grandov.ru страница 1
скачать файл
Буронабивные сваи. Размышления о применении.
В далеком 1971 году появился нормативный документ по устройству коротких буронабивных бетонных свай для малоэтажных зданий - ВСН 5-71 (Ведомственные строительные нормы). Из-за кажущейся простоты исполнения и появления так называемых «ямобуров» они получили широкое применение в строительстве, а точнее при возведении фундаментов загородных домов, бань, гаражей и других строений. Не вдаваясь в подробности устройства данного вида фундаментов, строители делают его «на глазок», иначе сказать нельзя. Поскольку и диаметр и длина сваи принимается из тех, «кто сегодня свободен». Это зачастую 250-350мм в диаметре и длиной 3000мм – откройте рекламную газету. Но даже при этом немногообразии, шаг свай подбирается, как ранее было сказано – «на глазок», т.е. примерно или субъективно. Обязательно сваи ставят в пересечении стен, а также в углах, а далее – равномерно, просто равномерно.

А что же говорят нам нормативные документы про этот вид свай? Возьмем свод правил СП 50-102-2003 «Проектирование и устройство свайных фундаментов» и почитаем некоторые его пункты:


6.5 Буровые сваи по способу устройства подразделяют на:

а) буронабивные сплошного сечения с уширениями и без них, бетонируемые в скважинах, пробуренных в 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;

б) буронабивные полые круглого сечения, устраиваемые с применением многосекционного вибросердечника;

в) буронабивные с уплотненным забоем, устраиваемым путем втрамбовывания в забой скважины щебня;

г) буронабивные с камуфлетной пятой, устраиваемые путем бурения скважин с последующим образованием уширения взрывом и заполнением скважин бетонной смесью;

д) буроинъекционные диаметром 0,15—0,25 м, устраиваемые в пробуренных скважинах путем нагнетания (инъекции) в них мелкозернистой бетонной смеси или цементно-песчаного раствора, или буроинъекционные с уплотнением окружающего грунта путем обработки скважины по разрядно-импульсной технологии (сваи РИТ);

е) буроинъекционные, устраиваемые полым шнеком;

ж) сваи-столбы, устраиваемые путем бурения скважин с уширением или без него, укладки в них омоноличивающего цементно-песчаного раствора и опускания в скважины цилиндрических или призматических элементов сплошного сечения со сторонами или диаметром 0,8 м и более;

з) буроопускные сваи с камуфлетной пятой, отличающиеся от буронабивных свай с камуфлетной пятой (см. подпункт «г») тем, что после образования и заполнения камуфлетного уширения в скважину опускают железобетонную сваю.
При выполнении работ по устройству свайного поля вы когда-нибудь видели применение обсадных труб или многосекционного вибросердечника? А может строители выполняли уплотнение щебнем или может взрывом? А может им помогали инженеры (наверно электронщики?) с рязрядно-импульсной технологией? Ну, конечно же, нет, я лично такого не видел, хотя такое чудо должно быть – ведь не зря же все это придумали. А видел вот что: делается отверстие в земле, точнее много отверстий; далее не следует уплотнений или любых других мероприятий в забое; подается бетон сверху! по лотку из миксера; в середине заполнения (или даже в начале) устанавливается арматурный каркас («какой защитный слой? Какие фиксаторы? Ничего про это не слышал») и далее заполняется бетоном доверху; только потом следует вибрирование бетона (некоторые хорошие строители могут и послойно провибрировать); бетон осядет и опять заполение бетоном доверху, в уровень земли. Все, 10-20 минут и свая готова. ТАК ДЕЛАТЬ НЕЛЬЗЯ! Давайте прочитаем пункт 15.3.9 про уплотнение грунта и 15.3.19 про бетонирование, сразу станет ясно, как делать правильно, а, главное, логично.
15.3.3 Работы по устройству буронабивных и буросекущихся свай типа БСИ осуществляют станками вращательного и ударно-канатного бурения. При этом рекомендуется использовать установку СП-45 или зарубежные установки «Беното», «Касагранде» и «Бауер».
Ну вот, а где же привычные названия типа: Исузу Эльф, Мазда титан, Ниссан наконец…??? Может их 1971 году еще не было? Это уж точно. А вы попробуйте в «Яндексе» найти оборудование для устройства буронабивных свай – ничего похожего на предлагаемые нам «ямобуры» там нет (а есть там много чего). Даже само слово «ямобур» говорит о том, что делает эта техника именно ямы, а иначе ее назвали бы «сваедел» или еще как-нибудь.

