книги из ГПНТБ / Свайные работы [учебное пособие]
..pdf
свайные работы
Под общей редакцией заслуженного строителя РСФСР проф. И. И. КОСОРУКОВА
ОЛ»
МОСКВА «ВЫСШАЯ ШКОЛА» 1974
6С6.1 С24
УДК 624.154(083)
Рецензенты:
кафедра «Строительное производство» Всесоюзного заочного инженерно-строительного института (зав. кафедрой канд. техн. наук,
проф. И. Г. Бороздин); докт. техн. наук, проф. А. К. Сычев.
С24 |
Свайные работы. Под ред. |
И. И. |
Косорукова. М., |
|
«Высш. школа», 1974. |
|
|
||
, |
391 с. с ил. |
|
Л. М. Пешковский, |
|
В выходных данных авт.: И. И. Косоруков, |
||||
И. Я. Руденко-Моргун и др. |
|
' |
||
|
В книге освещен современный опыт устройства свайных фундаментов всех |
|||
видов. Изложена методика проектирования |
производства работ (П П Р). Опи |
|||
сана технология устройства фундаментов из готовых (забивных) свай; дана |
||||
характеристика машин, применяемых на свайных работах, изложены принци |
||||
пы их действия. |
Рассмотрены такж е основные типы набивных свай, технология |
|||
их устройства и опыт применения в,жилищном строительстве. |
||||
|
Предназначена для студентов строительных вузов |
и инженеров-строи- |
||
телей. |
|
|
|
|
|
30207—238 |
БЗ—29—20—74 |
|
6С6.1 |
|
001(01)—74 |
|
|
|
Издательство «Высшая школа», 1974 г.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Основным содержанием настоящей книги является описание со временной технологии свайных работ. Теоретические сведения о конструкции свай, методах их испытаний и расчете свайных фунда ментов изложены только в той мере, в какой это необходимо для понимания существа того или иного технологического процесса или диктуется правилами выполнения свайных работ.
Книга состоит из двух разделов. В первом из них рассмотрена технология работ по устройству свайных фундаментов из готовых забиввых свай, включая шпунтовые, применяемые для ограждений строительных котлованов (особенности технологии погружения их в грунт выделены в отдельную главу).
Во втором разделе описана технология устройства набивных свай; рассмотрены основные типы таких свай, методы их устрой ства как в отечественной практике, так и за рубежом.
Книга предназначена в качестве пособия студентам факульте тов ПГС строительных вузов для курсового и дипломного проекти рования. Подробное описание технологии свайных работ рассчита но на инженеров и техников-строителей. Книга подготовлена кол лективом преподавателей строительного факультета Всесоюзного заочного политехнического института под общей редакцией заслу женного строителя РСФСР проф. И. И. Косорукова.
Отдельные главы и параграфы написали:
проф. И. И. Косорукое — предисловие и введение; проф. Л. М. Пешковский — главы 1 и 2, §1 гл. 5 и §§ 5 и 6 гл. 11;
канд. техн. наук И. Я- Руденко-Моргун — главы 3, |
4, |
5 |
(кроме |
§ 1) и гл. 10; |
|
|
|
инж. И. И. Чичерин — главы 6, 7, 8 и 9; |
11 |
и |
главы |
канд. техн. наук Л. Г. Дикман — § 1, 2, 3 и 4 гл. |
13—16;
инж. В. И. Сосков — гл. 12.
Авторы выражают свою признательность докт. техн. наук, проф. А. К. Сычеву и сотрудникам кафедры строительного производства ВЗИСИ, рецензии которых по рукописи этой книги были учтены при ее доработке и редактировании.
Замечания и пожелания читателей этой книги авторы просят сообщать по адресу: Москва, И-278, ул. П. Корчагина, 22, строи тельный факультет Всесоюзного заочного политехнического инсти тута.
