Данная статья является обзорной и поможет специалистам с малым опытом проектирования разобраться с основными требованиями, предъявляемыми к свайным фундаментам.
В соответствии с п. 6.1 СП 24.13330.2021 по способу заглубления в грунт различают следующие виды свай:
- забивные и вдавливаемые (далее - забивные) или опускаемые железобетонные, деревянные и стальные предварительно изготовленные, погружаемые в грунт за счет вытеснения, а также путем установки в лидерные скважины с помощью молотов, вибропогружателей, вибровдавливающих, виброударных и вдавливающих устройств, а также железобетонные круглые полые сваи диаметром до 0,8 м, заглубляемые вибропогружателями без выемки или с частичной выемкой грунта и не заполняемые бетонной смесью (ГОСТ 19804);
- железобетонные сваи-оболочки диаметром более 0,8 м, погружаемые вибропогружателями с выемкой грунта из их полости и заполняемые частично или полностью бетонной смесью, полые сваи из металлических или композитных труб, погружаемые с открытым нижним концом без выемки грунта;
- набивные бетонные и железобетонные, устраиваемые в грунте путем укладки бетонной смеси в скважины, образованные в результате принудительного вытеснения - отжатия грунта;
- буровые железобетонные, устраиваемые в грунте путем заполнения пробуренных скважин бетонной смесью или установки в них предварительно изготовленных железобетонных элементов;
- винтовые сваи, состоящие как минимум из одной металлической винтовой лопасти (спирали) и трубчатого металлического ствола со значительно меньшей по сравнению с лопастью площадью поперечного сечения, погружаемые в грунт путем ее завинчивания в сочетании с регулируемым вдавливанием с лидерными скважинами или без них.
Согласно п. 6.2 СП 24.13330.2021 по условиям взаимодействия с грунтом сваи следует подразделять на:
- сваи-стойки;
- висячие (сваи трения).
К сваям-стойкам следует относить сваи всех видов, заглубленные в скальные грунты (ГОСТ 25100) и (или) прорезающие их, а также забивные сваи, опирающиеся на слабодеформируемые грунты.
К висячим сваям (сваям трения) следует относить сваи всех видов, опирающиеся на деформируемые грунты и передающие нагрузку на основание боковой поверхностью и нижним концом.
Основные требования к расположению свай регламентирует п. 8.13 СП 24.13330.2021.
Расстояние между осями висячих забивных и вдавливаемых свай в плоскости их нижних концов должно быть не менее 3d (где d - диаметр круглого или сторона квадратного, или большая сторона прямоугольного поперечного сечения ствола сваи), а свай-стоек - не менее 1,5d.
Расстояние в свету между стволами буровых, набивных свай и свай-оболочек, а также между скважинами свай-столбов (кроме случаев применения буросекущихся и бурокасательных свай, для которых расстояние между сваями не регламентируется) должно быть не менее 1,0 м, а расстояние между буроинъекционными сваями в осях - не менее трех их диаметров; расстояние в свету между уширениями или лопастями винтовых свай при устройстве их в твердых и полутвердых глинистых грунтах - 0,5 м, в других дисперсных грунтах - 1,0 м.
Расстояние между наклонными или между наклонными и вертикальными сваями в уровне подошвы ростверка следует принимать исходя из конструктивных особенностей фундаментов и обеспечения их надежности заглубления в грунт, армирования и бетонирования ростверка.
Основные требования к заглублению свай регламентирует п. 8.14 СП 24.13330.2021.
Выбор длины свай должен производиться в зависимости от грунтовых условий строительной площадки, уровня расположения подошвы ростверка с учетом возможностей имеющегося оборудования для устройства свайных фундаментов.
Нижний конец свай, как правило, следует заглублять в прочные грунты, прорезая более слабые напластования грунтов, при этом заглубление забивных свай в грунты, принятые за основание, должно быть: в крупнообломочные, гравелистые, крупные песчаные и глинистые грунты с показателем текучести IL≤0,1 - не менее 0,5 м, а в другие дисперсные грунты - не менее 1,0 м.
Опирание нижних концов буровых свай на рыхлые пески и глинистые грунты с показателем текучести IL>0,6 не рекомендуется и допускается лишь в исключительных случаях, когда иные варианты фундаментов технически нереализуемы. При этом следует предусматривать контрольные статические испытания свай по ГОСТ 5686.
Для контроля выбранной длины буровых и набивных свай и подтверждения принятых технических решений в проекте должны предусматриваться статические испытания свай.
Основные требования к расчетам свайных фундаментов регламентирует п. 7 СП 24.13330.2021.
