Проектирование устройства буронабивных свай (стр. 1 из 9)
Проектирование устройства буронабивных свай
Введение
Свайные фундаменты за последние несколько десятилетий нашли в России широкое применение. При этом, однако, основной объем свайных забот приходился на забивные сваи.
В последние годы в связи с ростом количества строительных объектов с большимы сосредоточенными вертикальными и горизонтальными нагрузками, а также более интенсивным освоением районов и площадок со слабыми и просадочными грунтами появилась тенденция к увеличению применения буронабивных свай.
Буронабивные сваи применяются при строительстве в районе распространения просадочных грунтов, возведении высотных зданий в крупных городах, при сооружении ряда крупных тепловых электростанций и при строительстве мостов и развязок.
Принцип изготовления буронабивных свай, предложенный более 100 лет назад отечественными инженерами, в настоящее время благодаря разработкам российских и зарубежных ученых значительно усовершенствован.
В России разработана технология изготовления буронабивных свай под защитой глинистого раствора, в том числе свай с уширенной пятой, созданы специализированные станки для устройства буронабивных свай большого диаметра и разработаны механизмы для устройства пяты набивных свай методом вдавливания лопастей уширителя в грунт.
Однако технология устройства буронабивных свай является более сложной, чем технология устройства забивных свай, а поэтому для обеспечения хорошего качества их изготовления требуется более квалифицированные кадры.
1 Военно-инженерная оценка района строительства
1.1 Общая характеристика района строительства
Ленинградская область – одна из северо-западных областей Российской Федерации. Она расположена на северо-западе Восточно-Европейской равнины и прилегает к Финскому заливу Балтийского моря на протяжении 330 км.
На западе область граничит по реке Нарве с Эстонией, а на северо-западе с Финляндией – это государственные границы Российской Федерации.
На юго-западе Ленинградская область граничит с Псковской областью, на юге и юго-востоке – с Новгородской областью, на востоке - с Вологодской областью и на северо-востоке – с Республикой Карелией. Город Санкт-Петербург является центром Ленинградской области, однако не входит в ее состав, будучи самостоятельным субъектом Российской Федерации.
Рельеф равнинный со следами деятельности ледника. Большую часть области занимают низменные пространства: Прибалтийская низменность, Приневская, Вуоксинская, Свирская низины, Приладожская низменность. Речная сеть густая, почти все реки относятся к бассейну Балтийского моря. Важнейшие реки – Нева, Волхов, Свирь, Вуокса, Нарва, Сясь, Луга – обладают значительными гидроэнергоресурсами, используются для судоходства и лесосплава.
Почвы преобладают подзолистые и болотного типа. Большая часть почв характеризуется избыточным увлажнением, повышенной кислотностью и нуждается в мелиорации.
Леса занимают 54% площади области (преобладают сосна, ель, береза, осина), болота 11,9%, луга 3,2%. Общие запасы древесины 480 млн. м3 .
Население – русские (92% в 1970 г.), украинцы, финны, белорусы, вепсы, евреи, эстонцы, татары, карелы. Средняя плотность населения области (с Ленинградом) – 65,5 чел. На 1кв.км.
1.2 Климатические условия района строительства
Климат переходный от морского к континентальному. Зима умеренно теплая, температура самого холодного месяца января от -7 до -11 ºС. Лето прохладное, температура самого теплого месяца июля от 15 до 17,5 ºС. Территория области располагается в зоне избыточного увлажнения, количество осадков 550-850 мм в год. Снежный покров – 120-160 сут. Продолжительность вегетационного периода 150-170 сут.
Температура наружного воздуха приведена в табл.1. Направление и скорость ветра приведены в табл.2.
Таблица 1.
Температура наружного воздуха, ºС.
| г. С-Петербург(Ленинградская область). | месяц | ||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | год | |
| -7,7 | -7,9 | -4,2 | 3 | 9,6 | 14,8 | 17,8 | 16 | 10,8 | 4,8 | -0,5 | -5,1 | 4,3 | |
Таблица 2.
Направление и скорость ветра.
| Напр. ветраМесяц. | С | СВ | В | ЮВ | Ю | ЮЗ | З | СЗ | штиль |
| январь | 5/2,6 | 10/3,0 | 9/2,4 | 13/3,5 | 19/14,0 | 18/14,2 | 15/3,7 | 11/2,7 | 9 |
| июль | 9/2,4 | 19/2,7 | 9/2,2 | 8/2,6 | 8/2,6 | 8/2,9 | 15/3,2 | 22/3,5 | 15 |
В числителе: повторяемость направлений ветра, в %; в знаменателе: скорость ветра, м/с.
Рис.1. Роза ветров на январь.
Рис.2. Роза ветров на июль.
