САМОРЕГУЛИРУЕМАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ

Некоммерческое партнерство
по содействию регламентации проектной деятельности (НПСРпроект)

ФУНДАМЕНТЫ СВАЙНЫЕ ИЗ ЗАБИВНЫХ СВАЙ

Общие положения проектирования с учетом особенностей
грунтов Красноярского края

Красноярск
2013

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения стандартов организаций - ГОСТ Р 1.4-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Стандарты организаций. Основные положения»

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН рабочей группой, состоящей из специалистов Сибирского федерального университета (СФУ) и Открытого акционерного общества Проектный, научно-исследовательский и конструкторский институт «Красноярский ПромстройНИИпроект» (ОАО «Красноярский ПромстройНИИпроект»)

2 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ решением общего собрания членов НПСРпроект от 08.07.2013 г., протокол № 2

3 В настоящем стандарте реализованы нормы Федерального закона от 30 декабря 2009 г. № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений»

4 ВЗАМЕН СТО 86621964-002-2011

Изменения к настоящему стандарту, пересмотр (замена) стандарта или его отмена принимаются решением общего собрания членов НПСРпроект, оформляются протоколом общего собрания членов НПСРпроект. Соответствующее уведомление направляется членам саморегулируемой организации по электронной почте. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте НПСРпроект в сети Интернет

ВНЕСЕНЫ ИЗМЕНЕНИЯ, утвержденные решением общего собрания членов НПСРпроект от 05.12.2013, протокол № 3, вступают в силу с 16.12.2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Настоящий Стандарт разработан в развитие и с учетом указаний СП 24.13330.2011, СП 45.13330.2012, СП 50-102-2003 и других нормативных документов, а также с учетом особенностей грунтовых условий Красноярского края и опыта проектирования, строительства и результатов исследования свайных фундаментов в Красноярском крае.

СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ

Дата введения 2013-07-19

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт организации (далее - Стандарт) распространяется на проектирование и строительство свайных фундаментов зданий и сооружений, возводимых в Красноярском крае, исключая районы распространения вечномерзлых грунтов.

1.2 Настоящий Стандарт может быть также применен в Хакасии, а также в других районах с аналогичными грунтовыми условиями при соответствующем обосновании.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 25100-95 Грунты. Классификация

ГОСТ 5686-94 Грунты. Методы полевых испытаний сваями

ГОСТ 19804-91 Сваи железобетонные. Технические условия

СП 24.13330.2011 «СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты»

СП 47.13330.2012 «СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения»

СП 45.13330.2012 «СНиП 3.02.01-87 Земляные сооружения, основания и фундаменты»

СП 22.13330.2011 «СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений»

СП 63.13330.2012 «СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения»

3 Термины и определения

В настоящем Стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 свайный фундамент: Фундамент из свай, объединённых сверху ростверком.

3.2 фундамент неглубокого заложения: Фундамент, устраиваемый в открытых траншеях или котловане.

3.3 фундаменты в вытрамбованном котловане: Фундаменты, устраиваемые в котлованах, образованных сбрасыванием трамбовки, с последующим бетонированием враспор или установкой сборных элементов.

3.4 буронабивные сваи: Буронабивные сваи сплошного сечения с уширениями и без них, бетонируемые в скважинах, пробуренных в пылевато-глинистых грунтах выше уровня подземных вод без крепления стенок скважин, а в любых грунтах ниже уровня подземных вод - с закреплением стенок скважин глинистым раствором или инвентарными извлекаемыми обсадными трубами.

3.5 буроинъекционные сваи: Буроинъекционные сваи диаметром 0,15 - 0,25 м, устраиваемые путем нагнетания (инъекции) мелкозернистой бетонной смеси или цементно-песчаного раствора в пробуренные скважины.

3.6 буронабивные сваи, бетонируемые через полый шнек: Набивные сваи, устраиваемые путем погружения полого бурового шнека до проектной отметки без выемки грунта, последующего нагнетания бетона под давлением через полый шнек до полного выхода последнего из скважины и опускания в свежеуложенный бетон.

3.7 буронабивные сваи с уплотненным забоем: Буронабивные сваи с уплотненным забоем, устраиваемым путем втрамбовывания в забой скважины щебня.

3.8 набивные сваи в пробитых скважинах: Сваи, бетонируемые в скважинах, устраиваемых путем забивки в грунт и извлечения из него специального пробойника.

3.9 забивные сваи: Сборные сваи, погружаемые в грунт с помощью молотов, а также вибропогружателей, вибровдавливающих и вдавливающих устройств.

3.10 составные сваи: Сваи, состоящие из отдельных секций.

3.11 сваи-стойки: Сваи, опирающиеся на скальные или малосжимаемые грунты с модулем деформации Е₀ ≥ 50 МПа.

3.12 висячие сваи: Сваи, опирающиеся на сжимаемые грунты и передающие нагрузку на грунты основания боковой поверхностью и нижним концом.

3.13 ростверк: Распределительная балка или плита, объединяющая поверху группы или ряды свай.

3.14 статические испытания свай: Экспериментальная оценка качества свай в условиях статического нагружения.

3.15 динамические испытания свай: Экспериментальная оценка качества свай в условиях динамического нагружения.

3.16 отказ сваи: Средняя величина погружения в грунт забивной сваи в залоге от одного удара.

3.17 просадочные грунты: Грунты, которые под действием нагрузки от собственного веса или внешней нагрузки при замачивании водой дают дополнительную вертикальную деформацию (просадку), причем относительная деформация просадки ε_sl ≥ 0,01.

4 Исходные данные для проектирования

4.1 Проектирование свайных фундаментов зданий и сооружений следует осуществлять на основе и с учетом:

- сведений об инженерно-геологических, гидрогеологических условиях и сейсмичности площадки строительства, включающих в случае необходимости, результаты полевых испытаний грунтов сваями;

Примечание - В дальнейшем «испытания грунтов сваями» именуются «испытаниями свай».

- планово-высотной привязки зданий и сооружений;

- данных о проектируемых зданиях и сооружениях;

- данных об опыте проектирования и строительства свайных фундаментов в регионе на площадках с подобными грунтовыми условиями;

- условий существующей застройки и влияния на нее нового строительства;

- экологических требований;

- технико-экономического сравнения возможных вариантов.

4.2 Инженерно-геологические изыскания должны проводиться в соответствии с требованиями СП 24.13330, СП 24.13330, СП 47.13330, ГОСТ 25100, [1] в объемах и составах, устанавливаемых программой изысканий, разрабатываемой изыскательской и согласовываемой с проектной организацией, и должна содержать данные, необходимые:

- для выбора несущего слоя грунта и назначения глубины погружения свай;

- для оценки возможности погружения свай на требуемую глубину;

- для определения несущей способности свай;

- для определения деформаций свайных фундаментов;

- для оценки поведения свайных фундаментов в процессе строительства и эксплуатации зданий и сооружений при возможном изменении инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки и свойств грунтов.

4.3 Программа изысканий должна составляться на основе технического задания на изыскания, разрабатываемого проектной организацией, с привлечением для разработки в особо сложных условиях организации, выполняющей изыскания.

Техническое задание на проведение изысканий следует составлять на основе изучения фондовых материалов изысканий и опыта проектирования, строительства и эксплуатации зданий и сооружений в данном районе. В зависимости от этих данных и особенностей проектируемого здания или сооружения техническое задание должно содержать, кроме данных о заказчике, проектной организации, объекте и характеристики зданий:

- рекомендации по объему инженерно-геологических работ, сетке и расположению выработок и их глубине;

- требования к определению физико-механических характеристик грунтов;

- требования к полевым исследованиям грунтов, в том числе к испытаниям свай;

- перечень данных, необходимых для оценки поведения фундаментов в процессе эксплуатации зданий и сооружений.

4.4 Объем изысканий назначается в зависимости от сложности грунтовых условий, от уровня ответственности проектируемых зданий и сооружений и должен соответствовать требованиям [1], [2], СП 22.13330, СП 24.13330, СП 47.13330 и настоящего Стандарта.

Количество выработок, их размещение в техническом задании следует рекомендовать из условия необходимости получения инженерно-геологических разрезов по осям здания в соответствии с требованиями настоящего Стандарта. При изменении месторасположения зданий и сооружений после выполнения изысканий следует проводить дополнительные изыскания по вновь составляемому техническому заданию или дополнению к нему.

В случае предполагаемого опирания свай на сжимаемые грунты с модулем деформации менее 5 МПа глубину выработок следует предусматривать глубже предполагаемых концов свай на величину сжимаемой толщи, определяемой в соответствии с указаниями СП 22.13330 и [2], но не менее глубины, требуемой [1], СП 24.13330. При этом мощность сжимаемой толщи, в зависимости от типа и этажности здания, определяется или как для линейно-деформируемого полупространства или как для слоя конечной толщины.

При опирании свай на скальные грунты глубина скважин должна быть не менее чем на 2 м ниже проектируемых отметок нижних концов свай.

При наличии просадочных, насыпных, глинистых грунтов с показателем текучести I_L > 0,5, рыхлых песков толщу этих грунтов следует проходить на всю глубину.

При сложных инженерно-геологических условиях следует предусматривать в техническом задании разработку карт распространения просадочных грунтов, насыпных грунтов, кровли несущего слоя и другие.

4.5 Количество образцов для лабораторных определений физико-механических свойств грунтов должно быть достаточным для определения расчетных значений характеристик для каждого слоя грунта, прорезаемого сваей, и для слоев под нижним концом. Количество технических выработок (с отбором образцов грунта) должно составлять не менее 50 % от общего числа выработок. На площадках, сложенных одинаковыми по составу грунтами, но со значительной изменчивостью свойств, при значительной толще, предопределяющей применение висячих свай, количество технических выработок следует увеличивать. В просадочных грунтах их количество должно составлять 100 %.

4.6 Характеристики грунтов, необходимые для расчета свай, должны быть достоверными и согласовываться с материалами изысканий прошлых лет в данном районе изысканий; всякие отклонения должны быть объяснены. Значения коэффициентов пористости грунтов, особенно глинистых, залегающих ниже глубины 10 м, должны быть даны также для грунтов, нагруженных природным давлением. Особое внимание следует обратить на точность определения пределов пластичности глинистых грунтов с прослойками песков, залегающими ниже просадочной толщи. Механические характеристики, особенно для глинистых грунтов должны, быть даны и для природного и для замоченного состояния. Модуль деформации должен приводиться лабораторный, определенный с помощью компрессионных испытаний, и рекомендуемый для расчетов, определяемый с помощью коэффициентов перехода, справочных материалов или полевых испытаний. При этом значения модуля деформации для грунтовых слоев, находящихся ниже предполагаемых нижних концов свай следует определять не только в интервале 0,1 - 0,2 МПа, а в интервале σ_zq + 0,2 МПа, где σ_zq - природное давление.

Относительную просадочность грунтов предпочтительно определять по методу «одной кривой», как более точному. Если же определение ведется по методике «двух кривых», то необходимо для контроля надежности результатов проводить замачивание образца, испытуемого при природной влажности, при давлении 0,3 МПа, то есть в конце опыта.

4.7 Полевые исследования грунтов включают в себя:

- статическое зондирование;

- испытание грунтов штампами и прессиометром;

- динамические и статические испытания свай;

- испытания эталонных свай;

- замачивание грунтов в опытных котлованах для определения типа грунтовых условий по просадочности.

