РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И УСТРОЙСТВУ БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ, ИЗГОТАВЛИВАЕМЫХ С ПРИМЕНЕНИЕМ МНОГОСЕКЦИОННОГО ВИБРОСЕРДЕЧНИКА

Настоящие Рекомендации разработаны впервые и содержат основные положения по проектированию и устройству буронабивных полых свай.

Изготовление полых свай с применением вибросердечника позволяет по сравнению с буронабивными сваями сплошного сечения до 40% сократить расход бетона, повысить качество и несущую способность свай.

Рекомендации разработаны ВНИИ гидромеханизации, санитарно-технических и специальных строительных работ (канд. техн. наук В.И.Берман, инж. И.В.Михайленко), НИИ оснований и подземных сооружений им. Н.М.Герсеванова (кандидат техн. наук Б.В.Бахолдин), при участии треста "Укрбурвод" (С.С.Шевандин, Г.Д.Шпигель, Р.А.Ярощук), под редакцией канд. техн. наук В.И.Бермана.

Рекомендации одобрены секциями Научно-технических советов ВНИИГС и НИИОСП.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие Рекомендации распространяются на проектирование и устройство в устойчивых грунтах, способных удерживать стенки скважин от обрушения, набивных полых свай. Разработаны в развитие главы СНиП 2.02.03-85 "Свайные фундаменты. Нормы проектирования" и СНиП 3.02.01-83* "Основания и фундаменты", СНиП 2.03.01-84** "Бетонные и железобетонные конструкции", СНиП III-15-76*** "Бетонные и железобетонные конструкции монолитные. Правила производства и приемки работ".

________________

* На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют СНиП 3.02.01-87, здесь и далее по тексту.

** На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют СНиП 52-01-03, здесь и далее по тексту.

*** На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют СНиП 3.03.01-87. - Примечания изготовителя базы данных.      

1.2. Буронабивные полые сваи предназначены для значительного снижения материалоемкости и увеличения несущей способности по сравнению с набивными сваями сплошного поперечного сечения. Набивные полые сваи позволяют сблизить несущую способность сваи по материалу и по грунту основания. Их применение наиболее эффективно при действии горизонтальных или выдергивающих нагрузок.

1.3. Изготовление буронабивных полых свай выполняют с помощью навесного оборудования - многосекционного вибросердечника, базовой машиной для которого служит подъемный кран грузоподъемностью не менее 25 т, а также специального бункера-центратора.

1.4. Для изготовления свай с помощью вибросердечника применяют малоподвижные бетонные смеси с осадкой конуса 1-3 см на щебне фракцией не более 20 мм.

1.5. Формирование буронабивных полых свай производят непосредственно в скважине дифференцированным виброуплотнением бетонной смеси.

2. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУИРОВАНИЯ БУРОНАБИВНЫХ ПОЛЫХ СВАЙ И СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

2.1. Диаметр буронабивных полых свай следует принимать равным не менее 600 мм. Наибольшая длина полости равна длине рабочей части вибросердечника.

Примечание: Длину рабочей части вибросердечника принимают на 0,6 м меньше длины образующей его корпуса, что обусловлено центрированием вибросердечника в верхней части.

2.2. Пята и голова сваи должны иметь сплошное поперечное сечение на высоту не менее 0,5 м - для свай диаметром до 0,8 м и на высоту, равную 0,7 диаметра сваи, при диаметре сваи более 0,8 м (рис.1а).

Рис.1. Типы набивных полых свай:

1 - малоподвижная бетонная смесь; 2 - литая бетонная смесь или малоподвижная бетонная смесь, уплотненная глубинными вибраторами

2.3. Толщина стенок ствола набивных полых свай должна быть не менее 120 мм - для свай диаметром до 700 мм, 150 мм - для свай диаметром до 1 м и 200 мм - для свай диаметром более 1 м.

2.4. При превышении длины сваи более чем на 1,5 м длины полости, часть ствола сваи сплошного поперечного сечения, расположенного на 1,5 м ниже основания полости, должна быть выполнена из бетонной смеси в соответствии с рис.1в.

2.5. Для буронабивных полых свай, изготавливаемых из малоподвижной бетонной смеси с уширенной пятой диаметром до 1,6 м отметка нижнего торца полости не должна быть ниже отметки начала уширения (рис.1б). При диаметре уширения более 1,6 м оно должно быть заполнено бетоном литой консистенции или малоподвижной бетонной смесью, уплотненной глубинными вибраторами, а ствол изготавливают из малоподвижной бетонной смеси, при этом нижний торец полости должен быть на 1,5 м выше начала уширения. Устройство уширения для набивных полых свай в песчаных грунтах следует выполнять в соответствии с рис.1г.

2.6. Нижний конец свай без уширений необходимо заглублять в несущий слой не менее чем на 1 м, а с уширениями - не менее чем на диаметр уширенной пяты.

2.7. Армирование набивных полых свай выполняют по расчету и назначают конструктивно. Конструктивное армирование в однородных устойчивых грунтах допускается выполнять только в верхней части висячих свай на глубину, равную трем диаметрам свай.

2.8. Набивные полые сваи армируют сварными пространственными каркасами. Продольная рабочая арматура должна быть равномерно распределена по длине окружности. Количество стержней должно быть не менее 6, а диаметр не менее 14 мм. Расстояние между продольными стержнями должно быть не менее 40 см. Продольные стержни следует преимущественно применять из арматуры класса АIII. Допускается также их применение из арматуры класса АII и АI.