15.3. После завершения проходки скважины производят зачистку забоя от шлама механическим способом, а при опирании свай на скальные грунты зачистка забоя может выполняться дополнительно гидравлическим способом.

В сухих скважинах разрыхленный грунт может быть уплотнен трамбованием. В водонасыщенных грунтах допускается проводить такое уплотнение путем сбрасывания трамбовки (массой не менее 5 т при диаметре скважины 1 м и более и массой 3 т при диаметре скважины менее 1 м).

Трамбование грунта в скважине необходимо производить до значения отказа, не превышающего 2 см за последние пять ударов.
Это о чем говорит? Если сбрасывать трамбовку пять раз, изменение ее абсолютной отметки в забое не должно превысить 2см. Разведите пальцы на два сантиметра. Вот-вот, это очень и очень мало. И если в забой попадет рыхлый грунт, значит свая «работать» не будет, просядет более чем на 2см. Деньги в землю, деньги в землю.
15.3.19 Бетонная смесь в скважину должна укладываться способом ВПТ (вертикально перемещаемая труба). Для бетонирования должен применяться приемный бункер с бетонолитной трубой диаметром 250—325 мм. Объем бункера должен быть не менее внутреннего объема бетонолитной трубы.

15.3.20 Расстояние между забоем скважины и нижним торцом бетонолитной трубы при начале бетонирования не должно превышать 30 см. В процессе бетонирования следует осуществлять подъем бетонолитной трубы. При этом нижний торец должен быть постоянно заглублен под уровень бетонной смеси не менее чем на 1 м.
Согласен с тем, что можно обойтись и без бетонолитной трубы, а другими приспособлениями, но! с помощью средств защиты скважины от осыпания грунта, например, специальной подающей воронкой из ВСН 5-71:

Рис. Подающая воронка.



Но и этого вы не увидите на наших загородных стройках. Кстати, обратите внимание, что диаметр узкой части 377мм, как ее засунуть в выкопанные 350мм?


15.3.25 Буронабивные сваи должны выполняться из бетона класса не ниже В15 по прочности на сжатие (на плотных заполнителях) и марки по водонепроницаемости W6. Бетонная смесь должна удовлетворять требованиям ГОСТ 7473 и приготовляться на щебне фракции 5—30 мм.
Придумали, как уложить бетонную смесь, теперь, где ее взять? Звоним на завод…ура! есть бетон и точно В15, а про W6 и забыли вовсе, зачем это W6?. А это - класс бетона по водонепроницаемости. Очень важное требование по ограничению проникновения влаги в конструкцию сваи. Но никто об этом не позаботится – не для себя же. А по незнанию - и для себя также. Тем не менее, долговечность конструкции сильно зависит от этого показателя.
Из таблицы Г.2 можно почерпнуть, какой диаметр сваи нам рекомендуют умные люди:
Таблица Г.2 — Номенклатура буронабивных свай (частично)


Тип сваи

Способ изготовления сваи

Диаметр сваи*, мм

Класс бетона

Длина сваи, м

БССм

Вращательным бурением в устойчивых глинистых грунтах без закрепления стенок скважин

400

В15

2-4







500






Минимальный диаметр буронабивных свай начинается с 400мм! Это не 300 и даже не 350мм. Опять подвох. Немного позже мы попробуем посчитать их несущую способность.