4.8 Проведение статического зондирования грунтов необходимо при наличии больших толщ глинистых, в том числе просадочных грунтов, и песков при наличии крупнообломочных включений до 25 %. Количество точек зондирования должно назначаться в зависимости от уровня ответственности зданий и категории сложности грунтовых условий, причем эти точки должны располагаться рядом с буровыми скважинами и при наличии испытаний свай - возле них.

По результатам статического зондирования определяют:

- плотность сложения песчаных грунтов;

- модуль деформации песчаных и глинистых грунтов;

- возможную глубину погружения сваи;

- несущую способность свай в песчаных и глинистых, кроме просадочных, грунтах.

В просадочных грунтах по результатам статического зондирования рекомендуется оценивать возможность погружения свай.

4.9 Динамические и статические испытания свай по ГОСТ 5686 в составе инженерно-геологических изысканий проводятся в случаях, предусмотренных в пунктах 4.10 и 4.11 настоящего Стандарта.

4.10 Динамические испытания в соответствии с ГОСТ 5686 в составе изыскательских работ проводятся при наличии:

- насыпных грунтов мощностью свыше 4 м и при отсыпке их в зимнее время;

- значительных колебаний кровли подстилающих скальных, крупнообломочных и песчаных грунтов;

- прослоек и линз крупнообломочных и песчаных грунтов в толще, прорезаемой сваями;

- твердых и полутвердых глинистых грунтов с коэффициентом пористости менее 0,7;

- водонасыщенных песчаных грунтов;

- рыхлых песков, прорезаемых сваями;

- просадочных маловлажных грунтов с влажностью менее 0,15 мощностью свыше 12 м, прорезаемых сваями;

- а также при применении новых конструкций свай.

Количество динамических испытаний должно назначаться в зависимости от сложности инженерно-геологических условий, типа здания и нагрузок на фундаменты, но не менее 6 шт. Места расположения опытных свай желательно совмещать с инженерно-геологическими выработками и точками статического зондирования. При предполагаемом числе свай в фундаментах более 8 и их глубине погружения более 8 м следует проводить динамические испытания свай в кустах с различными расстояниями между сваями для выявления оптимального расстояния.

Погружения опытных свай необходимо производить сваебойными молотами, наиболее распространенными в регионе.

При наличии опыта массовой забивки свай в данном районе динамические испытания свай в процессе изысканий по решению проектной организации допускается не производить, оставив вопрос уточнения длин и глубин погружения свай до проведения пробной забивки.

Примечание - Пробная забивка свай, осуществляемая перед массовым погружением свай, согласно СП 45.13330, контрольные испытания динамическими нагрузками, выполняемые в процессе массовой забивки и при приемке свайного поля, в состав проектно-изыскательских работ не входят.

4.11 Определение несущей способности свай в составе изыскательских работ с помощью статических испытаний одиночных свай вдавливающими нагрузками следует производить:

- при отсутствии опыта применения свай и результатов испытаний прошлых лет в данном и в близлежащих районах с подобными грунтовыми условиями;

- при применении новых конструкций свай;

- если нижние концы свай заглублены в глинистые грунты с показателем текучести I_L > 0,6, рыхлые пески, водонасыщенные мелкие и пылеватые пески и супеси;

- при заглублении нижних концов свай в крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем;

- при заглублении нижних концов свай в крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем, расположенные ниже уровня подземных вод;

- в грунтовых условиях II типа по просадочности (СП 22.13330);

- при наличии в основании сильновыветрелых, а также размягчаемых скальных грунтов;

- при применении комбинированных свайно-плитных фундаментов;

- если при динамических испытаниях свай отказ получается больше рассчитанного, исходя из несущей способности, определенной расчетом согласно указаниям раздела 4 настоящего Стандарта.

Кусты свай и фрагменты свайных фундаментов следует испытывать при отсутствии опыта строительства и эксплуатации зданий, в случае:

- если сваи прорезают грунты, которые в процессе эксплуатации могут дать существенные просадки и вызвать появление негативного трения по боковой поверхности свай (просадочные II типа в соответствии с СП 22.13330, насыпные);

- если сваи заглублены в глинистые грунты от мягкопластичной до текучепластичной консистенции;

- при опирании нижних концов на линзы и слои ограниченной мощности, если ниже их залегают более слабые грунты. Испытания кустов свай производятся по специально разработанным методикам.

Для статических испытаний необходимо назначать сваи из числа испытанных динамической нагрузкой. При этом следует выбирать сваи с различной глубиной погружения и различными отказами с целью выявления оптимальных параметров свай и назначения контрольного отказа при массовой забивке.

Решение о необходимости проведении статических испытаний свай принимает проектная организация. При соответствующем обосновании допускается выполнять статические испытания после разработки проекта перед массовой забивкой свай. Статические испытания следует проводить не ранее, чем через 3 суток после забивки в песчаных и крупнообломочных грунтах, 6 суток - в глинистых твердых и полутвердых грунтах, 12 суток - в глинистых грунтах с показателем текучести I_L > 0,25.

Общее число статических испытаний свай на площадке следует назначать согласно требованиям ГОСТ 5686.

4.12 Испытания свай в просадочных грунтах необходимо производить во вновь застраиваемых районах, где отсутствует опыт применения свай и где грунтовые условия отличаются от условий ранее освоенных площадок. Для испытаний выбирается площадка с характерными для района грунтовыми условиями.

Испытания свай следует проводить с замачиванием грунтов оснований, при этом желательно совмещать испытания свай с замачиванием опытного котлована для определения типа грунтовых условий по просадочности.

Испытания свай можно проводить кратковременными или длительными нагрузками. При кратковременных нагрузках испытания производятся в грунтах природной влажности и после полного замачивания грунтов основания по методике ГОСТ 5686. При другой методике порядок испытаний необходимо принимать следующий. Сваю необходимо испытать по ГОСТ 5686 в грунтах природной влажности; затем необходимо произвести замачивание грунтов основания сваи, загруженной нагрузкой, равной половине ее несущей способности в природной влажности. Выдержку нагрузки следует производить до полной стабилизации осадок свай и просадок грунтов основания (при появлении провальных деформаций свай необходимо уменьшить нагрузку на сваи). После стабилизации осадок свай следует доиспытать сваи до провальных деформаций ступенями нагрузки по ГОСТ 5686.

По методике длительных нагрузок следует проводить испытания кустов и фрагментов свайных фундаментов.

Примечание - По такой же методике с замачиванием следует проводить испытания свай, прорезающих насыпные неуплотненные грунты мощностью свыше 6 м и заглубленных в сжимаемые грунты.

4.13 Для прогнозирования поведения свайных фундаментов в процессе эксплуатации зданий и сооружений при проведении изысканий следует предусматривать:

- оценку потенциальной подтопляемости территории (возможность образования и подъема уровня подземных вод);

- прогнозирование изменения физико-механических свойств грунтов в результате их замачивания при поднятии уровня подземных вод, при замачивании техногенными и другими водами, в том числе при наличии агрессивных стоков у проектируемых производств;

- возможность изменения свойств грунтов при планировании территории строительства срезкой или подсыпкой мощностью более 4 м, особенно при наличии просадочных и сильносжимаемых грунтов.

4.14 При наличии обоснованных предположений о существенном изменении свойств грунтов необходимо проведение дополнительных изысканий после планировки площадки срезкой или подсыпкой и организация наблюдений за гидрогеологическим режимом и осадками фундаментов в процессе строительства и эксплуатации зданий и сооружений.

4.15 Для выбора типа свай в ряде случаев, в частности в отдаленных районах, должен быть известен опыт строительства в данном районе (применяемые типы фундаментов, случаи деформаций зданий и сооружений и другое). Эти данные частично освещаются изыскательскими организациями при сборе материалов изысканий прошлых лет, частично предоставляются по заказу организации, ведущей проектирование, заказчиком, строительными и проектными организациями. В особо ответственных случаях для сбора и обработки информации привлекаются специализированные организации.

4.16 Для привязки фундаментов к инженерно-геологическим выработкам необходимы:

- координаты углов зданий или расположение зданий на генплане с нанесенными выработками;

- абсолютная отметка чистого пола (0,000) здания или сооружения;

- отметки природного рельефа, планировочные отметки по углам и выступающим частям зданий или сооружений.

4.17 Данные о здании должны содержать:

- план здания (1 этажа) с привязкой всех несущих конструкций (стен, колонн);

- план заглубленных помещений, приямков, тоннелей, галерей, фундаментов под оборудование с указанием отметок;

- разрезы по подземной части здания;

- нагрузки от колонн и стен здания в уровне верха фундаментов;

- нагрузки на полы 1 этажа для производственных зданий от складируемых материалов, оборудования, размещаемого вблизи фундамента и другие;

- динамические нагрузки от оборудования.

5 Выбор типа и параметров свай в региональных грунтовых условиях

5.1 В условиях Красноярского края следует применять конструкции сборных свай, имеющие широкое применение или прошедшие опытную проверку.

Широкое применение в Красноярском крае имеют:

- железобетонные цельные призматические сплошного квадратного сечения 30×30 см, 35×35 см длиной до 12 м с ненапрягаемой арматурой по ГОСТ;

- то же, с усиленным армированием: для использования их в качестве односвайного фундамента или при значительных горизонтальных нагрузках;

- железобетонные сплошного квадратного сечения 30×30 см составные со сварным стыком длиной до 24 м, состоящие из двух секций, стык применяется сварной;

- металлические сваи-трубы, погружаемые с закрытой полостью пневмопробойниками или задавливанием гидродомкратами с последующим заполнением полости бетоном.

Для опытного строительства в Красноярском крае, возможно, применять типы свай, прошедшие экспериментальную проверку или имевшие разовое применение:

- железобетонные сплошного квадратного сечения 20×20 см и 25×25 см длиной до 6 м, 40×40 см длиной до 12 м с ненапрягаемой арматурой по ГОСТ 19804;

- пирамидально-призматические железобетонные сечением головы 30×30 см и нижнего конца 20×20 см длиной 6 - 10 м предварительно напряженные с центральным армированием ствола;

- железобетонные призматические квадратного сечения 30×30 см длиной до 10 м преднапряженные с центральным армированием ствола;

- железобетонные призматические малого сечения 12×12 см и 15×15 см длиной 3 - 6 м;

- железобетонные призматические сечением 30×30 см с круглой полостью длиной до 8 м.

В качестве конкурентно-способных вариантов следует использовать:

- фундаменты неглубокого заложения: столбчатые под колонны, ленточные - под стены, плитные - под здания в целом или отдельные секции;

- буронабивные сваи-инъекторы диаметром 320 - 400 мм, изготавливаемые с закреплением цементацией песчаного или крупнообломочного грунта под нижним концом;

- буронабивные сваи диаметром 630 мм, бетонируемые через полый шнек;

- сваи в пробитых скважинах диаметром 380 - 500 мм, в том числе с уплотненным забоем с помощью втрамбовывания щебня;

- буронабивные сваи диаметром 320 - 400 мм с уплотненным забоем;

- буронабивные сваи диаметром 400 - 1200 мм, изготавливаемые с применением обсадных труб;

- фундаменты в вытрамбованных котлованах.

