книги из ГПНТБ / Симагин В.Г. Свайные фундаменты. Особенности проектирования и возведения

В. Г. СИМАГИН, А. В. ПИЛЯГИН

□

ФУНДАМЕНТЫ

ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ВОЗВЕДЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Значительные объемы жилищного, промышленного и сельскохозяйственного строительства могут быть вы­ полнены при условии максимальной индустриализации строительства, применения современных высокопроизво­ дительных средств механизации, рациональной техноло­ гии производства работ и научной организации труда.

частей зданий и сооружений предусматривают устрой­ ство фундаментов трех основных типов: на естественном или искусственном основаниях и свайных.

3

Первые два типа при всей своей простоте часто тре­ буют значительных затрат труда на устройство фунда­ ментов. Кроме того, велик удельный вес затрат тяже­ лого ручного труда при выполнении операций по зачи­ стке оснований, обратной засыпке и уплотнению грунта в пазухах, а также сезонность работ и пр.

Несмотря на то, что к настоящему времени нако­ пился значительный опыт сооружения указанных выше типов фундаментов, свайные фундаменты позволяют в ряде случаев сократить сроки проведения работ нуле­ вого цикла примерно на 20—25%, свести к минимуму объем земляных работ (особенно при бесподвальном строительстве), уменьшить расход бетона на 30—35%

иснизить стоимость сооружения фундаментов на

35—40%, а в некоторых благоприятных случаях — на 50%.

Современные крупнопанельные дома с облегченными панелями весьма чувствительны к неравномерным осад­ кам. В этом случае свайные фундаменты являются луч­ шими, поскольку они придают жесткость подземной час­ ти здания. Кроме того, свайные фундаменты, как прави­ ло, способствуют с н и ж е н и ю о с а д о к зданий и их н е р а в н о м е р н о с т и , повышению культуры производ­ ства. Создается возможность почти полной механизации работ, устраняются осложнения, вызываемые при про­ изводстве земляных работ в условиях высокого горизон­ та грунтовых вод, отпадает необходимость утепления основания в зимнее время. Если раньше овайные фунда­ менты применяли исключительно на площадках, сложен­ ных 'Слабыми грунтами, то в настоящее время успешно применяются и при хороших грунтах, способных и без свай воспринимать давление от сооружения. Свай­ ные фундаменты могут быть в некоторых случаях более

доказана широкой практикой гражданского строитель­ ства. Объем свайных фундаментов в нашей стране уве­ личивается с каждым годом и в настоящее время состав­ ляет более 7 млн. м3 свай в год, что составляет пример­ но 30% от общего количества фундаментов. При этом 95% объема свайных работ приходится на з а б и в н ы е сваи.

4

ОСОБЕННОСТИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ РАЙОНОВ ЗАСТРОЙКИ КАРЕЛИИ

В геологическом строении районов застройки прини­

Мощность четвертичных отложений крайне неравно­ мерна. Минимальная мощность их наблюдается близ северо-западных побережий крупных водоемов: Онеж­ ского и Ладожского озер, Белого моря (города Кондо­ пога, Сортавала, Питкяранта, Беломорск, Кемь и др.). Здесь нередки выходы скальных пород на дневную поверхность. Наибольшей мощности толщи четвертич­ ных отложений достигают в южной части Карелии, в районе Петрозаводска, Олонца и оз. Сямозера (более 100 м).

Среди ч е т в е р т и ч н ы х отложений Карелии повсе­ местное распространение имеет верхняя море на , полу­ чившая название «ооновной». Среди нее различаются три разности: песчаная, супесчаная и суглинистая. Пер­ вая встречается в северной и западной Карелии, вто­ рая— в южных и восточных районах, третья — в Пудож­ ском районе.

6

Характерной особенностью мо р е н является их преимущественно малая мощность и в ы с о к о е содержание к р у п н о о б л о м о ч н о г о материала (гальки, щебня, валунов) — от 5 до 70% и более. Валуны имеют разме­ ры от 0,3 до 2,0 м и более. Моренные грунты отличаются высокой плотностью и сопротивлением сдвигу и неболь­ шой деформируемостью и водопроницаемостью [Б. В. Ка­ лашников, 1971]. Несмотря на многие положительные со строительной точки зрения качества, моренные отложе­ ния обладают рядом особенностей, которые затрудняют проходку котлованов и траншей, бойку свай и т. п.

Различия в условиях залегания и гидрологической обстановке приводят к существенному изменению влаж­ ности моренных отложений. Там, где существуют благо­ приятные условия для дренажа (на склонах возвышен­ ностей, у водоемов), влажность морены не велика, а в понижениях доледникового рельефа она существенно

Увеличение влажности на 2—5% переводит моренные отложения нарушенного сложения в ряде случаев в те­ кучее или п л ы в у и но е состояние.