А вот выписки из ВСН 5-71:
2.4. Рациональной областью применения фундаментов из коротких буронабивных свай являются глинистые грунты (супеси, суглинки, глины) с коэффициентом консистенции В  0,4 и коэффициентом пористости   1.
Вот выкопали мы яму, посмотрели вниз, взяли горсть или кусок земли в руку….. ну точно, коэффициент консистенции 0,3 да и пористость видно меньше 1… Ну конечно, это бред. Нам придется воспользоваться услугами лаборатории и правильно определить состав и характеристики грунта, а иначе - деньги в землю.
5.17. Уход за бетоном и бутобетоном необходимо осуществлять с соблюдением следующих правил:

а) открытые поверхности бетона, бутобетона должны быть укрыты опилками, грунтом и другими влагостойкими материалами;

б) при температуре наружного воздуха +15C и выше открытые поверхности необходимо увлажнять.
И об этих простых процедурах забывают наши быстрые строители. Может и в правду, зачем это делать, все равно никто не увидит? Но нужно помнить, что оголовок сваи - это очень важный элемент, именно через него передается нагрузка от вышележащих конструкций. Деньги в землю уже закопали, но все равно неправильно…да что же ты будешь делать?
7. В целях уточнения несущей способности буронабивных свай, определяемой по формуле (3), рекомендуется до начала строительства произвести контрольные испытания опытных свай статическими нагрузками в соответствии с ГОСТом 5686-69 "Сваи и сваи-оболочки. Методы полевых испытаний". В зависимости от результата испытаний корректируется проект свайных фундаментов.
Здесь можно просто расплакаться, а лучше, начать молится на будущий свайный фундамент (все равно испытывать не будем) – так больше шансов, что повезет с грунтом, повезет со строителями, повезет с бетоном и многими другими факторами, включая погоду, и наш дом будет стоять долго и счастливо. Вера – сильная штука. А еще говорят: «На веру не принимай…» Не зря же?
14. Отметку подошвы ростверка назначают с учетом конструктивного решения нулевого цикла и проекта планировки.

При слабопучинистых грунтах под ростверками наружных стен укладывают подготовку из непучинистых материалов (шлак, крупнозернистый песок и др.) или оставляют воздушный зазор не менее 5 см между подошвой ростверка и грунтом.
У нас в Томске до 90% грунтов являются пучинистыми, и не только слабо-, но и сильно. Следовательно, в 90% случаях нам нужно делать воздушный зазор не менее 5см. Но сделать его очень сложно, поэтому бетон мы уложим прямо на землю, посыпанную песочком. Ум строителя работает так: ну ленточный фундамент же держит и так, а я еще и столько свай сделал…ууу, так это вообще крепость какая. Но забыл, или просто не знал, про силы негативного трения грунта о сваю, забыл о разности осадок и т.д. и получилось так, что один угол дома (северный) поднялся выше, а другой опустился – появился крен. Вот как легко, оказывается, построить Пизанскую башню у себя на участке.

Итак, что же нужно выполнить, чтобы получить правильную буронабивную сваю?




  1. Знать геологические характеристики грунта (лаборатория);

  2. Принять нужный диаметр сваи и ее длину (от 400мм и только расчетом!);

  3. Трамбование забоя (до отказа 2см за 5 ударов);

  4. Применить требуемый бетон (не ниже В15 W6);

  5. Правильно заполнить бетоном с обеспечением защитных слоев арматурного каркаса (бетонолитная труба поднимаемая вверх, например);

  6. Правильно уплотнить бетон (вибрирование, добавки);

  7. Ухаживать за бетоном как полагается (закрыть и/или увлажнять);

  8. Испытать согласно ГОСТ.

Предупреждение! Невыполнение одного или нескольких этих пунктов может повлечь за собой пренеприятнейшие последствия.


Ну а все же?…если сильно хочется?..как быть?...что делать?

Есть некоторое решение этой задачи, но сначала давайте рассмотрим правильный пример расчета с известными нам характеристиками грунтов и нагрузки от здания:


Пример расчета №1.

Рассчитать фундамент из коротких буронабивных свай под здание с центрально приложенной вертикальной расчетной нагрузкой Np = 5,5 т/пог. м.