5.2 Выбор конструкции свай и их параметров (длина, сечение) производится на основании:

- грунтовых условий площадки строительства;

- опыта применения свай в данном районе с подобными грунтовыми условиями;

- типа здания и нагрузок на фундаменты;

- экономического сравнения с другими вариантами, прежде всего с фундаментами неглубокого заложения и с набивными сваями.

5.3 Грунтовые условия районов интенсивного строительства Красноярского края характеризуются наличием следующих видов грунтов:

- просадочных, представленных лессовидными суглинками и супесями;

- непросадочных суглинков и супесей твердой и полутвердой консистенции;

- суглинков от тугопластичной до текучей консистенции;

- песков от пылеватых до гравелистых;

- гравийно-галечниковых с песчаным, реже глинистым заполнителем;

- дресвяно-щебенистых с глинистым, иногда песчаным заполнителем;

- скальных, представленных в основном осадочными породами (известняки, песчаники, мергели, алевролиты, аргиллиты и другие);

- элювиальных, представленных суглинками, супесями, глинами, редко песками;

- насыпных, мощностью иногда до 12 - 14 м.

При оценке грунтовых условий и выборе типа фундамента следует учитывать особенности региональных грунтов, изложенные в пунктах 5.4 - 5.11 настоящего Стандарта.

5.4 Просадочные грунты, имеющие распространение в степной зоне края (Зеленая роща, Северный, Аэропорт, ул. Партизана Железняка, Покровский в Советском районе г. Красноярска, Западный, Северо-Западный, частично Академгородок в Октябрьском районе, Черемушки и Шинников на правом берегу г. Красноярска, Минусинский, Канский районы и другие), имеют мощность от 2 до 20 м. С поверхности до глубины 2 - 6 м они, как правило, имеют высокую пористость (до 45 - 55 %), низкую влажность (0,05 - 0,15) и большую относительную просадочность (0,050 - 0,090 при давлении 0,3 МПа). В этой зоне встречаются разрыхленные жилы грунта, макропоры и пустоты. Второй слой до глубины 8 - 12 м, редко до 16 м, слабопросадочен: относительная просадочность не более чем у половины образцов грунта составляет 0,01 - 0,05 при давлении 0,3 МПа, пористость 40 - 47 %, влажность 0,10 - 0,25. Третий слой, мощностью 2 - 6 м, подстилающий эти грунты, неоднороден по просадочности: относительная просадочность более 0,01 при давлении 0,3 МПа наблюдается только у 10 - 25 % проб, пористость грунтов этого слоя 36 - 42 %, влажность 0,10 - 0,25, консистенция твердая и полутвердая.

Особенностями региональных просадочных грунтов являются: возникновение просадок после длительного и интенсивного замачивания, медленное их протекание во времени, длительная стабилизация их после окончания замачивания, существенное уменьшение скорости фильтрации воды в процессе замачивания, несовпадение величин просадок, рассчитанных по данным лабораторных испытаний и определенных полевым замачиванием котлованов: расчетная, как правило, превышает фактическую в 2-3 раза. По данным лабораторных испытаний грунтовые условия площадки при мощности просадочной толщи 8 - 10 м и более - II типа, по данным полевых испытаний - I типа с отдельными участками II типа в соответствии с СП 22.13330.

Мощность просадочной толщи составляет обычно до 15 - 18 м (Зеленая Роща, ул. Партизана Железняка, Аэропорт, Покровский и другие). Большая величина (25 - 30 м) указывает, как правило, на неточность изысканий.

Просадочные грунты подстилаются чаще всего непросадочными суглинками твердой, реже полутвердой консистенции. Они имеют несколько повышенную пористость - 35 - 44 %, влажность близкую к пределу пластичности (0,18 - 0,24). Прочностные характеристики этих грунтов невысоки: угол внутреннего трения - 20 - 24°, удельное сцепление - 0,02 - 0,03 МПа, модуль деформации - 10 - 15 МПа.

Для этих непросадочных суглинков характерны линзы и прослои песков, чаще всего средней крупности. Мощность линз достигает иногда нескольких метров, в ряде случаев прослойки песка имеют толщину менее 1 см, но расположены очень часто (до 15 - 20 на 1 м высоты). Наличие прослоев песка служит зачастую причиной искажения лабораторных определений пределов пластичности - при попадании песчинок в образец грунта величины W_P и W_L существенно уменьшаются. В отдельных случаях изыскательскими организациями суглинки с тонкими прослоями песков квалифицируются как супеси. Это грубая ошибка, так как в последующем это существенно влияет на решение свайных фундаментов.

Непросадочные суглинки на глубине 10 - 30 м подстилаются песками средней крупности (иногда крупными или гравелистыми), крупнообломочными грунтами с песчаным заполнителем или же элювиальными суглинками или глинами. В некоторых случаях в непросадочных суглинках прослои песка отсутствуют. В отдельных районах, где глинистая толща подстилается элювием, наблюдается резкое падение (до 35 - 40 м) его кровли, причем грунт непосредственно перед кровлей элювия имеет повышенную влажность, обладая туго- и мягкопластичной, а иногда текучей консистенцией, причем в отдельных случаях здесь фиксируется уровень подземных вод.

5.5 Пластичные глинистые грунты от тугопластичной до текучей консистенции, имеющие распространение в долинах рек в подтаежных зонах, имеют мощность 10 - 15 м (Ачинский, Назаровский, Балахтинский, Канский и другие районы). В этих грунтах повсеместно встречается верховодка; в толще глинистых грунтов имеются прослои обводненных мелких и пылеватых песков толщиной 1 - 2 см. Степень влажности глинистых грунтов, как правило, более 0,9, коэффициент пористости - 0,65 - 0,95, угол внутреннего трения - 17 - 20°, удельное сцепление - 0,025 - 0,035 МПа, компрессионный модуль деформации - 2 - 5 МПа. Грунты при промерзании средне и сильнопучинистые.

К этой группе грунтов следует отнести и просадочные грунты, замоченные в результате образования и подъема уровня подземных вод. Также условия возникают там, где сброс попадающей в грунт воды (атмосферной и техногенной) затруднен из-за отсутствия дренирующего слоя (Западный район, проспект Свободный, Комсомольский городок, Нижние Черемушки в г. Красноярске и другие).

Чаще всего эти грунты подстилаются элювиальными суглинками твердой и полутвердой консистенции на глубине 8 - 15 м.

5.6 Песчаные грунты региона обладают крайне неоднородными свойствами.

Пылеватые и мелкие пески, залегающие с поверхности, являются рыхлыми и средней плотности. Мощность их достигает 8 - 10 м (ул. Дубровинского, ул. Крайняя, правый берег р. Енисей в районе Предмостной площади и другие). Подстилаются они гравийно-галечниковыми грунтами; подземные воды в песках отсутствуют.

Пески, залегающие на глубине 3 - 10 м от земной поверхности в районе завода тяжелых экскаваторов, по лабораторным данным Открытого акционерного общества «Красноярский трест инженерно-строительных изысканий» - рыхлые и средней плотности; по данным статического зондирования - средней плотности и плотные, что подтверждается забивкой свай. В основном, это пески средней крупности. Линзы песков, залегающие в толще глинистых грунтов (смотри пункт 5.4), чаще всего средней плотности и средней крупности.

Пески обладают сцеплением, в связи с чем стенки скважин, пробуренных в таких песках, могут сохранять определенное время устойчивость. Крупные и гравелистые пески в регионе встречаются в виде линз и прослоев.

Обводненные пылеватые и мелкие пески, характерные для надпойменных террас малых рек и проток крупных рек, слагают площадки на глубину до 10 - 20 м (города Минусинск, Енисейск, Назарово, Лесосибирск и другие). Пески неоднородны по сложению - в их строении участвуют прослои и линзы супесей, ила и заторфованных грунтов, по плотности сложения эти пески - от рыхлых до плотных. Иногда пески классифицируются как супеси из-за наличия в них значительного количества глинистых частиц.

5.7 Гравийно-галечниковые грунты встречаются в регионе как в виде линз и слоев ограниченных размеров, залегающих между песчано-глинистыми грунтами, так и в виде мощных отложений. Залегают они на различной глубине - как в непосредственной близости от дневной поверхности, так и глубже 20 м. Существенными особенностями отличаются гравийно-галечниковые грунты пойменных отложений, находящихся, как правило, ниже уровня подземных вод. Эти грунты неоднородны по гранулометрическому составу и плотности сложения, как в плане, так и по глубине, в этих грунтах могут встречаться линзы песчаных грунтов. Относительно близкое залегание от поверхности гравийно-галечниковых грунтов отмечается в Центральном и Железнодорожном районах и на правом берегу г. Красноярска (пр. Красноярский рабочий и прилегающие к нему улицы), в центральной части городов Ачинска, Канска и других.

5.8 Элювиальные грунты, чаще суглинки и глины, реже супеси и в отдельных случаях пески, являются продуктом разрушения полускальных размягчаемых пород, в большей степени мергелей, иногда песчаников, аргиллитов, алевролитов и других. На склонах возвышенностей они залегают в непосредственной близости от поверхности, на равнинной местности находятся на глубине 15 - 30 м и более, зачастую подстилая слой гравийно-галечниковых грунтов и служа водоупором для подземных вод. Элювиальные грунты имеют, как правило, высокую плотность сложения и вследствие этого практически всегда твердую консистенцию. При вскрытии элювиальных грунтов котлованом и замачивании они могут набухать и ухудшать свои прочностные свойства. Элювиальные глинистые грунты при наличии подземных вод служат водоупором, однако, в ряде случаев, из-за наличия в них тонких прослоев, линз и гнезд песков (разрушившихся песчаников) они сами могут содержать воду. Иногда элювиальные грунты содержат крупные включения в виде щебня или дресвы, чаще всего, материнских пород. В этом случае прочностные свойства элювия улучшаются.

5.9 Дресвяно-щебенистые грунты с глинистым заполнителем (суглинком или супесью) встречаются в виде линз различной мощности в толще глинистых грунтов или, что бывает значительно чаще, предшествуют скальным грунтам, залегая в виде слоя мощностью от одного до нескольких метров. Свойства этих грунтов зависят от объема и состояния заполнителя; при объеме заполнителя более 30 % и мягко- текучепластичной его консистенции грунты обладают низкими прочностными свойствами.

5.10 Скальные грунты выходят близко к поверхности на вершинах возвышенностей и склонах (район Университета, Академгородок, Студгородок, ул. Курчатова, ул. Игарская, ул. Брянская и другие в г. Красноярске). Представлены скальные грунты известняками, песчаниками, мергелями, алевролитами, аргиллитами, конгломератами и другими осадочными породами. Верхняя часть скалы обычно разрушена до рухлякового состояния на глубину обычно 1 - 1,5 м, слой слабовыветрелой скалы составляет около 1 м, далее идет монолитная или трещиноватая скала.

Для многих участков, сложенных скальными грунтами, характерно несогласное, часто не поддающееся систематизации расположение слоев различных разновидностей скальных пород.

5.11 Насыпные (техногенные) грунты встречаются во многих районах г. Красноярска (экскаваторный завод, Ветлужанка, Пашенный, XX микрорайон, общежития СФУ и другие). Чаще всего насыпи отсыпаны бессистемно (отвалы грунта), но имеются площадки с планомерно возведенными насыпями сухим способом и с помощью гидронамыва.

5.12 Рекомендации по выбору параметров свай в разных грунтовых условиях приведены в приложении А.