ВВЕДЕНИЕ
Устройство свайных фундаментов известно с глубокой древно сти. В ряде стран и посейчас сохранились остатки свайных фунда ментов, сооруженных за много веков до нашей эры. Однако многие века устройство свайных фундаментов было ограничено одним ма териалом свай и способом их погружения: до середины XIX в. сваи изготовляли исключительно из дерева. Это ограничивало область их применения, так как в условиях переменного увлажнения дере вянные сваи быстро загнивают. Поэтому, как правило, деревянные сваи применяли и применяют только в тех случаях, когда они полностью погружены ниже самого низкого уровня грунтовых или поверхностных вод. Только в последнее время появились способы консервирования древесины, благодаря чему можно повысить срок службы деревянных свай в условиях переменного увлажнения их и высыхания.
Несовершенны были и методы погружения свай. Как правило, сваи забивали молотом, подвешенным на канате к треноге. Такой способ забивки был малопроизводителен и, кроме того, часто яв лялся причиной производственного травматизма среди рабочих, за бивавших сваи.
В 1828 г. русский военный специалист Маслов сконструировал первый механический копер для погружения свай. По существу с этого момента началась история широкого развития свайных фун даментов.
В 1889 г. инж. С. А. Арциш изобрел паровой сваебойный молот одиночного действия, надолго вошедший в практику строительства. После окончания первой мировой войны появились сваебойные молоты двойного действия, весьма удобные как для погружения, так и для выдергивания свай.
Появление железобетона позволило устраивать из этого мате риала свайные фундаменты, независимо от уровня грунтовых или поверхностных вод. Для забивки железобетонных свай были созда ны мощные сваебойные агрегаты — копры с паровыми молотами. Начиная с конца XIX в. свайные фундаменты завоевывают все боль шее признание.
Бетон на гидравлическом вяжущем стал основой развития дру гого метода устройства бетонных свай — непосредственно в грунте,
4
в заранее подготовленных скважинах. Впервые такой способ уст-, ройства свайных фундаментов был применен инж. А. Э. Страус сом в 1899 г. при постройке здания управления Юго-западных же
лезных дорог в Киеве. С этого времени |
наряду с применением з а- |
б и в н ы х с в а й начинается развитие |
конструкций н а б и в н ы х |
с в а й , изготовляемых непосредственно в грунте.
Термины «забивные» и «набивные» сваи, ставшие общеприняты ми, определяют основной принцип технологии и изготовления свай. Вместе с тем с развитием строительной техники такое деление не которых видов свай провести затруднительно.
Вдальнейшем начали внедрять новые способы погружения го товых свай — вибропогружением, вдавливанием, вибровдавливани ем и др. Появились металлические и железобетонные сваи, не за биваемые, а завинчиваемые в грунт. В условиях вечной мерзлоты образуют бурением лидерные скважины и затем погружают в них готовые сваи.
Кнабивным сваям стали относить и так называемые песчаные или грунтовые сваи, поскольку технология их устройства анало гична технологии устройства набивных бетонных свай. В действи тельности, как это показано в гл. 11, грунтовые сваи работают в грунте совершенно иначе, чем набивные бетонные.
Совершенствование технологии производства свайных работ и создание новых агрегатов для погружения готовых или устройства набивных свай приводят к созданию новых их видов.
Впрактике устройства свайных фундаментов все большее при менение находят сваи с уширенной пятой. Уширение пяты повыша ет несущую способность сваи за счет передачи давления на боль шую площадь основания. Оказалось возможным устраивать уши ренную пяту как у готовых, так и у набивных свай.
Армирование набивных свай с уширенной пятой позволяет ши роко применять их в таких условиях, когда они работают на выдер
гивание. х В настоящее время свайные фундаменты по мере развития точ
ности их изготовления и погружения начинают вытеснять другие виды фундаментов.
Много нового внесено в методику определения несущей способ ности свай. На основе известных в XIX в. закономерностей теории линейно-деформируемой среды и характеристик физических свойств грунтов были предложены теоретические формулы для определения несущей способности свай. За рубежом обычно приме няется формула Дёрра. В Советском Союзе была принята формула В. К. Дмоховского.