С у г л и н и с т ы е и с у п е с ч а н ы е разности морен­ ных отложений (особенно Петрозаводска) обладают с т р у к т у р н о й связностью. При влажности более ниж­

ность с течением времени в зависимости от наличия глинистых частиц, способа погружения и других факто­ ров.

Высокая п ы л е в а т о с т ь и наличие грубообломоч­ ного материала в морене даже при невысокой влажности способствуют миграции влаги и соответственно — п у ч е ­ нию фундаментов зданий [В. Г. Симагин, 1973, А. А. Ка­ ган, 1971].

Учитывая отрицательные 'свойства некоторых морен­ ных грунтов при производстве работ нулевого цикла, а также высокий уровень грунтовых вод, можно считать свайные фундаменты в ряде случаев при малом

7

содержании валунов экономически и технически целе­ сообразным типом фундаментов.

В южной части Карелии широко распространены о з е р н о - л е д н и к о в ы е отложения, которые являются преобладающими в Олонце, Сортавале, Лахденпохья и частично в Питкяраите. Они представлены преимуще­ ственно л е н т о ч н ы м и глинами, суглинками и супеся­ ми. Мощность толщи этих грунтов варьирует в широких пределах — от нескольких десятков сантиметров до 30 и более метров. Важной чертой ленточных отложений является их структурная прочность. Влажность в естест­ венных условиях залегания часто превышает влажность на пределе текучести, поэтому при разрушении струк­ туры глинистых слоев, например при пер ем яти и, кол­ лоидные связи нарушаются, увеличивается количество свободной воды, возникает избыточное увлажнение и грунты переходят в текучее состояние. В общем случае

шении структуры. В зимнее время ленточные грунты при промерзании являются с и л ьн о п у ч ин и с т ы м и [В. Г. Симагин, 1973]. Работы нулевого цикла на таких грунтах имеют некоторые особенности, снижающие в це­ лом производительность труда и вызывающие удорожа­ ние строительства [С. М. Крышень, 1972].

В подобных грунтах наиболее целесообразно, а в ря­ де случаев даже необходимо применение с в а й н ы х фундаментов, особенно когда они подстилаются скаль­ ными или моренными грунтами (Сортавала, Олонец, Кемь, частично Питкяранта). В этих условиях свайные фундаменты являются единственно возможными. Здесь рационально применение забивных овай-стоек, опираю­ щихся на моренные или скальные грунты.

Слабыми грунтами являются также послеледниковые

рии Кеми и Беломорска [Б. В. Калашников, 1971]. Иольдиевые глины имеют небольшую плотность и силь­ ную сжимаемость (£о = 5^-20 кг/см2). Для них харак­ терна резкая п о т е р я п р о ч н о с т и и р а з ж и ж е н и е при нарушении естественной структуры механическим, в особенности динамическим воздействием. При этом осадки могут увеличиваться до 10—15 раз и более. Грун­

8

ты эти разжижаются при забивке свай, ири вибрациях, при сотрясениях, проходке котлованов и траншей. Иольдиевые глины отличаются о т с у т с т в и е м способности к т и к с о т р о п н о м у восстановлению структурных свя­ зей во времени после их нарушения у скрытотекучих разностей. Они являются также с и л ьн опу ч ин и с т ы - м и грунтами, так как влажность их составляет

50—120%.

Для территории Карелии характерно также большое распространение н е р а в н о м е р н о с ж и м а е м ы х грун­ тов [С. М. Крышень, 1972]. В этих условиях при проек­ тировании и строительстве зданий необходимо учиты­ вать опасность развития неравномерных осадок фунда­

ментов.

Сложными для строительства в Карелии являются и г и д р о г е о л о г и ч е с к и е условия. Залегание под­ земных вод на небольшой глубине, а таиже наличие местного напора в незакономерно расположенных пес­ чаных линзах затрудняет строительные работы и удоро­ жает их [Б. В. Калашников, 1971].

изменением глубины залегания рыхлых н скальных пород, широким распространением в зоне фундирования слабых глинистых грунтов, обладающих большой нерав­ номерной сжимаемостью и изменчивостью структуры. Высокий уровень грунтовых вод является весьма небла­ гоприятным фактором как для строительства, так и для эксплуатации уже построенных сооружений. Промерза­ ние обводненных глинистых грунтов часто сопровож­ дается выпучиванием малонагруженных фундаментов.

Современные условия застройки часто исключают возможность выбора участка для строительства, поэтому приходится проектировать и строить различные соору­ жения в неблагоприятных грунтовых условиях.

Учитывая вышеизложенное, можно сделать вывод о принципиальной в о з м о ж н о с т и применения с в а й ­ ных фундаментов при строительстве во многих районах Карелии. Однако целесообразность их применения должна диктоваться конкретной инженерно-геологиче­ ской и гидрогеологической обстановкой и характером проектируемых сооружений.

9