5.13 На площадках, сложенных просадочными грунтами, предпочтение следует отдавать забивным сваям сечением 30×30 см.

При залегании песков, крупнообломочных грунтов или элювия на глубине до 11 м ниже дна котлована применяются цельные сваи сечением 30×30 см длиной до 12 м с опиранием на эти грунты. Для малоэтажных зданий с небольшими нагрузками возможно применение более коротких свай.

Конкурентоспособными вариантами в этих случаях могут быть буронабивные сваи-инъекторы, опирающееся на пески или гравийно-галечниковые грунты, фундаменты в вытрамбованных котлованах, набивные сваи в пробитых скважинах, пирамидально-призматические сваи.

При мощности глинистых грунтов ниже дна котлована свыше 11 м применяют забивные составные сваи. Длину свай следует принимать из условия полной прорезки просадочных грунтов II типа и заглубления в непросадочные суглинки на 2 - 4 м при наличии в этих суглинках прослоек песков.

Конкурентно-способными здесь будут буронабивные сваи-инъекторы, опирающиеся на пески или крупнообломочный грунт.

При мощных линзах песка свыше 2 м сваи следует опирать на них. Несущая способность таких свай в грунтах природной влажности превышает 1000 - 1200 кН, при замачивании снижается на 10 - 20, но не более чем на 30 %. Наиболее распространенная глубина погружения свай в таких условиях - 15 - 18 м, а расчетная нагрузка на сваю 45 - 50 т. Эта нагрузка должна быть подтверждена расчетом или испытаниями; возможно использование материалов испытаний прежних лет на площадках с подобными грунтовыми условиями. Отрицательное трение по боковой поверхности свай в данных грунтовых условиях допускается не учитывать, так как фактическая величина просадки грунта под собственным весом будет в 2,5 - 3 раза меньше рассчитанного по лабораторным данным, а влияние отрицательного трения на сваю будет незначительным.

При отклонении от типичных грунтовых условий в просадочных грунтах (смотри пункт 5.4) выбор длины сваи несколько изменяется.

Если просадочные грунты в верхней части имеют пониженную влажность (0,08 - 0,14), как это отмечается в Верхних Черемушках, жилом районе «Покровский» и других, эти грунты следует проходить с помощью лидерных скважин диаметром 300 мм глубиной на всю толщу грунта с пониженной влажностью.

Если в непросадочных суглинках, подстилающих просадочную толщу, отсутствуют линзы и прослои песков, то глубину погружения свай назначают 22 - 24 м, сваи при этом погружаются на проектную глубину с постоянным отказом (например, при штанговом дизель-молоте С-330 с отказом 0,9 - 1,1 см/удар). Расчетную нагрузку на сваю назначают при этом 400 кН.

Если в непросадочных суглинках встречаются линзы и слои замоченных грунтов с влажностью 0,24 - 0,30 и показателем текучести более 0,5, то эти слои должны прорезаться сваями. Если же эти слои находятся на глубине свыше 26 - 30 м от дна котлована, возможно применение свай длиной 24 м. Расчетная нагрузка на сваю при этом, как правило, не должна превышать 400 кН; расчет осадок фундамента должен подтвердить правомерность такого решения.

5.14 В пластичных глинистых грунтах длина свай выбирается в зависимости от величины нагрузок на фундаменты. Для малоэтажных зданий с небольшими нагрузками длина свай может быть принята 6 - 8 м, причем минимальная длина назначается из условия глубины промерзания пучинистого грунта (заделка сваи в талый грунт должна быть не менее двух расчетных глубин сезонного промерзания). Для зданий с большими нагрузками на фундамент предпочтительны составные сваи с опиранием на подстилающие (чаще всего твердый или полутвердый элювий) грунты.

Конкурентно-способных фундаментов забивным сваям в этих условиях практически нет - буронабивные требуют устройства с обсадными трубами или под глинистым раствором; кроме того они обладают невысокой несущей способностью. Составить конкуренцию забивным сваям могут буронабивные, бетонируемые под давлением через полый шнек; несущая способность таких свай должна определяться испытаниями статической нагрузкой.

5.15 В пылеватых и мелких песках, подстилаемых гравийно-галечниковыми грунтами, длина забивных свай должна назначаться из условия опирания на галечник при его залегании ниже дна котлована на 6 - 8 м. При более глубоком залегании галечника есть опасение недобивок свай до проектных отметок, особенно при большом количестве свай в кустах. В этих случаях необходимо применять более мощные сваебойные молоты, увеличивать расстояние между сваями, применять ударостойкие сваи.

В водонасыщенных, находящихся ниже уровня подземных вод, пылеватых и мелких песках, забивка свай длиной более 10 м затруднена из-за возникновения так называемого «ложного» отказа, когда при забивке отказ близок к нулю, а после отдыха увеличивается до сантиметра и более. Здесь наиболее эффективно погружение с помощью вибрации (низкочастотными вибраторами или вибровдавливающими агрегатами). При их отсутствии следует увеличивать энергию удара сваебойных молотов, расстояние между сваями в кустах, применять ударостойкие сваи.

Заглубление сваи в пески средней крупности, крупные, гравелистые проектировать 1 - 2 м; невозможна пробивка линз этих грунтов мощностью более 1,5 - 2 м. При залегании кровли этих грунтов до 3 м ниже дна котлована заглубление в них предусматривается до 2 - 4 м.

5.16 Заглубление свай в гравийно-галечниковые грунты пойменных отложений рек при их относительно неглубоком заложении (до 5 - 6 м) должно назначаться в проектах порядка 1,5 - 2 м, но окончательная глубина забивки уточняется с помощью испытаний пробных свай. В верхней части крупнообломочные грунты могут иметь линзы и гнезда песков, разрыхленные участки, линзы галечника без мелкого заполнителя и другие, в результате чего проектный отказ может достигаться только при заглублении в гравийно-галечниковые грунты на 3 - 3,5 м (Дворец спорта им. Ивана Ярыгина на Острове Отдыха, жилые дома в пос. Цементников и другие). В то же время, на одной и той же площадке, особенно при забивке свай в кустах и свайных полях, отказ близкий к нулю может появляться и при заглублении свай в несущий слой на 0,5 - 0,7 м. При этом, как показывают статические испытания, в этих условиях, особенно при наличии подземных вод, отказ не всегда соответствует фактической несущей способности - она может быть меньше, чем рассчитанная по отказу. В этих грунтах необходимо проведение статических испытаний свай.

Допускаемую нагрузку на сваю в таких грунтах назначают порядка 600 - 700 кН на сваю сечением 30×30 см и до 1000 кН на сваю сечением 35×35 см.

При глубоком залегании гравийно-галечниковых грунтов и отсутствии подземных вод заглубление свай в галечник предусматривают в проекте 0,5 - 1 м и расчетную нагрузку на сваю 600 кН.

5.17 При залегании со дна котлована твердых элювиальных грунтов применение забивных свай проблематично из-за сложности их погружения - без лидерных скважин забивка возможна всего на 2 - 4 м; лидерные скважины диаметром 250 - 320 мм облегчают погружение свай, однако и в этом случае, особенно если в элювии имеются дресвяные и щебенистые включения, не исключена недобивка свай до забоя лидерной скважины. Поэтому здесь наиболее эффективным вариантом будут фундаменты неглубокого заложения, хотя при этом необходимо в процессе строительства обеспечить сохранность основания, т.к. элювий при атмосферных воздействиях может существенно ухудшить свои свойства. Возможно применение в элювиальных грунтах буронабивных свай. При наличии в элювии воды (обводненных прослоев песков) рекомендуется устройство набивных свай с бетонированием через полый шнек.

При залегании элювиальных грунтов на глубине свыше 2 м от дна котлована эффективно применение забивных свай с заглублением в элювий на 1 - 3 м (в зависимости от плотности грунта); расчетную нагрузку на такие сваи принимают обычно 400 - 500 кН.

5.18 Величина заглубления свай в дресвяно-щебенистые грунты с глинистым заполнителем зависит от глубины залегания кровли этого грунта, объема и показателя текучести заполнителя. Обычно она колеблется от 1,0 до 3 м, а расчетная нагрузка на сваю принимается в пределах 350 - 500 кН в зависимости от показателя текучести и объема заполнителя. Несущую способность свай рекомендуется подтвердить статическими испытаниями.

5.19 Опирание забивных свай на скальные грунты осуществляется крайне редко, так как скале обычно предшествует дресвяно-щебенистый грунт, чаще всего с глинистым заполнителем, слой которого пробить сваей практически невозможно.

При необходимости получения свай с большой несущей способностью здесь можно применить вариант «бурозабивных» свай, имевший широкое применение в г. Братске. По этой технологии бурится скважина диаметром больше диагонали сечения сваи на 5 см до трещиноватой скалы, затем скважины зачищаются от шлама, скважина на 1/3 заполняется мелкозернистым бетоном, затем в скважину опускается свая и добивается 10 - 20 ударами молота. Несущая способность такой сваи по грунту близка к несущей способности материала сваи.

Конкурентно-способными могут быть буронабивные сваи, заделанные в не разрушенную скалу.

5.20 Насыпные грунты, независимо от их мощности и степени уплотнения, следует прорезать сваями. При наличии в насыпях твердых включений или мерзлых грунтов необходимо применять лидерные скважины.

При недоуплотненных насыпях мощностью свыше 10 м особенно при наличии в насыпях мерзлых включений и при возможном замачивании насыпей, следует учитывать возможность возникновения отрицательной силы трения.

5.21 Ударостойкие сваи (с индексом У) следует применять при опирании свай на прочные грунты при расчетной нагрузке на сваю 600 кН и более и соответствующем отказе, а также при тяжелом режиме забивки свай, когда для погружения их на проектную отметку требуется значительное количество ударов (например, в просадочных грунтах, где количество ударов штангового дизель-молота достигает 800 - 1000 и более, а механического подвесного массой 5 т более 500).

Сваи с усиленным продольным армированием следует применять при значительных горизонтальных нагрузках, а также при применении одиночных свай, воспринимающих моменты.

5.22 Пирамидально-призматические сваи следует применять в твердых глинистых грунтах и полутвердых глинистых грунтах с коэффициентом пористости не менее 0,7, в том числе в просадочных грунтах типа I (полной их прорезкой), в пылеватых и мелких песках средней плотности и рыхлых, а также в туго и мягкопластичных грунтах независимо от коэффициента пористости.

5.23 Составные сваи следует применять при необходимости прорезки значительных толщ просадочных, насыпных и пластичных глинистых грунтов.

При погружении составных свай в просадочные грунты, насыпи с твердыми включениями, пластичные глинистые грунты с линзами и прослоями плотных грунтов следует применять сварной стык. При погружении свай в однородные насыпи из глинистых грунтов и в пластичные глинистые грунты допускается применять менее трудоемкие и материалоемкие стыки (цанговый, трубчатый и другие).

5.24 Сваи малого сечения следует применять для малонагруженных зданий, фундаментов под оборудование и перегородки при необходимости прорезки насыпных и просадочных грунтов небольшой мощности, подстилаемых песчаными, крупнообломочными, твердыми и полутвердыми глинистыми грунтами.

5.25 Армирование голов свай необходимо, как правило, осуществлять сварными сетками. Армирование голов спиралями допускается предусматривать только при применении висячих свай в пластичных суглинках и просадочных грунтах, коротких свай (до 6 м) в пылеватых и мелких песках.