В России и за рубежом было разработано много формул, осно ванных на том или ином использовании общего уравнения работы падающего груза. В Советском Союзе и во многих зарубежных странах принята формула Н. М. Герсеванова, как наиболее полно отражающая все стороны работы по забивке сваи. С появлением способа вибропогружения свай формулу для определения их несу щей способности предложил Б. П. Татарников.
5
В настоящее время Строительными нормами и правилами (СНиП П-Б. 5—67) рекомендованы формулы, достаточно полно учитывающие все факторы, влияющие на несущую способность свай.
На основе разработки Д. Д. Барканом вопросов воздействия на грунт динамических нагрузок были созданы различные типы вибро погружателей. Участие в этой работе принимали А. Я- Луснин, О. А. Савинов, С. А. Цаплин и др.,
В последние десятилетия разработаны такие эффективные мето ды производства работ по погружению свай, как применение элек троосмоса, различного рода обмазок из синтетических смол и глин и тиксотропных рубашек.
Использование электроосмоса для погружения свай впервые было предложено в 1938 г. инж. Б. Ф. Рельтовым и А. В. Новико вым, а затем усовершенствовано коллективом сотрудников кафед ры «Основания и фундаменты» Ленинградского института инжене ров железнодорожного транспорта (ЛИИЖТ). Погружение свай в тиксотропных рубашках разработано по предложению Б. М. Гуменского и начинает получать большое распространение.
Совершенствовали методы устройства и создавали новые виды набивных свай русские и советские ученые А. Э. Страусс, Г. Л. Мед ведев, Н. М. Соколов, А. А. Луга, Е. В. Платонов, Е. Л. Хлебников, Г. Г. Шенайх, Ю. М. Абелев, Д. А. Романов и др. За рубежом эти ми вопросами занимались Вольфсхольтц, Франк Шуман, Франки, Харлей Эббота, Вильхельми и др.
Примерами развития новых способов устройства свай могут служить пустотелые сваи и сваи-оболочки длиной до 60 м, несущие в отдельных случаях нагрузки до 1000 Т и более. Такие сваи успеш но конкурируют с фундаментами глубокого заложения. В граждан ском и особенно в жилищном строительстве обычные фундаменты неглубокого заложения, по предложению Л. М. Пешковского, все чаще заменяются фундаментами из коротких свай.
Короткие сваи (длиной 3—6 м) представляют большой интерес, так как применение их вместо ленточных фундаментов резко сокра щает объем земляных работ, удешевляет строительство и позволяет без затруднений устраивать фундаменты в зимнее время.
Установлена закономерность, заключающаяся в том, что чем больше нагрузка, передаваемая на фундамент, тем эффективнее становится устройство свайных фундаментов по сравнению с лен точными или столбовыми. Так, при нагрузке на колонну порядка 800—1000 Т может потребоваться фундамент с площадью подошвы до 40—50 м2, т. е. свайный фундамент в таком случае будет гораздо экономичнее. Поэтому в настоящее время в Советском Союзе почти 20% всех промышленных и гражданских зданий возводят на свай ных фундаментах.
Директивами XXIV съезда КПСС в девятой пятилетке преду смотрена громадная программа строительства. Общий объем капи тальных вложений за пятилетку определен в размере 501 млрд. руб. или почти на 42% больше, чем в прошлом пятилетии. За пятилетие
будут построены жилые дома общей площадью 580 млн. м2. Про изводительность труда в строительстве намечено повысить
на 37%.
Для выполнения этой программы необходимо, в частности, уве личить масштаб применения свайных фундаментов. Повысить тех нико-экономическую эффективность таких фундаментов можно путем использования более современных конструкций свайных фун даментов и методов их устройства с использованием высокопроизво дительных сваепогружающих и специальных агрегатов для устройства набивных свай, прогрессивной организации произ водства.