Грунтовые условия, по данным инженерно-геологических изысканий, приведенных в таблице:


Наименование слоев

Тол­щина слоя, м

Удель­ный

вес (у), т/м3



Объем­ный вес (о), т/м3

Природ­ная влаж­ность (W), %

Предел текучес­ти (Wт), %

Предел раска­ты­вания (Wp), %

Пока­затель консис­тенции (В)

Коэф­фици­ент по­ристос­ти ()

Сте­пень влаж­ности (G)

Суглинок свет­ло ­коричневый тугопластичный

2

2,73

1,83

19,4

27,1

16,1

0,3

0,78

-

Суглинок ко­рич­невый полу­твердый

1

2,73

1,94

20,3

30

18,7

0,14

0,69

-

Песок крупный, твердый, влаж­ный

6,2

2,67

2,09

15

-

-

-

0,47

0,64

Грунты представлены суглинками, залегающими с поверхности земли до глубины 3 м; причем, до глубины 2 м - суглинками тугопластичными, с 2 до 3 м - суглинками полутвердыми. Далее, до глубины 9,2 м - пески крупные, плотные влажные; грунтовые воды находятся на глубине 9,2 м от поверхности.

Принимаем размеры свай: диаметр d = 0,5 м; длина l = 3,0 м. Шаг свай L = 3 м.

Тогда нагрузка, приходящаяся на одну сваю, N = hNp = 3х5,5 = 16,5 т. Для свай применяется бетон марки М 200.




Решение.

Расчет набивных свай по первому предельному состоянию производят с учетом совместной работы свай и грунта, окружающего и подстилающего сваю.

Несущая способность набивных свайных фундаментов, воспринимающих вертикальную сжимающую нагрузку, определяется исходя из сопротивления материала фундамента и сопротивления грунта основания, принимая меньшее из двух значений.

Несущую способность набивных свай по материалу рассчитывают по формуле:


Рм = mFR,
где m - коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,6;

F - площадь поперечного сечения сваи, м2;

R - расчетное сопротивление материала сваи осевому сжатию, т/м2;
m = 0,6; F = 0,196 м2; R = 850 т/м2;
Pм = 0,6х0,196х850 = 99,96 т.
Определяем несущую способность висячей сваи из грунтовых условий:
P = кm(RнF + umf fiн li),
где к - коэффициент однородности грунта, принимаемый к=0,7;

m - коэффициент условий работы, принимаемый равным 1;

Rн - нормативное сопротивление грунта под нижним концом сваи;

F - площадь опирания сваи, м2;

u - периметр сваи, м;

mf - дополнительный коэффициент условий работы. Величина коэффициента mf определяется опытным путем, а при отсутствии опытных данных коэффициент mf может быть принят mf = 0,8;

fiн - нормативное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола сваи, т/м2, li - толщина i-го несущего слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.
В плоскости нижних концов свай залегает крупный песок, плотный влажный, для которого Rн = 70 т/м2;

площадь сечения

Периметр сваи u = D = 3,140,5 = 1,57 м;

дополнительный коэффициент условий работы mf = 0,8;

нормативное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола составит:

В = 0,3, тогда

для второго слоя

значение f2н находим интерполированием:

при h1 = 1,0 м; В = 0,14;

при h2 = 2,0 м; В = 0,14;

при h3 = 1,5 м; В = 0,14;

При значениях В < 0,2 значения fiн берутся. Как для В = 0,2.



l1 = 2,0 м; l2= 1,0 м.

Несущая способность сваи по грунту будет:


Р = 0,71[700,196 + 1,570,8(2,32 + 3,851)] = 17,0 т.
Так как несущая способность сваи по материалу Рм = 99,96 т., а по грунту Р = 17,0 т, то принимаем меньшее из двух значений. Несущая способность сваи Р = 17,0 т.

Проверяем условие:

N  P,
где N - расчетная нагрузка на буронабивную сваю, т;

P - несущая способность буронабивной сваи, т;


16,5 т < 17,0 т.
Значит, выбранные размеры (диаметр, длина) приняты удовлетворительно. В случае неудовлетворения данного условия необходимо задаться другими размерами или шагом свай.

Итак, мы поняли, что при диаметре 500мм и длине сваи 3 метра при определенных геологических условиях можно получить 17т. Но мы же не хотим знать эту геологию, нам же нужно завтра фундамент уже делать… так? Берем и считаем:


Пример расчета №2 («наобум»).
Произведем расчет буронабивных свай на неизвестной геологии («там грунт хороший – коричневый такой» - слова соседа строителя). Т.е. будем принимать наименьшие (или близкие к ним) из тех значений характеристики грунтов, про которые нам говорит СНиП. Если повезет и на деле окажется, что грунт хороший, то пусть это пойдет в запас прочности фундамента. Я уже не говорю про те случаи, когда вообще нет возможности применять буронабивные сваи, а такие есть – поверьте.