5.26 При проектировании фундаментов в условиях существующей застройки, а также реконструкции существующих зданий следует применять вдавливаемые или буронабивные сваи. Безопасное расстояние от забиваемых свай до существующего здания необходимо определять по [1].

6 Определение несущей способности свай

6.1 Под несущей способностью свай следует понимать несущую способность грунта основания на действие сжимающих или вдавливающих нагрузок.

Несущую способность свай следует определять расчетом в соответствии с указаниями настоящей главы Стандарта и СП 24.13330, а также по результатам полевых испытаний свай динамической и статической нагрузками, испытаний эталонных свай и по данным статического зондирования грунтов.

6.2 По характеру работы необходимо различать сваи-стойки и висячие сваи.

К сваям-стойкам согласно СП 24.13330 следует относить сваи, опирающиеся на скальный или практически несжимаемый крупнообломочный грунт с песчаным заполнителем, а также на плотные твердые в водонасыщенном состоянии глины с модулем деформации Е₀ ≥ 50 МПа. Учитывая, что скальным грунтам обычно предшествуют дресвяно-щебенистые грунты, и что местные крупнообломочные грунты, как правило, в верхней части разрыхленные или содержат линзы и гнезда песков, а твердые глины, обычно элювиальные, в верхней части не всегда имеют достаточно высокую плотность, стойками следует считать только сваи, погруженные в несущий слой не менее чем на 0,5 м с помощью лидерных скважин или ударостойкие конструкции свай, погруженные до несущего слоя. Сваи-стойки работают за счет сопротивления грунта под нижним концом; сопротивление по боковой поверхности не реализуется.

К висячим сваям следует относить сваи, опирающиеся на сжимаемые грунты, в том числе крупнообломочные с линзами и гнездами песков и разрыхленных грунтов и дресвяно-щебенистые с различным видом заполнителя. Висячие сваи следует рассматривать как работающие за счет сопротивления грунта под нижним концом и на боковой поверхности сваи.

6.3 Несущую способность F_d, кН, свай-стоек следует определять по формуле:

где γ_c - коэффициент условий работы свай в грунте, принимаемый γ_c = 1;

R - расчетное сопротивление несжимаемого грунта под нижним концом сваи; для трещиноватых и монолитных скальных и плотных крупнообломочных грунтов с песчаным заполнителем принимается R = 20000 кПа;

А - площадь опирания сваи на грунт, м².

Примечание - Несущую способность свай-стоек следует определять также по материалу согласно СП 24.13330.

6.4 Несущую способность F_d, кН, призматических свай, заглубленных в сжимаемый грунт (висячих свай) и работающих на вертикальную сжимающую нагрузку, следует определять по формуле:

где γ_с - коэффициент условий работы свай в грунте, принимаемый γ_с = 1;

γ_CR, γ_сfi - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, принимаемые для забивных свай γ_CR = 1,0; γ_сfi = 1,0 - при отсутствии лидерных скважин; γ_сfi = 0,5 - при погружении сваи в предварительно пробуренную лидерную скважину диаметром, равным стороне квадратного сечения сваи; γ_сfi = 0,6 - при диаметре лидерной скважины на 5 см меньше стороны квадратного сечения сваи; при проходке лидерных скважин пробойником без выемки грунта следует принимать значения γ_сfi = 0,8 при диаметре скважины не больше стороны квадратного сечения;

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое для крупнообломочных грунтов в соответствии с указаниями пункта 6.5, для песков - пункта 6.6, для глинистых грунтов - пункта 6.7;

А - площадь опирания на грунт сваи, м²;

u - периметр поперечного сечения сваи, м;

f_i - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое для песков в соответствии с пунктом 6.6, для глинистых грунтов - с пунктом 6.7 настоящего Стандарта;

h_i - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м, для однородных грунтов принимаемая h_i ≤ 2 м.

Расчет несущей способности свай, работающих на выдергивающую нагрузку, производится по формуле:

где u - периметр поперечного сечения сваи, м;

f_i - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое для песков в соответствии с пунктом 6.6, для глинистых грунтов - с пунктом 6.7 настоящего Стандарта;

h_i - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м, для однородных грунтов принимаемая h_i ≤ 2 м.

γ_сfi - коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи, принимаемый γ_сfi = 1,0 - при отсутствии лидерных скважин; γ_сfi = 0,5 - при погружении сваи в предварительно пробуренную лидерную скважину диаметром, равным стороне квадратного сечения сваи; γ_сfi = 0,6 - при диаметре лидерной скважины на 5 см меньше стороны квадратного сечения сваи; при проходке лидерных скважин пробойником без выемки грунта следует принимать значения γ_сfi = 0,8 при диаметре скважины не больше стороны квадратного сечения;

γ_с - коэффициент условий работы, принимаемый равным γ_с = 0,6 для свай с глубиной погружения менее 4 м и γ_с = 0,8 - при глубине погружения 4 м и более.

6.5 Значения расчетных сопротивлений R для крупнообломочных грунтов с песчаным заполнителем следует принимать равным 8000 кПа при глубине погружения свай до 3 м, 12000 кПа при глубине погружения 3 - 6 м и R = 13000 кПа при глубине более 6 м. Для гравийных грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод, значения R следует уменьшать на 30 %.

Для крупнообломочных грунтов с глинистым заполнителем твердой и полутвердой консистенции значения расчетных сопротивлений под нижним концом свай следует принимать равными 7000 кПа при глубине погружения свай не более 4 м; 10000 кПа при глубине погружения свыше 4 м.

При показателе текучести глинистого заполнителя I_L > 0,25 несущую способность свай следует определять по данным динамических и статических испытаний.

При заглублении нижних концов свай в крупнообломочные грунты менее 0,5 м следует назначать контрольные испытания свай статическими нагрузками.

6.6 Значения расчетных сопротивлений R песков средней плотности следует определять по таблице 1, а на боковой поверхности f - по таблице 2 с учетом примечаний.

Таблица 1

Таблица 2

Примечания

1 При планировке территории подсыпкой, намывом или срезкой до 3 м значения глубины погружения свай в таблице 1 и средней глубины расположения слоя в таблице 2 следует принимать от уровня природного рельефа, а от 3 до 10 м - от условной отметки, расположенной соответственно выше уровня срезки или ниже уровня подсыпки на 3 м.

2 Для плотных песчаных грунтов значения R из таблицы 1 следует увеличивать на 100 % для пылеватых песков, на 60 % - для мелких, на 40 % - для песков средней крупности, на 30 % - для крупных, на 20 % - для гравелистых, а значения/из таблицы 2 следует увеличивать на 30 % независимо от крупности песка.

3 Для рыхлых песков средней крупности с коэффициентом пористости е ≤ 0,8, мелких и пылеватых с е ≤ 0,9 (при определении коэффициента пористости в лабораторных условиях) допускается использовать значения R и/из таблиц 1 и 2 с уменьшением значений на 35 % для предварительной оценки несущей способности свай с обязательным последующим уточнением результатов расчета статическими или динамическими испытаниями свай или же статическим зондированием.

4 Значения R из таблицы 1 следует увеличивать при залегании под несущим слоем на глубине не более 1,0 м более прочных грунтов: для песков мелких на 70 %, пылеватых на 100 % при залегании ниже их песков крупных, гравелистых или крупнообломочных грунтов с песчаным заполнителем; для песков средней крупности на 30 %, крупных - на 20 % при залегании под ними гравелистых песков или крупнообломочных грунтов.

6.7 Расчетные сопротивления твердых глинистых грунтов под нижними концами свай следует определять по таблице 3, а по боковой поверхности по таблице 4. По этим таблицам необходимо определять значения R и f для просадочных грунтов природной влажности с показателем текучести I_L< 0.

Таблица 3

Таблица 4

Примечания

1 При планировке территории срезкой, подсыпкой или намывом, глубину погружения свай и расположение слоя в таблицах 3 и 4 необходимо определять по указаниям примечания 1 к таблицам 1 и 2.

2 Для супесей, имеющих число пластичности I_p ≤ 0,04 и коэффициент пористости е < 0,8, допускается принимать R и f как для пылеватых песков по таблицам 1 и 2, если эти значения не меньше величин из таблиц 3 и 4.

6.8 При погружении свай в глинистые пластичные грунты с коэффициентом водонасыщения S_r ≥ 0,9, значения R и f следует принимать по таблицам 5 и 6.

Таблица 5

Таблица 6

Примечания

1 При планировке территории срезкой, подсыпкой или намывом, глубину погружения свай и расположения слоя в таблицах 5 и 6 следует определять по указаниям примечания 1 к таблицам 1 и 2.

2 При расчете несущей способности свай в глинистых грунтах значения f до глубины 0,5 м необходимо принимать равными 0.

3 Для супесей с числом пластичности I_p ≤ 0,04 и коэффициентом пористости е < 0,8 значения R и f допускается принимать как для пылеватых песков независимо от показателя текучести I_L.

6.9 Для свай, погружаемых в твердые глинистые грунты четвертичных отложений, в том числе просадочные, несущая способность свай при условии их последующего замачивания, определяется по формуле (2) с использованием значений R и f из таблиц 3 и 4, но с коэффициентами ус, принимаемыми по таблице 7 в зависимости от глубины погружения свай.

Таблица 7

6.10 При погружении свай в пластичные глинистые грунты с коэффициентом водонасыщения S_r < 0,9 значения R и f следует определять интерполяцией между значениями R и f из таблиц 3 и 4 и таблиц 5 и 6 по показателю текучести F. При замачивании этих грунтов до S_r ≥ 0,9 несущую способность свай необходимо определять по значениям R и f из таблиц 5 и 6 при показателе текучести водонасыщенного грунта, рассчитанного по формуле:

где е_g - коэффициент пористости грунта при природном давлении; при отсутствии в изысканиях е_g допускается определять его по формуле (4);

ρ_w - плотность воды, принимаемая равной 1 т/м³;

ρ_s - плотность твердых частиц грунта, т/м³;

W_L, W_R - влажность грунта, соответственно на границе текучести и раскатывания.

6.11 В случае опирания свай на элювиальные, а также озерно-аллювиальные неогеновые грунты, коэффициенты γ_c из таблицы 7 применяются только для определения сопротивления по боковой поверхности в пределах четвертичных отложений.

6.12 Несущую способность свай, работающих на выдергивающую нагрузку, следует определять по указаниям СП 24.13330 с использованием значений расчетных сопротивлений по боковой поверхности свай согласно указаниям пунктов 6.8 - 6.10 настоящего Стандарта.

6.13 Несущую способность F_d свай по данным полевых испытаний статическими и динамическими нагрузками, а также по результатам статического зондирования, следует определять согласно требованиям СП 24.13330.

6.14 Частные значения предельного сопротивления F_u свай, испытанных статической нагрузкой, необходимо определять по графикам «осадка-нагрузка» в зависимости от типа графика, приведенным в приложении Б.

Если на последней ступени нагрузки при испытаниях свай получила провальные деформации (тип графика 1), а осадки на этой ступени имеют незатухающий характер и не получена их стабилизация, то за F_u следует принимать предпоследнюю ступень нагрузки.