Изложение перечисленных вопросов устройства свайных фунда ментов и технологии свайных работ на основе обобщения отечест венного и зарубежного опыта составляет содержание настоящей книги.
Р А З Д Е Л ПЕРВЫЙ
ГОТОВЫЕ (ЗАБИВНЫЕ) СВАИ
Г Л А В А 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СВАЯХ И СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТАХ
1. Назначение и работа свай в грунте
Сваи представляют собой круглые или многогранные стержни (деревянные, бетонные, железобетонные или металлические), по груженные в грунт. По длине они могут быть постоянного сечения (цилиндрические и призматические) и переменного (конические и пирамидальные).
Использование свай при устройстве фундаментов зданий и со оружений, известное с самой глубокой древности, в настоящее вре мя получает все большее распространение. Основное назначение свай заключается в том, чтобы передать нагрузку от здания или сооружения на более глубокие слои грунта, обладающие необхо димой несущей способностью.
Группу свай, образующую свайный фундамент, поверху связыва ют жесткой конструкцией в виде балки или плиты, обеспечивающей передачу давления от сооружения на все сваи и препятствующей горизонтальному перемещению верхних частей свай.
Конструкции, связывающие головы свай, называют р о с т в е р ка м и и выполняют их в зависимости от материала свай и постоян ного уровня грунтовых вод из дерева, бетона или железобетона. Различают ростверки высокие и низкие (рис. 1.1). Высокими назы
|
|
|
вают |
ростверки |
с |
нижней |
|||
“> |
| |
я |
плоскостью, |
лежащей |
выше |
||||
|
|
|
поверхности |
грунта. |
Такие |
||||
|
|
|
ростверки устраивают |
в тех |
|||||
|
|
|
случаях, |
когда |
поверхность |
||||
|
|
|
грунта покрыта водой (на |
||||||
|
|
|
пример, |
при |
строительстве |
||||
|
|
|
набережных, |
мостовых опор |
|||||
|
|
|
и т. д.). Однако возможно ус |
||||||
|
|
|
тройство высоких |
роствер |
|||||
|
|
|
ков |
и |
при |
строительстве |
|||
Рис. 1.1. Свайные фундаменты: |
|
гражданских зданий (напри |
рост |
мер, при устройстве техниче |
|
а — с низким ростверком; б — с высоким |
ского подполья). |
|
верком |
|
8
Низкими называют ростверки с нижней плоскостью, заглублен ной в грунт. В промышленном и гражданском строительстве чаще применяют низкие ростверки. Отметка заглубления низкого рост верка в грунт зависит от наличия подвалов и проходящих в них подземных коммуникаций, возможности пучения грунтов, глуби ны заложения соседних фундаментов и ряда других причин.
Свая нижним концом может опираться на практически несжи маемые грунты: скальные, плотные крупнообломочные, плотные песчаные, плотные малосжимаемые глинистые в твердом состоянии
Рис. 1.2. Свайные фундаменты:
. А — на сваях-стойках; |
Б — на |
висячих сваях |
(при показателе консистенции |
0). |
В таких случаях все давле |
ние на грунт основания передается только через нижний конец сваи, по площади ее поперечного сечения. Такие сваи называют сваями-
стойками.
Сваи можно опереть на несжимаемые грунты далеко не всегда. По большей части нижние концы свай остаются в сжимаемых грун тах. В этих случаях нагрузка от сваи воспринимается грунтом как по площади поперечного сечения сваи, так и по ее боковой поверх ности. Такие сваи называют висячими или сваями трения. Это на звание сваи получили от развития сил трения по их боковой поверх ности (рис. 1.2).
Следует отметить, что силы трения, развиваемые по боковой, по верхности сваи в процессе ее погружения и в эксплуатационных ус ловиях, резко разнятся по своей величине. Поэтому проектную ве личину несущей способности висячей сваи определяют по величине сил трения, развивающихся в эксплуатационных условиях.
Несущую способность свай определяют различными способами, о чем будет сказано в дальнейшем. Однако уже сейчас необходимо
9