1.3 Экономическая оценка района строительства
Город Санкт-Петербург один из наиболее развитых городов России. Промышленность города и Ленинградской области носит многоотраслевой характер. Широко используется местная сырьевая база, имеется наличие отраслей общесоюзного значения.
На территории Ленинградской области находится атомная электростанция, расположенная в Сосновом бору, 50% электроэнергии вырабатывается тепловыми электростанциями.
На территории области имеются крупные цементные заводы, которые производят 4,4% цемента от общероссийского производства. Имеются стекольные и кирпичные заводы, завод железо-бетонных изделий (ЖБИ), механические и ремонтные заводы, завод по производству металлоконструкций.
Основные виды транспорта: автомобильный и железнодорожный. Протяженность железных дорог 2,8 тыс. км., почти 1/3 из них электрифицированы.
Большое значение имеет водный транспорт в виду большого количества рек и озер, а так же Финский залив. Главную роль играет Балтийский водный путь.
Район строительства можно оценить как промышленно развитый. Энергоснабжение объекта осуществляется от ДЭС, вода на объекта доставляется автотранспортом.
2 Анализ существующих способов устройства буронабивных свай и выбор технологической схемы
2.1 Анализ существующих способов устройства буронабивных свай
Набивные сваи после их зобретения и устройства в России в 1899 г. широко применяют во всем мире.
Такие сваи целесообразно устраивать на площадках со сложными инженерно – геологическими условиями, затрудняющими или делающими невохможным применение забивных свай; на площадках с большой толщей просадочных грунтов; застроеных районах, где погружение забивных свай может привести к деформациям элементов несущих конструкций или оборудования. Кроме того, при устройстве набивных свай исключается шум, вызываемой работой молотов.
При устройстве набивных свай легко решаются вопросы увеличения диаметра ствола (до 1,5 м и более) при глубине заложения до 60 м и более для передачи на них больших сосредоточенных нагрузок до 500...1000 т на сваю и более и армирование ствола сваи на расчетном участке. Набивные сваи, как правило, устраивают по индивидуальным проектам в соответствии с нормативно – инструктивными документами. В настояшие время в практике отечественного фундаментостроения применяют буронабивные сваи с уширением и без.
Технология изготовления таких свай зависит от геологических и гидрогеологических условий строительной площадки. Применяют в основном три известных способа устройства свай: без специальных мероприятий по крепления стенок скважины; с обеспечением устойчивости стенок скважины от обрушения избыточным давлением глинистого раствора или воды; с креплением стенок скважины неизвлекаемыми или инвентарными обсадными трубами.
При строительстве зданий на водонасышенных неоднородных глинестых грунтах текучей консистенции с прослойкой песков и суписей буронабивные сваи длинной до 50 м можно применять с применением свай – оболочек. Иногда такие сваи называют трубобетонными.
Для повышения несущей способности буронабивных свай в их основании устраивают уширения. Такие уширения образуют энергией взрыва (в этом случае сваи называют буронабивными с комуфлетным уширением), механическим разбуриванием полости пяты, путем вдавливания грунта в стенки скважины, а также путем втрамбовывания в основание скважины жесткой бетонной смеси или забивкой в основание скважины группы свай малого размера.
Способ изготовления буронабивных свай без крепления стенок скважины рекомендуется применять при прорезании устойчивых связных грунтов (глинистые грунты твердой, полутвердой, тугопластичной консистенции, в том числе просадочные и набухающие); при залегании грунтовых вод в период строительства ниже пяты сваи.
Изготовляют буронабивные сваи сухим способом в соответствии с технологической схемой, приведенной на Рис.1.
Бурение скважин для свай ведется вращательным и ударно – канатным способом, с применением шнеков, буровых цилиндров или желонок. При необходимости разбуривания уширения к станку вместо бурового органа присоединяют уширитель. После окончания бурения устанавливают кондуктор – опалубку с обсадным патрубком и вращением цилиндрической бадби с прорезями и откидным днищем зачищают забой (дно скважины).
В скважинах без уширений вместо зачистки забоя допускается уплотнение основания втрамбовыванием слоя щебня или жесткого бетона толщиной 15...20 см с помощью балансира, долота или виброштампа. При этом стенки скважины должны быть закреплены инвентарной обсдной трубой.
Кондуктор с обсадной опалубкой можно не ставить в случаях, когда в устье скважины связный грунт достаточно устойчив, поверхность земли очищена от рыхлого грунта и обсыпание его исключено, воронка (бункер) с бетонолитной трубой опирается непосредственно на поверхность земли, обжимая грунт в устье скважины, и армирование ствола производится отдельными стержнями (без хомутов) в свежеуложенный бетон сваи.