Если при испытаниях не получены провальные деформации сваи (тип графика 2), а последняя ступень нагрузки выдержана до стабилизации осадок, то за F_u следует принимать нагрузку, соответствующую на графике осадке S, определяемой как:

где ξ - коэффициент, принимаемый ξ = 0,2 при испытаниях одиночных свай в соответствии с требованиями ГОСТ 5686;

(S_max,u) - предельная средняя (предельная максимальная) осадка зданий или сооружений, принимаемые согласно СП 22.13330.

В случае, если осадка, определенная по формуле (4), окажется S > 40 мм, то F_u следует принимать равной нагрузке, соответствующей осадке S = 40 мм.

Если нагрузка на сваю при испытаниях не доведена до величины, вызывающей осадку S = ξ( и превышает 1,52F_u (F_u - несущая способность, подсчитанная по указаниям пунктов 6.3, 6.4 настоящего Стандарта), то за предельное сопротивление сваи следует принимать нагрузку в конце испытаний.

6.15 Частные значения предельного сопротивления свай при их испытании статической выдергивающей или горизонтальной нагрузкой следует определять по указаниям СП 24.13330.

6.16 Частные значения предельных сопротивлений Fu свай по данным испытаний забивных свай динамической нагрузкой при фактическом остаточном отказе S_u ≥ 0,3 см/удар следует определять по указаниям СП 24.13330.

6.17 Частные значения предельных сопротивлений свай по результатам статического зондирования до накопления достаточного для статической обработки количества опытных данных следует определять по указаниям СП 24.13330.

Результаты этих определений следует использовать для предварительной оценки несущей способности свай в песчаных и глинистых грунтах, исключая просадочные, с включением крупных частиц не более 25 %.

6.18 Несущую способность буронабивных свай следует определять по указаниям СП 24.13330 и [3].

7 Проектирование свайных фундаментов. Состав проекта

7.1 Расчет свайных фундаментов и их оснований должен быть выполнен по предельным состояниям первой и второй групп в соответствии с указаниями СП 24.13330.

7.2 По несущей способности грунтов основания следует рассчитывать одну сваю в составе фундамента или одиночную сваю, исходя из условия:

где N_cв - расчетная вертикальная нагрузка, кН, передаваемая на сваю при действии расчетных нагрузок на фундамент в наиболее невыгодном их сочетании; определяется в соответствии с указаниями СП 24.13330;

F_d - несущая способность сваи, кН, определяемая в соответствии с указаниями раздела 4 настоящего Стандарта;

γ_о - коэффициент условий работы, учитывающий повышение однородности грунтовых условий при применении свайных фундаментов, принимаемый равным γ_о = 1,0 при односвайном фундаменте и γ_о = 1,15 при кустовом и рядовом расположении свай;

γ_n - коэффициент надежности по назначению (ответственности) здания или сооружения, принимаемый равным 1,2; 1,15; 1,10 соответственно для зданий и сооружений I, II и III уровней ответственности;

γ_k - коэффициент надежности, принимаемый 1,4, если несущая способность определена расчетом или динамическими испытаниями, 1,25 - по результатам статического зондирования и 1,2 - по результатам статических испытаний.

Примечания

1 Величина , именуемая обычно расчетная нагрузка, допускаемая на сваю, в ряде случаев, когда по расчету или

данным полевых испытаний получаются слишком большие значения несущей способности, ограничивается, исходя из опыта проектирования и строительства согласно рекомендациям, приведенным в приложении В.

2 Если расчет производится с учетом ветровых и крановых нагрузок, то для свай крайних рядов допускается превышение расчетной нагрузки на сваю над допускаемой на 20 %.

3 При наличии результатов полевых исследований несущую способность сваи и допускаемую нагрузку следует принимать по данным статических испытаний, при их отсутствии - по результатам динамических испытаний или статического зондирования, а при отсутствии полевых испытаний - по расчету с обязательным подтверждением несущей способности динамическими или статическими испытаниями пробных свай.

7.3 В просадочных грунтах II типа по СП 22.13330 расчетную нагрузку на сваю следует назначать с учетом отрицательной силы трения по формуле:

где F_d,sut - несущая способность сваи, как в замоченном грунте, определяемая расчетом согласно п. 6.9 настоящего Стандарта или статическими испытаниями в замоченных грунтах;

Р_n - отрицательная сила трения, определяемая согласно указаниям СП 24.13330;

γ_o - коэффициент условий работы, учитывающий повышение однородности грунтовых условий при применении свайных фундаментов, принимаемый равным γ_o = 1,0 при односвайном фундаменте и γ_o = 1,15 при кустовом и рядовом расположении свай;

γ_n - коэффициент надежности по назначению (ответственности) здания или сооружения, принимаемый равным 1,2; 1,15; 1,10 соответственно для зданий и сооружений I, II и III уровней ответственности, определяемых в соответствии с [4];

γ_k - коэффициент надежности, принимаемый 1,4, если несущая способность определена расчетом или динамическими испытаниями, 1,25 - по результатам статического зондирования и 1,2 - по результатам статических испытаний;

γ_c - коэффициент условий работы, принимаемый в случае определения просадки грунта от собственного веса S_sl,g полевыми испытаниями с замачиванием опытных котлованов; γ_c = 0 при S_sl,g = 5 см и γ_c = 0,0 при S_sl,g ≥ 2S_u и (S_u - предельная средняя осадка здания), а при определении S_sl,g по данным лабораторных испытаний, учитывая особенности местных грунтов, изложенные в пункте 5.4 настоящего Стандарта, γ_c = 0 при S_sl,g = 8 см при S_sl,g = 4S_u; при промежуточных значениях S_sl,g коэффициент γ_c определяется интерполяцией.

7.4 Расчет по деформациям свайных фундаментов от вертикальных вдавливающих нагрузок следует производить из условия:

где S - совместная деформация свайного фундамента и сооружения (осадка, относительная разность осадок, крен и другое), определяемая расчетом по указаниям СП 24.13330 и п. 7.9. настоящего Стандарта;

S_u - предельное значение совместной деформации оснований зданий и сооружений, устанавливаемые по СП 22.13330.

Расчет по деформациям оснований свай и свайных фундаментов от вертикальных нагрузок следует производить в случаях, если:

- сваи заглублены нижним концом в глинистые грунты с показателем текучести I_L ≥ 0,4 в природном залегании или после ожидаемого замачивания грунта и полевым модулем деформации E < 15 МПа, а также мелкие и пылеватые пески с E < 15 МПа;

- под несущим слоем, на который опираются сваи, залегают более слабые грунты с E < 15 МПа;

- сваи не прорезают всю просадочную толщу и возможно их замачивание;

- кирпичные здания имеют более 12, а монолитные и крупнопанельные более 16 этажей;

- расчетные нагрузки на сваю превышают 500 кН;

- здания и сооружения имеют разную высоту или этажность.

7.5 Расчет свай на действие горизонтальных нагрузок производится:

- при значительных горизонтальных нагрузках (порядка 20 кН на сваю и более);

- при залегании ниже подошвы ростверка относительно слабых грунтов (глинистых с показателем текучести I_L ≥ 0,5, техногенных неслежавшихся из глинистого грунта, рыхлых мелких и пылеватых песков и других).

7.6 Проектирование свайных фундаментов необходимо выполнять в следующей последовательности:

- выбор типа свай и глубины их погружения согласно разделу 5 настоящего Стандарта;

- определение несущей способности свай согласно разделу 6 настоящего Стандарта.

- определение количества свай в фундаментах, их размещение, определение нагрузок на каждую сваю согласно указаниям СП 22.13330;

- определение перемещений головы сваи и усилий, действующих на сваю от совместного действия вертикальных, горизонтальных нагрузок и моментов согласно СП 22.13330, выбор типа сопряжения свайного ростверка со сваями согласно пункту 7.7 настоящего Стандарта;

- расчет прочности конструкции и проверка армирования сваи от действующих на сваю усилий согласно указаниям ГОСТ 19804 и СП 22.13330;

- расчет и конструирование ростверков согласно указаниям СП 63.13330;

- проверка свайных фундаментов по осадкам оснований от вертикальных нагрузок в случаях, оговоренных в пункте 7.3 настоящего Стандарта;

- проверка устойчивости оснований свайных фундаментов в целом по указаниям СП 22.13330 и СП 24.13330 в случаях, если на них передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стенки, фундаменты распорных конструкций и другие) и если основания ограничены откосом или сложены крутопадающими слоями грунта.

7.7 Сопряжение ростверка со сваями допускается предусматривать как свободно опирающимся, так и жестким.

Свободное опирание ростверка осуществляется:

- путем заделки головы сваи в монолитный ростверк на глубину 5 - 10 см без заделки выпусков арматуры;

- опиранием сборных ленточных ростверков на оголовки, устанавливаемые на головы свай;

- установкой сборного или монолитного ростверка под колонну на монолитную подбетонку толщиной 150 - 200 мм, объединяющую головы свай, заделка которых осуществляется в подбетонку на 5 - 10 см без замоноличивания выпусков арматуры.

При установке ростверка на подбетонку необходимо выполнить проверку устойчивости ростверка на опрокидывание и на сдвиг согласно СП 22.13330, учитывая при этом трение подошвы ростверка по поверхности подбетонки (бетон по бетону при выравнивающем слое из цементно-песчаного раствора или бетон по песку при выравнивающем слое - песке).

Жесткое сопряжение свайного ростверка со сваями, осуществляемое путем заделки в монолитный ростверк выпусков арматуры не менее чем на 25 см и торца сваи на 5 см необходимо применять в следующих случаях:

- возможен продольный изгиб свай в грунте (сваи прорезают значительную толщу слабых грунтов - илов, торфа, рыхлых песков, глинистых грунтов текучей консистенции, недоуплотненных насыпей с включениями мерзлых грунтов и других);

- сжимающая нагрузка, передаваемая на сваю, в месте сопряжения приложена с эксцентриситетом, выходящим за ядро сечения сваи;

- величины перемещений свай от горизонтальных нагрузок, передаваемых на сваю и определяемых согласно СП 24.13330 от совместного действия вертикальных, горизонтальных нагрузок и моментов, при свободном опирании ростверка оказываются больше предельных деформаций, устанавливаемых в зависимости от типа проектируемых зданий или сооружений; при отсутствии специальных требований проекта предельное горизонтальное перемещение свай следует устанавливать U_u = 1 см;

- в фундаменте имеются наклонные сваи;

- в фундаменте имеются составные сваи, стык которых расположен в зоне действия моментов, возникающих от горизонтальных нагрузок и моментов, передаваемых на сваю, а прочность его недостаточна для восприятия этих моментов;

- сваи работают на выдергивающие нагрузки.

7.8 Расстояние между осями свай в кустах и рядовых свайных фундаментах должно быть не менее 3d (d - сторона квадратного сечения сваи). При погружении свай в плотные грунты, прорезке сваями грунтов с плотными прослойками для облегчения погружения на заданную глубину рекомендуется увеличивать расстояние между сваями до 6d.

Сваи в кусте следует размещать, как правило, симметрично. При необходимости несимметричного размещения свай в кустах их проектируют так, чтобы равнодействующая нагрузок, действующих на фундамент, проходила как можно ближе к центру тяжести свайного куста. При этом условие (5) проверяют для различных комбинаций нагрузок в основных и дополнительных сочетаниях. Такой же подход рекомендуется и при проектировании внецентренно нагруженных симметричных кустов свай.