Давайте примем «ямобур» с диаметром шнека d = 350мм и глубиной копания l = 3000мм. Это самый распространенный вариант буронабивных свай в нашем городе.


Решение.

Определяем несущую способность висячей сваи только из грунтовых условий.

Поскольку геологические условия нам неизвестны, принимаем сопротивление грунта под подошвой сваи Rн = 20 т/м2;

площадь сечения

Периметр сваи u = D = 3,140,35 = 1,1 м;

дополнительный коэффициент условий работы mf = 0,8;

нормативное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола, принимаемое по табл. 6, составит:

Показатель консистенции примем как для «нехорошего» грунта (но еще не самого худшего) В = 0,5 тогда

для второго слоя

значение f2н находим интерполированием:

при h1 = 1,0 м; В = 0,5;

при h2 = 2,0 м; В = 0,5;

при h3 = 1,5 м; В = 0,5;



l1 = 2,0 м; l2= 1,0 м.

Несущая способность сваи по грунту будет:


Р = 0,71[200,096 + 1,10,8(1,22 + 1,451)] = 3,72 т.
Всего 3,72 тонны. Можно смело строить баню, сарай или даже гараж.
Пусть нам очень (очень сильно) повезло хотя бы с грунтом под подошвой Rн = 70 т/м2, тогда несущая способность сваи составит: P = 7.1 тонны. Это уже куда лучше. Но все равно недостаточно. Нагрузка от 2-х этажного дома только по перекрытиям около 4т/м.п., а далее все зависит от стен: тяжелые они или легкие. Стена кирпичная в 510мм – это еще 6-7т. Итого около 10 т/м.п. Значит, опять не хватает…
Увеличиваем диаметр сваи до 500мм, тогда

площадь сечения

Периметр сваи u = D = 3,140,5 = 1,57 м;
Несущая способность этой сваи будет: Р = 0,71[700,196 + 1,570,8(1,22 + 1,451)] = 12,99 т.
Достаточно (точно?).
Все, хватит, давайте остановимся и сделаем выводы. Получается, что даже при «лучшем» грунте под подошвой мы получаем требуемый диаметр сваи 500мм. Итого, если принять d=500мм, остается надеяться (я сказал молиться?) на «повезет в грунте» и руки ответственного строителя.

Мы еще не поговорили про многорядные и кустовые свайные фундаменты, но это уже будет дорогостоящим проектом для малоэтажного здания на своем участке.


Данная статья является личным размышлением автора и не обязывает никого принимать каких-либо действий. И если ты, уважаемый читатель, все-таки решил построить дом на фундаменте из буронабивных свай, бери лопату и копай яму. Все планированные деньги на это мероприятие аккуратно опусти на дно, и засыпь грунт назад, так как имеет место большая вероятность, что на этом месте вырастет денежное дерево.

Также автор ни в коем случае не хочет обидеть того настоящего строителя, который, все-таки, умеет и делает так, как того требует СНиП или другой нормативный документ.



Ж.Р.А.
скачать файл



Смотрите также:
Буронабивные сваи. Размышления о применении
147.93kb.
Александр Моисеевич Пятигорский
1677.87kb.
Правила пожарной безопасности при хранении, реализации и применении пиротехнической продукции
52.12kb.
Моделирование процесса забивки сваи на копровой установке
103.79kb.
Титюхина марина викторовна
735.15kb.
Кировской области об установлении на территории кировской области дифференцированных налоговых ставок при применении
35.05kb.
Тема: «О применении фракталов»
120.47kb.
Программа: lectio divina t. Beck, U. Benedetti, G. Brambillasca, F. Clerici, S. Fausti, Una
167.95kb.
Трагедия Земли
1730.79kb.
О применении фракталов в торговых тактиках на рынке Форекс
41.79kb.
Типовые схемы применения коммутаторов в локальных сетях
69.3kb.
Березовский. Путин. Запад Джордж Сорос финансист и философ Горькие размышления с верой в Россию
88.89kb.