В соответствии с п. 7.1.1 СП 24.13330.2021 расчет свайных фундаментов и их оснований должен быть выполнен в соответствии с ГОСТ 27751 по предельным состояниям:
первой группы:
- по прочности материала свай и свайных ростверков;
- по несущей способности (предельному сопротивлению) грунта основания свай;
- по потере общей устойчивости оснований свайных фундаментов, если на них передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций и др.), в том числе сейсмические, если сооружение расположено на откосе или вблизи него или если основание сложено крутопадающими слоями грунта. Этот расчет следует выполнять с учетом конструктивных мероприятий, предусмотренных для предотвращения смещения проектируемого фундамента;
второй группы:
- по осадкам оснований свай и свайных фундаментов от вертикальных нагрузок;
- по перемещениям свай совместно с грунтом оснований от действия горизонтальных нагрузок и моментов;
- по образованию или чрезмерному раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций свайных фундаментов.
Согласно п. 7.1.2 СП 24.13330.2021 в расчетах оснований свайных фундаментов следует учитывать совместное действие силовых факторов и неблагоприятных влияний внешней среды (например, влияние подземных вод и их режима на физико-механические свойства грунтов, промораживание грунта и др.) на весь период эксплуатации.
Сооружение и его основание должны рассматриваться совместно, т.е. должно учитываться взаимодействие сооружения со сжимаемым основанием.
Расчетная схема системы "сооружение - основание" или "фундамент - основание" должна выбираться с учетом наиболее существенных факторов, определяющих напряженное состояние и деформации основания и конструкций сооружения (статической схемы сооружения, особенностей его возведения, характера грунтовых напластований, свойств грунтов основания, возможности их изменения в процессе строительства и эксплуатации сооружения и т.д.). Рекомендуется учитывать пространственную работу конструкций, геометрическую и физическую нелинейность, анизотропность, пластические и реологические свойства материалов и грунтов, развитие областей пластических деформаций под фундаментом.
Свайные фундаменты должны рассчитываться с построением математических моделей, описывающих механическое поведение свайных фундаментов для предельных состояний первой или второй группы. Расчетная модель может представляться в аналитическом или численном виде. При проведении расчетов несущей способности и осадок одиночных свай предпочтение следует отдавать табулированным или аналитическим решениям, приведенным в настоящем своде правил. Расчеты большеразмерных свайных кустов и комбинированных свайно-плитных фундаментов (КСП) следует, преимущественно, проводить численно.
При проектировании свайных фундаментов следует учитывать жесткость ростверка и опирающихся на него конструкций, что должно отражаться в расчетной модели. При составлении расчетной модели должны также учитываться:
- грунтовые условия площадки строительства;
- гидрогеологический режим;
- температурный режим грунтов;
- особенности устройства свай;
- наличие шлама под нижним концом свай.
Основные требования к полевым испытаниям свай и грунтов регламентирует п. 7.3 СП 24.13330.2021.
В соответствии с п. 7.3.1 СП 24.13330.2021 несущая способность свай в полевых условиях может быть определена следующими методами:
- статическими и динамическими испытаниями свай;
- испытаниями грунтов эталонной сваей;
- испытаниями грунтов статическим зондированием.
Количество испытаний свай определяется проектом в зависимости от сложности грунтовых условий, величины нагрузок, передаваемых на основание и числа типоразмеров свай.
Для определения несущей способности свай по результатам полевых испытаний для каждого объекта строительства сооружений класса КС-3 и КС-2 рекомендуется проводить:
- статические испытания свай и свай-штампов - до 1% общего числа свай на объекте, но не менее трех для сооружений класса КС-2 и четырех - для сооружений класса КС-3;
- динамические испытания свай - до 2% общего числа свай на объекте, но не менее шести для сооружений класса КС-2 и девяти - для сооружений класса КС-3;
- испытания грунтов статическим зондированием - в соответствии с СП 446.1325800.
Несущая способность свай подтверждается одним или несколькими способами по выбору авторов проекта.
Итак, мы разобрали основные требования, предъявляемые к свайным фундаментам.
Проектируйте правильно!
Учитывайте основные требования на начальном этапе проектирования, чтобы не пришлось корректировать весь проект!
Сократите издержки и достигайте своих целей увереннее вместе с нами!
В нашем экспертном центре Вам всегда доступны:
- негосударственная экспертиза ПСД и РИИ или внесенных изменений (повторные экспертизы и экспертные сопровождения на различных стадиях проектирования и строительства), в том числе подготовленных с использованием ТИМ (ИЦММ и ЦИМ);
- содействие в подготовке и отстаивание позиции при подготовке задания на проектирование, оценка необходимости корректировки задания на проектирование;
- аудит ПСД и РИИ на стороне заказчика (при приемке) или перед направлением на государственную экспертизу, в том числе государственную экологическую экспертизу;
- консультирование и сопровождение в процессе подготовки проектно-сметной документации;
- информационно-консультационная поддержка при прохождение государственной экспертизы;
- разработка и согласование 9-го раздела (МОПБ) и СТУ по пожарной безопасности;
- оценка информационных моделей (ИЦММ и ЦИМ), разрабатываемых в составе проектной документации.