7.9 Расчет осадок свайного фундамента следует производить как для условного фундамента, ограниченного снизу горизонтальной плоскостью, проходящей через нижние концы свай, с боков - вертикальными плоскостями, отстоящими от осей крайних рядов свай на расстоянии 0,5 шага свай, но не более 2d, а сверху поверхностью планировки.

Расчет осадок свайных кустов, свайных полей и рядовых свайных фундаментов производится методом послойного суммирования с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства согласно указаниям СП 24.13330.

7.10 Для фундаментов в просадочных грунтах из свай, опирающихся на глинистый грунт, осадка должна определяться как для грунтов природной влажности, так и для замоченных. При неполной прорезке сваями просадочной толщи для замоченных грунтов должна учитываться дополнительно просадка грунта, залегающего под нижними концами свай, от суммарного природного и дополнительного давлений в соответствии с указаниями СП 22.13330 и [2].

Неравномерную деформацию (относительную разность осадок, крен и другое) следует определять из условия локального замачивания грунтов основания. Решение об устройстве осадочных швов следует принимать на основании сравнения рассчитанных величин неравномерных деформаций с их предельным значением.

7.11 При проектировании свайных фундаментов в условиях существующей застройки, а также при реконструкции зданий и сооружений следует руководствоваться требованиями СП 24.13330 и [1].

7.12 Проект свайных фундаментов должен содержать:

- схему расположения инженерно-геологических выработок;

- план расположения свай или маркировочную схему свайных кустов и план кустов;

- геолого-литологические разрезы по осям здания;

- спецификацию типовых свай, а при применении нетиповых свай - рабочие чертежи свай;

- отметки голов свай после забивки и срубки;

- расчетные схемы нагрузок на фундаменты;

- данные о несущей способности свай и допускаемая нагрузка на сваи;

- критерии контроля за погружением свай;

- маркировочную схему расположения и чертежи ростверков.

7.13 На схеме расположения выработок следует показывать:

- контуры и крайние оси проектируемого здания;

- красные и черные отметки углов и выступающих частей здания;

- абсолютную отметку пола здания;

- инженерно-геологические выработки, их номера и отметки их устья;

- маркировку геолого-литологических разрезов.

7.14 На плане свай необходимо показывать их расположение с привязкой осей свай к осям здания; каждой свае следует присваивать порядковый номер.

В спецификации необходимо указывать марки свай, их количество, а в примечаниях или таблицах - отметки голов свай после их погружения и срубки.

При значительных размерах здания в плане и большом количестве свай в кустах (более 6) вместо плана свай допускается разрабатывать маркировочную схему свайных кустов, на которой необходимо дать маркировку всех кустов и привязку осей куста к осям здания. В маркировке куста необходимо отражать также длину свай (например, КС 13-10, где 13 - порядковый номер куста, 10 - длина сваи, м, в данном кусте).

Маркировочную схему кустов свай допускается совмещать с маркировочной схемой ростверков.

Для куста каждой марки необходимо разрабатывать план, на котором следует предусматривать сквозную нумерацию всех свай, дать привязку каждой сваи в кусте и привязку осей куста к осям здания.

7.15 Геолого-литологические разрезы следует выполнять по продольным осям здания. По поперечным осям здания разрезы необходимо выполнять при наличии по ним свай между продольными рядами.

Количество разрезов необходимо назначать в зависимости от сложности инженерно-геологических условий и ширины здания. При однородном напластовании и пологом залегании несущего слоя (с уклоном не более 0,01) следует выполнять один разрез при ширине здания до 18 м, два разреза - при ширине 19 - 36 м. При неоднородном залегании грунтов (более трех слоев грунта на 10 м глубины) и уклоне несущего слоя более 0,01 - один разрез при ширине здания до 12 м и два разреза при большей ширине.

На разрезах с нанесенными напластованиями грунтов следует показать:

- необходимые характеристики основных слоев грунта (влажность, коэффициент пористости, плотность, модуль деформации, угол внутреннего трения, сцепление, а также показатель текучести для глинистых и относительная просадочность для просадочных грунтов);

- выработки с их номерами, отметками устья и расстояниями между ними;

- шкалу абсолютных отметок;

- контуры здания с отметками пола (0,000);

- отметку дна котлована, из которого ведется погружение свай;

- основные типы свай с отметками нижних концов и голов после погружения;

- крайние оси здания.

7.16 Данные о нагрузках на свайный фундамент следует представлять в виде расчетных схем, которые размещаются на листах «Общие данные» или с конструкциями ростверков.

7.17 В примечаниях на листе с планом свай необходимо указать несущую способность свай и способ её определения (статические или динамические испытания, статическое зондирование, расчет) и принятую в проекте расчетную нагрузку, допускаемую на сваю.

7.18 При необходимости в примечаниях на листе с планом свай должен быть указан способ погружения свай (забивка с применением лидерных скважин, вибрационный, вдавливание и другое) и приведена технологическая последовательность погружения свай.

7.19 В проекте необходимо указывать критерии контроля при погружении свай, которыми, как известно, являются проектная глубина погружения свай и отказ при забивке.

Контрольный отказ S_a, м, в конце погружения свай необходимо определять по формуле:

где E_d - расчетная энергия удара молота, кДж, принимаемая по справочным данным для дизель-молотов и равной E_d = 10QH для подвесных механических молотов;

Q - масса ударной части молота, т;

Н - высота падения ударной части молота, м;

η - коэффициент, принимаемый для железобетонных свай с наголовником, η = 1500 кН/м²;

А - площадь поперечного сечения свай, м²;

М - коэффициент, для забивного способа погружения, М = 1;

F_d - несущая способность свай, кН, определенная при проектировании, исходя из расчетной нагрузки, допускаемой на сваю F_d/γ_k;

m₁ - полная масса молота, т;

m₂ - масса сваи и наголовника, т;

m₃ - масса подбабка, т; е - коэффициент, принимаемый ε² = 0,2.

Тип молота для расчета контрольного отказа необходимо подбирать из наиболее распространенных в Красноярском крае (подвесной механический с массой молота Q = 3,5 - 5,5 т, штанговые дизель-молоты С-330 с массой ударной части 2,5 т, СП-7 с массой 3 т и другие) из условия получения контрольного отказа не менее 0,3 см за удар.

Для свай в просадочных грунтах контрольный отказ необходимо определять исходя из несущей способности свай в грунтах природной влажности.

7.20 В проекте должны быть указаны номера пробных свай, то есть свай, погружаемых до начала массовой забивки для подтверждения принятого проектного решения. Количество и места расположения пробных свай назначается в зависимости от общего числа свай и сложности инженерно-геологических условий, из условия охвата характерных грунтовых условий. Длину пробных свай рекомендуется назначать на 1 - 2 м длиннее проектных.

7.21 Статические испытания свай, если они не были проведены до разработки проекта, следует назначать:

- при проектировании зданий в новых районах, где отсутствуют материалы статических испытаний;

- при грунтовых условиях, отличных от характерных для данного района;

- при изменении в процессе строительства проектного решения здания, ведущего к увеличению нагрузки на сваю;

- в просадочных грунтах допускается испытание свай в грунтах природной влажности с определением предельного сопротивления свай в замоченном грунте путем введения понижающих коэффициентов, полученных сравнением результатов испытаний свай в грунтах природной влажности и в водонасыщенном состоянии.

7.22 Для свай, погружаемых вдавливанием, критерием контроля несущей способности является усилие в конце вдавливания. Это усилие должно назначаться в проекте и составлять не менее 1,6 значений расчетной нагрузки на сваю при опирании свай на пески и не менее 2

- при заглублении нижних концов свай в глинистые грунты.

8 Требования к производству работ по погружению свай

8.1 Устройство свайных фундаментов из забивных железобетонных свай для гражданских и промышленных зданий и сооружений в условиях Красноярского края следует осуществлять в соответствии с требованиями СП 45.13330 и [1].

8.2 Производство свайных работ должно выполняться на основе проекта свайных фундаментов, состав которого указан в разделе 7 настоящего Стандарта и проекта производства работ (ПНР), разработанного строительной организацией.

8.3 Тип свайного молота необходимо выбирать с учетом грунтовых условий, массы и длины погружаемой сваи из условия получения отказа в конце погружения (пункт 7.11) не менее 0,3 см за удар.

8.4 Забивка первых 6 - 20 проектных свай, назначенных в проекте согласно разделу 7 настоящего Стандарта, должна осуществляться в присутствии технического надзора заказчика и авторского надзора. Результаты забивки свай необходимо оформлять актом динамических испытаний свай. При погружении этих свай на проектную отметку (допускается недопогружение свай длиной 10 м и менее до 15 %, а свай большей длины - до 10 %) и получении контрольного отказа разрешается приступать к погружению остальных свай в последовательности, предусмотренной ПНР.

При недопогружении свай на большую глубину, чем указано выше, или при недостижении контрольного отказа, результаты забивки первых 5 - 20 свай необходимо передать проектной организации для принятия решения.

8.5 До проведения пробной забивки завоз свай на строительную площадку для массового погружения не рекомендуется.

8.6 При возникновении трудностей в процессе погружения свай (недобивка до проектной отметки, недостижение контрольного отказа, разрушение свай) оперативное выявление причин их появления и разработку мероприятий по их устранению должен осуществлять авторский надзор проектной организации согласно указаниям раздела 9 настоящего Стандарта.

8.7 При погружении забивных свай вблизи существующих зданий необходимо выполнять требования [1]. За существующими зданиями устанавливается наблюдение.

8.8 Приемка свайных работ должна осуществляться комиссией в составе представителей сваебойной, генподрядной, проектной организации и технадзора заказчика согласно указаниям СП 45.13330.

8.9 Приемка свайного поля должна осуществляться с учетом следующей документации:

- проекта свайных фундаментов;

- актов динамических испытаний пробных свай;

- журнала авторского надзора со всеми принятыми решениями по корректировке проекта;

- заводских паспортов свай;

- актов приемки свай на строительной площадке;

- журналов забивки свай;

- актов обустройства стыков составных свай;

- сводной ведомости забивных свай;

- исполнительной схемы свайного поля;

- результатов статических испытаний свай, если они были предусмотрены проектом.

8.10 В процессе приемки свайного поля при наличии обоснованных сомнений в качестве свайных работ рекомендуется проведение добивок свай на сомнительных участках для выявления фактического отказа.

Поэтому срубка голов свай до приемки свайного поля не допускается. В момент приемки на площадке должен находиться хотя бы один сваебойный агрегат.

8.11 При приемке свайного поля статические испытания свай следует назначать, если:

- отказы в конце забивки (добивки) свай превышают проектные;

- глубина погружения свай оказалась меньше проектной или скорректированной в процессе забивки более чем на 15 % для свай длиной до 10 м и более чем на 10 % - длиной более 10 м;

- при заглублении нижних концов свай в крупнообломочные грунты менее чем на 0,5 м.

8.12 По результатам приемки составляется акт приемки-сдачи свайного поля с разрешением устройства ростверков.

9 Авторский надзор за погружением свай

9.1 Авторский надзор проектной организации при возведении свайных фундаментов должен решать следующие вопросы:

- выявление отступлений от проекта и действующих нормативных документов, а также случаев некачественного выполнения работ и давать предписания по их устранению;

- выявление причин возникновения трудностей при погружении свай и принятие оперативных решений по их устранению.

