс по прочности на сжатие бетона, армирование, возраст) и параметров сваебойного оборудования (масса ударной части молота, его тип, толщина прокладки). Определение n_доп производится по табл.1, в которой параметры сваи характеризуются обобщенной величиной σ_у - условным расчетным напряжением в голове сваи при ударе молотом

где m_t - коэффициент, учитывающий "возраст сваи", т.е. продолжительность времени между извлечением сваи из пропарочной камеры и забивкой, принимается равным:

m_б - коэффициент, учитывающий вид заполнителя бетона:

m_а - коэффициент, зависящий от наличия поперечной арматуры:

при наличии поперечной арматуры - 1,0;

без поперечной арматуры - 0,8;

R_б - класс прочности на сжатие бетона в МПа.

4.9. Если при использовании стандартных свай не соблюдается условие (4), следует применить мероприятия повышающие ударную стойкость свай (повышение класса прочности на сжатие бетона, изменение армирования и проч.) или облегчающие их погружение (лидирные скважины, полимерные или водяные рубашки и проч.). В ответственных случаях целесообразность этих мероприятий следует проверять пробной забивкой свай. При недостаточной эффективности упомянутых мероприятий рекомендуется принимать меньшую длину свай, увеличивая их число

Таблица 1

Примечание. Приводимые величины соответствуют прокладкам, выдержавшим не более 1000 ударов.

5. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПОГРУЖЕНИЯ СВАЙ.

5.1. Выбор молота для забивки свай рекомендуется производить по максимальному их предельному сопротивлению в пределах строительной площадки, которое следует определять по данным статического зондирования. Приемлемым рекомендуется считать молот, при котором соблюдается условие (3) раздела 4.

5.2. Для забивки свай до заданной отметки без срубки голов следует использовать те же копры, которые применяются и при забивке до заданного отказа.

5.3. При выборе копра для конкретных условий необходимо руководствоваться параметрами сваи (длина, сечение, масса), молота (масса, габариты) и копра (грузоподъемность, полезная высота мачты, возможность навески выбранного молота).

5.4. Копер следует выбирать в зависимости от принятого молота, длины сваи по [2] и других характеристик по таблице 2 и 3.

Таблица 2.

Примечание: Марки копровых установок в скобках менее предпочтительны.

Таблица 3.

5.5. Из выбранных согласно п.5.4 копров необходимо принять один по технико-экономическому сравнению по приведенным удельным затратам.

5.6. Приведенные удельные затраты П_i определяются по формуле

П_i = C_i + K_i·E_i

где C_i - себестоимость единицы свайных работ, которая определяется как сумма прямых затрат и накладных расходов;

K_i - удельные капитальные вложения;

Е_н - нормативный коэффициент эффективности, равный 0,12.

При дальности перевозки копров около 10 км П_i следует определять по графику, приведенному на рисунке.

6. ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ РАБОТ

6.1. Устройство свайных фундаментов должно осуществляться по проекту производства работ (ППР), включающему: данные о расположении в зоне производства работ существующих подземных и надземных сооружений, электрокабелей с указанием глубины их прокладки, линий электропередач и мероприятия по их защите; перечень оборудования; последовательность и график выполнения работ; мероприятия по обеспечению техники безопасности (СНиП 3.02.01-83; СНиП III-4-80).

Зависимость приведенных удельных затрат П_i на погружение 1 м³ сваи от общего объема погруженных свай при дальности перебазировки копров около 10 км

Для получения полных данных, требующих при составлении чертежей свайного фундамента, строительная организация, осуществляющая возведение свайного фундамента, при необходимости выполняет в соответствии с техническим заданием (программой) подрядные работы, связанные с испытанием свай динамической или статической нагрузками.

Проект производства работ должен включать рабочие чертежи дополнительной оснастки, необходимой для производства свайных работ (специальные наголовники, добойники, эстакады, подмости, страховочные приспособления и т.д.), подъездных путей, площадок складирования, временных сооружений, путей движения транспорта, электроосвещения и т.д.

Допускается для отдельных простых объектов небольшой площади вместо ППР ограничиться описанием технологии производства свайных работ.

6.2. Основным работам по устройству свайных фундаментов должны предшествовать подготовительные работы:

- геодезическая разбивка сооружения на местности (привязка сооружения);

- подготовка площадки;

- завоз и складирование свай;

- разбивка свайного поля;

- проверка заводских паспортов на сваи и соответствия маркировки на них действительным размерам;

- раскладка свай;

- разметка свай (если это необходимо для производства динамических испытаний свай).

Технология выполнения основных подготовительных работ приведена в [1].

7. ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ПОГРУЖЕНИЯ СВАЙ

7.1. Погружение свай с заданной в проекте точностью выполняется по традиционной технологии с обеспечением жесткого контроля за положением свай во время всего процесса забивки: в момент установки сваи на точку забивки, обеспечение вертикальности сваи при установке и во время забивки, обеспечение соосности сваи и молота, приборный контроль за уровнем погружения.

7.2. В зависимости от требований к точности погружения свай в плане рекомендуется применять следующие способы забивки свай;

- погружение свай без направляющих устройств;

- погружением свай с помощью металлических кондукторов;

- погружением свай в отверстия бетонных и железобетонных кондукторов-элементов сооружения.

Точность забивки свай в плане, обеспечиваемой каждым способом, приведена в табл.4 (при нормативной точности ±6 см).

Таблица 4

7.3. погружение сваи с заданной точностью в плане достигается при соблюдении следующих основных требований:

- установка сваи на точку забивки с точностью ± I см;

- выверка вертикальности сваи перед забивкой, забивка сваи на глубину 0,5 м и повторная выверка вертикальности сваи;,

- обеспечение соосности системы молот-свая в процессе забивки на всю глубину;

- использование свай с тупым нижним концом.

Подробная технология работ, используемые приспособления и приборы приведены в[1].

7.4. Контроль проектного уровня забивки следует производить с помощью визирок, по маячным сваям, с помощью нивелиров и уровнемеров. Первые два способа обеспечивают, при определенном навыке экипажа копра, точность забивки сваи ± 4 см от проектной отметки, с помощью приборов ±2 си. Необходимо иметь в виду, что дизель-молот после прекращения подачи топлива производит 1 - 3 удара по свае в зависимости от его технического состояния. Поэтому подачу топлива следует прекращать заранее, иначе перебив сваи в слабых грунтах может составить 10 см и более. Технология контроля приведена в [1].

Таблица 5

Примечания: 1. Число свай, имеющих максимально допустимые отклонения от проектного положения, не должно превышать при ленточном расположении 25 % от общего числа свай. Вопрос об использовании свай с отклонениями выше допустимых устанавливается проектной организацией.

2. d - диаметр круглой, сторона квадратной или меньшая сторона прямоугольной сваи.

7.5. В процессе погружения свай мастером должна вестись документация согласно СНиП 3.02.01-83. Особое внимание следует обратить на определение остаточного отказа в конце погружения сваи. Отклонение величины контрольного отказа от фактической, полученной при динамических испытаниях, не должна быть более -20 %. Технология, приборы и оборудование для определения остаточного отказа сваи приведены в [1].

7.6. Отклонения забитых свай от проектного положения не должны превышать величин, приведенных в табл.5 (отклонения в плане по СНиП 3.02.01-83) и табл.6 (отклонения от проектной отметки) или величин указанных в проекте при соответствующем обосновании.

Таблица 6

7.7. Приемка работ по устройству свайных фундаментов производится согласно документации по СНиП 3.02.01-83.

ПРИЛОЖЕНИЕ
Рекомендуемое
Рекомендуемые объемы статического зондирования в зависимости от сложности инженерно-геологических условий

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Рекомендации по технологии свайных работ с обеспечением заданной точности забивки свай. - Уфа: НИИпромстрой, 1987. - 72 с.

2. Суровов А.В., Левинзон А.Л. Машины для свайных работ. - 2-е изд. - М.: Стройиздат, 1982. - 152 с.