2.9. Арматурные каркасы должны иметь фиксирующие элементы, обеспечивающие требуемую толщину защитного слоя бетона как с наружной, так и c внутренней стороны (рис.2).

Рис.2. Фрагмент арматурного каркаса набивной полой сваи:

1 - рабочая арматура; 2 - поперечная арматура; 3 - фиксаторы переменной ширины; 4 - фиксаторы постоянной ширины; 5 - контур вибросердечника

Фиксирующие элементы приваривают к рабочим стержням арматуры не менее трех в одном уровне под углом 120° в плане с шагом 2 м по высоте.

Фиксирующие элементы должны иметь плавное очертание. Их следует выполнять из арматуры 12 AI.

Фиксирующие элементы, обеспечивающие наружный защитный слой бетона, имеют постоянную ширину, а внутренние - переменную, в зависимости от их расположения по высоте и от угла наклона образующей поверхности вибросердечника.

2.10. Толщина защитного слоя бетона с наружной стороны должна быть не менее 70 мм, а с внутренней стороны - не менее 30 мм.

2.11. При наличии монолитного ростверка, высота которого не менее высоты верхнего торца набивной полой сваи, принимаемого в соответствии с п.2.2, ствол сваи может быть предусмотрен лишь до уровня бетонной подготовки под ростверк, а арматура выступать над поверхностью бетонной подготовки на величину, достаточную для ее анкерования в ростверке. При этом полость сваи должна быть перекрыта в соответствии с требованиями, изложенными в п.2.13.

2.12. При целесообразности изготовления головы сваи одновременно с изготовлением ствола полость сваи должна быть перекрыта в соответствии с п.2.13. Голова сваи должна быть из бетона литой консистенции требуемой марки и иметь высоту в соответствии с требованиями, изложенными в п.2.2.

2.13. Полость сваи должна быть перекрыта арматурной сеткой с ячейкой 50 мм, привариваемой в двух диаметрально противоположных точках к рабочей арматуре. Арматурная сетка должна быть накрыта рубероидом, диаметр которого на 20 мм превышает диаметр полости в уровне перекрытия.

3. РАСЧЕТ НАБИВНЫХ ПОЛЫХ СВАЙ

3.1. Несущую способность набивных полых свай следует принимать по наименьшему из двух значений, полученных при расчете:

а) по сопротивлению материала ствола в соответствии с требованиями главы СНиП 2.03.01-84 "Бетонные и железобетонные конструкции" и пп.3.2-3.6;

б) по сопротивлению грунта основания сваи в соответствии с требованиями главы СНиП 2.02.03-85 "Свайные фундаменты" и п.3.7. Контрольные статические испытания свай, как правило, обязательны.

3.2. Расчетную продольную нагрузку , допускаемую на буронабивные полые сваи по сопротивлению материала неармированного ствола, следует определять из условия

,                                                      (3.1)

где - коэффициент, учитывающий особенности способа изготовления набивных полых свай, принимаемый равным 0,9;

- коэффициент условия работы бетона, учитывающий длительность действия нагрузки, бетонирование в вертикальном положении, толщину стенки ствола и отсутствие армирования, принимаемый равным 0,585;

- расчетное сопротивление бетона, МПа, принимаемое по табл.13 главы СНиП 2.03.01-84;

- площадь всего бетона поперечного сечения ствола сваи, см;

- коэффициент, учитывающий случайный эксцентриситет продольного усилия, принимаемый равным 0,933.

3.3. Расчетную продольную нагрузку, допускаемую на набивные полые сваи,

- по сопротивлению материала армированного ствола следует определять из условия

,                    (3.2)

при этом величину относительной площади сжатой зоны бетона следует определять по формуле

,                                                   (3.3)

где - случайный эксцентриситет приложения продольной силы, принимаемый равным , м;

- диаметр ствола сваи, см;

- полусумма внутреннего и наружного радиусов, см;

- радиус окружности, проходящей через центры тяжести стержней арматуры, см;

- площадь сечения всей продольной арматуры, см;

- коэффициент, определяемый по формуле

,                                                                 (3.4)

     
здесь принимается равным

     
                                                                 (3.5)

, - расчетное сопротивление арматуры соответственно сжатию и растяжению, МПа, принимаемое до табл.22 главы СНиП 2.03.01-84;

- расстояние от равнодействующей в арматуре растянутой до центра тяжести сечения, определяемое по формуле

,                                                      (3.6)

     
но принимаемое не более .

Если вычисленное по формуле (3.4) значение 0, то в условие (3.2) подставляются 0 и значение , полученное по формуле (3.3) при 0.

Примечание. Несущая способность буронабивных полых свай диаметром 700, 800 и 1000 мм, определенная в соответствии с пп.3.2 и 3.3, в зависимости от класса бетона по прочности и класса арматуры, а также от процента армирования приведена в Приложении 1.

3.4. Расчет набивных полых свай как изгибаемых элементов должен производиться по формуле (3.2), в которую вместо подставляют значение изгибающего момента . При этом в формуле (3.3) принимают 0.

Если полученное из расчета по формуле (3.3) 0,15, в условие (3.2) подставляется значение , определяемое по формуле

,                                                        (3.7)

при этом значение и определяется по формулам (3.4) и (3.6), принимая 0,15.