9.2 Выявление причин возникновения трудностей, связанных с недостижением сваей контрольного отказа на проектной глубине или недопогружением свай до проектных отметок, следует производить с помощью добивок свай после отдыха согласно ГОСТ 5686, дополнительных инженерно-геологических испытаний, а в отдельных случаях - статических испытаний свай. Причины разрушений свай при недобивках их до проектных отметок и отказах больше контрольного, следует выявлять путем проверки качества свай, соблюдения технологии и соответствия сваебойного оборудования.

9.3 При недостижении сваей контрольного отказа на проектной глубине погружения в первую очередь необходимо провести добивку свай после отдыха. Если добивка выявит уменьшение отказа до контрольного, следует давать разрешение на дальнейшее производство работ, при этом контрольный отказ следует назначать с учетом результатов добивки.

Если добивка не установит уменьшение отказа до контрольного, необходимо уточнение грунтовых условий с помощью бурения скважин и статического зондирования. В случае если под нижними концами свай будут обнаружены более слабые грунты, чем указано в проекте, необходимо увеличение длин и глубины погружения свай до несущего слоя. При невозможности осуществления этого решения (произведена забивка значительного количества проектных свай, отсутствует соответствующий сваебойный агрегат или сваи необходимой длины и другое) необходимо увеличить количество свай в фундаментах, исходя из фактической несущей способности, определенной по данным динамических или статических испытаний и статического зондирования. Если же дополнительные изыскания подтвердят надежность грунтов основания, однако отказы будут превышать контрольные, следует установить соответствие полученных отказов фактической несущей способности свай проведением статических испытаний на данной площадке или на основе сравнения результатов динамических и статических испытаний свай на площадках с аналогичными грунтовыми условиями.

9.4 При недобивке свай до проектных отметок из-за малых отказов следует в первую очередь также провести добивку свай после отдыха для выявления так называемых «ложных» отказов, возникающих чаще всего в водонасыщенных песках и характеризующихся малым отказом при забивке и резким увеличением их при добивке после отдыха. При значительных увеличениях отказов после отдыха следует принять меры по обеспечению погружения свай на проектную глубину - увеличить расстояние между сваями в кустах, увеличить массу и энергию удара молота. Если эти меры не дадут эффекта, следует переходить на вибрационный способ погружения свай в водонасыщенных песках.

При невозможности осуществления рекомендуемых мероприятий следует осуществлять забивку свай в несколько приемов или уменьшить глубину погружения свай с увеличением их количества в зависимости от несущей способности.

9.5 Если добивка свай не выявит увеличение отказа, необходимо уточнить грунтовые условия. При обнаружении несущего слоя на более высокой отметке следует сократить проектные длины свай. При наличии в прорезаемой слабой толще прослоев и линз прочных грунтов, которые не могут служить основанием, необходимо принимать меры по обеспечению погружения свай на требуемую глубину - увеличить массу ударной части и энергию удара молота, предусмотреть прорезку слоев с помощью лидерных скважин.

При недобивке свай в песках необходимо уточнить плотность их сложения с помощью статического зондирования, так как в ряде случаев лабораторные определения плотности песков дают завышенные значения коэффициента пористости, из-за чего в проектах предусматривается излишнее заглубление свай в пески. В этих случаях, когда зондирование покажет более высокую плотность песков, следует принимать решение об уменьшении длин свай.

9.6 Если при прорезке сваями насыпных грунтов при недопогружении сваи до проектной отметки возникнут малые отказы, необходимо провести дополнительные изыскания для уточнения мощности насыпей, кровли несущего слоя грунта и выявления слоев погребенной мерзлоты.

Принимаемое решение должно предусматривать обязательную прорезку сваями мерзлых грунтов (путем увеличения массы и энергии удара молота при пластично-мерзлых грунтах, бурения лидирующей скважины, перехода на буронабивные сваи и другое). Расчетную нагрузку на сваи при этом следует корректировать с учетом возможных значительных осадок насыпных грунтов при оттаивании мерзлых слоев и возникновения негативного трения.

При наличии в насыпных грунтах глыб и валунов, а также крупных обломков железобетона, которые могут быть причиной недопогружения свай, следует предусматривать забивку свай-дублеров. При этом фундамент следует перепроектировать с учетом фактического расположения свай в кустах.

9.7 Если дополнительные изыскания для свай, давших контрольный отказ на глубине меньше проектной, выявят соответствие грунтовых условий, принятых в проекте, следует пересмотреть проектное решение, так как в этом случае возможно завышение длин из-за слабой изученности характеристик грунта несущего слоя.

9.8 При недопогружении свай в многосвайных кустах до несущего слоя из-за малых отказов необходимо провести перерасчет кустов свай с учетом фактического их погружения по несущей способности и деформациям, причем расчет свайного фундамента следует вести как грунтосвайного массива согласно указаниям раздела 6 настоящего Стандарта, а характеристики грунтов под нижними концами свай принимать с учетом их уплотнения и образования между нижними концами свай и кровлей несущего слоя уплотненной грунтовой подушки. Если этот расчет выявит необходимость погружения свай до несущего слоя, следует обеспечить это погружение путем увеличения расстояния между сваями, бурения лидирующих скважин, применения более мощного молота с одновременным увеличением прочности бетона свай.

9.9 Причины разрушения свай (разрушение голов, выколы бетона по длине сваи, косые изломы свай выше и ниже поверхности грунта, изломы в плоскости, перпендикулярной оси сваи ниже поверхности грунта) следует выявлять путем визуального осмотра свай и проверки паспортов, определением марки бетона свай, проверкой соответствия технологии и механизмов.

При этом должны быть выявлены следующие дефекты свай, приводящие их к разрушению:

- заниженная прочность бетона свай;

- применение свай, не набравших проектной прочности; эта причина характерна для весеннего периода, когда происходит размораживание свай, изготовленных зимой и помещенных на хранение в не отапливаемые склады сразу же после извлечения из пропарочных камер;

- использование в бетоне свай окатанного крупного заполнителя (гальки) вместо щебня;

- неправильное армирование голов свай (недостаточное число или большой шаг сеток в голове, применение вместо сеток спиралей при погружении свай в прочные грунты);

- наличие выступающей продольной арматуры за торец сваи;

- неправильная установка рабочей арматуры по сечению и невыдержанная толщина защитного слоя;

- неперпендикулярность торца сваи продольной оси;

- невыдержанность размеров сечения, в частности для свай с технологическим уклоном, в результате чего при одевании наголовника происходят сколы граней свай;

- искривление продольной оси сваи;

- наличие по длине раковин и трещин в результате некачественного изготовления свай (наличие посторонних включений в бетоне, недостаточное усилие натяжения арматуры в преднапряженных сваях);

- наличие трещин, в том числе волосяных, в результате неправильно расположенных монтажных петель;

- наличие выколов бетона и трещин в результате нарушений при транспортировании и складировании свай;

- наличие трещин, появившихся в результате её выравнивания копром в вертикальное положение после частичного погружения.

При проверке соблюдения технологического процесса погружения свай и соответствия сваебойного оборудования должны быть выявлены следующие нарушения, приводящие к разрушению свай:

- отсутствие или несвоевременная замена прокладок в наголовнике;

- внецентренные удары молота по голове сваи, что может быть не только для подвесных механических молотов, но и для дизель-молотов;

- недостаточная масса ударной части молота при достаточной энергии удара (завышенная высота падения молота), когда энергия тратится, в основном, не на погружение свай, а на разрушение голов;

- выравнивание сваи в вертикальное положение в процессе её забивки, после погружения в грунт на 3 - 5 м;

- завышенное количество ударов молота при прорезке сваей сезонной мерзлоты или плотных прослоев грунта без лидирующих скважин (разрушение головы сваи в этом случае может происходить и после прочных грунтов при больших отказах);

- нарушение правил подъема, транспортирования, складирования и подтаскивания на копер свай, приводящие к появлению в свае трещин и сколов.

Причиной разрушения свай может быть также несоответствие конструкции сваи грунтовым условиям.

9.10 Разрушение голов, выколы бетона, косые изломы выше поверхности грунта следует обнаруживать визуально; косой излом сваи в грунте, который сопровождается соскальзыванием верхней части сваи с нижней и характеризуется резким увеличением отказов, должен фиксироваться машинистом сваебойного агрегата. В этих случаях вместо каждой дефектной сваи следует погрузить сваю-дублер, а причины возникновения разрушений должны быть выявлены и устранены.

9.11. Изломы свай в плоскости, перпендикулярной оси сваи, которые возникают ниже поверхности грунта и сопровождаются выкрашиванием бетона и вытеснением обломков в окружающий грунт, в результате чего нижняя часть сваи не погружается, а голова опускается за счет разрушения бетона, следует выявлять по графику изменения отказов с глубиной. Для свай с таким изломом этот график имеет, как правило, скачкообразный характер - отказы в пределах небольшой глубины погружения изменяются в 4 - 10 раз.

Кусты, в составе которых имеются сваи с подобными разрушениями, следует усилить забивкой дополнительных свай.

9.12 При выявлении причин возникновения трудностей в процессе погружения свай и разработке мероприятий по их устранению следует руководствоваться рекомендациями, приведенными в приложении В.

9.13 Решение о необходимости погружения дополнительных свай, их количество следует принимать на основании анализа несущей способности фактически забитых свай и их отклонений от проекта в следующих случаях:

- при преждевременном разрушении голов свай, если свая не обеспечивает восприятие проектной расчетной нагрузки;

- при недопогружении свай до несущего слоя грунта;

- при изломах свай;

- при недостижении сваей необходимого отказа;

- при недопустимых отклонениях свай в поперечном направлении при ленточных фундаментах и крайних свай в кустах, когда возникают дополнительные моменты на свайный фундамент от вертикальной нагрузки, не учтенные при расчете, или же сваи выходят за пределы ростверков.

9.14 Все принятые решения по изменению количества и мест погружения пробных свай, по изменению длин и глубин погружения свай, по погружению свай-дублеров взамен дефектных должны отмечаться в журнале авторского надзора.

9.15 В журналах авторского надзора должны фиксироваться все замеченные недостатки при производстве свайных работ и принятые мероприятия по их устранению.

Приложение А
(рекомендуемое)
Рекомендации по выбору типа и параметров свай в грунтовых условиях Красноярского края

Таблица А1

Примечание - Условные обозначения грунтов приведены на с. 50.

Условные обозначения грунтов

Приложение Б
(рекомендуемое)
Примеры определения предельного сопротивления свай
по графикам статических испытаний

Приложение В
(рекомендуемое)
Рекомендации по ограничению расчетной нагрузки, допускаемой на сваю

В случаях, когда расчет несущей способности свай согласно разделу 4 настоящего Стандарта дает значительные величины допускаемой нагрузки на сваю, рекомендуется её ограничивать величинами, указанными в нижеприведенной таблице и отвечающими опыту проектирования и строительства в Красноярском крае.

Таблица В1

Библиография

[1] СП 50-102-2003 Проектирование и устройство свайных фундаментов

[2] СП 50-101-2004 Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений

[3] Рекомендации по проектированию и устройству фундаментов из буронабивных свай-инъекторов в грунтовых условиях Красноярского края (г. Красноярск, КрасГАСА, 2006 г.)

[4] Федеральный закон от 30.12.2009 г. № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений»