Технические рекомендации по проектированию и устройству свайных фундаментов, выполняемых с использованием разрядно-импульсной технологии для зданий повышенной этажности(сваи-рит)

Если толщины ростверка для прямой анкеровки оказывается недостаточно, то следует предусматривать применение специальных анкерных устройств на концах стержней.

14.8.3. Длина анкеровки рассчитывается в соответствии с требованиями СП 52-101-2003 (п.п. 8.3.21-8.3.25).

14.8.4. Длина прямой анкеровки горячекатаной и термомеханически обработанной арматуры периодического профиля диаметром до 32 мм в фундаментной плите может быть определена по формуле

(14.22)

где  = 0,75 - коэффициент, учитывающий влияние на длину анкеровки напряженного состояния бетона и прямой анкеровки сжатой арматуры периодического профиля;

R_s - расчетное сопротивление сжатию продольной анкеруемой арматуры сваи для предельного состояния первой группы;

A_s - площадь поперечного сечения одного анкеруемого стержня арматуры по его номинальному диаметру;

₁ = 2,5 - коэффициент, учитывающий влияние вида поверхности горячекатаной и термомеханически обработанной арматуры периодического профиля;

₂ = 1,0 - коэффициент, учитывающий влияние диаметра анкеруемой арматуры, в сваях-РИТ рекомендуется применять арматуру диаметром не более 32 мм;

R_bt - расчетное сопротивление осевому растяжению бетона фундаментной плиты, в которую анкеруется продольная арматура сваи;

u_s - периметр анкеруемого стержня по номинальному диаметру арматуры;

A_s,cal, A_s,еf - площади поперечного сечения арматуры, соответственно требуемая по расчету и фактически установленная.

14.9. Соединения секций арматурного каркаса сваи

14.9.1. Для соединения секций арматурных каркасов с последующим погружением узла стыка в бетонную смесь не рекомендуется использовать электродуговую сварку. При электродуговой сварке неизбежны большие тепловложения и после ее завершения требуется длительное время для остывания стыка во избежание его повреждения при погружении в холодную бетонную смесь, а также для исключения образования «пробок», из-за ускоренной гидратации цемента в зоне горячего стыка, которые препятствуют погружению арматурного каркаса в проектное положение (более подробно см. п. 10.5).

14.9.2. Рекомендуется предусматривать:

- стыковые соединения внахлёстку без сварки с прямыми концами стержней периодического профиля (конструктивно секции связывают проволокой диаметром 1,5-2,0 мм);

- стыковые соединения с применением специальных устройств (стыки с опрессованными муфтами, резьбовыми муфтами и муфтами специальной конструкции).

Использованию муфтовых соединений под конкретные нагрузки должно предшествовать их предварительное испытание, а применение согласовано с лабораторией арматуры ГУП «НИИЖБ».

14.9.3. При конструировании стыков сжатой арматуры внахлёстку (без сварки) из арматуры диаметром не более 32 мм следует соблюдать требования СП 52-101-2003 (п. 8.3.27).

Стыки секций арматурного каркаса свай-РИТ в основании высотных зданий всегда находятся в сжатом состоянии и должны иметь длину нахлёста не менее длины I_п

(14.23)

где  = 0,9 - коэффициент, учитывающий влияние напряженного состояния сжатой арматуры, конструктивного решения элемента в зоне соединения стержней, количество стыкуемой арматуры в одном сечении по отношению к общему количеству арматуры в этом сечении, расстояние между парами стыкуемых стержней должно быть не более 2d_s и не более 30 мм.

R_bt - расчетное сопротивление бетона сваи осевому растяжению;

п - количество стыкуемых стержней;

- остальные обозначения по формуле (14.22).

14.9.4. При соединении арматуры внахлёстку следует соблюдать:

- расстояние между стыкуемыми стержнями не должно превышать 2d_s (d_s - диаметр продольной стыкуемой арматуры);

- расстояние между соседними парами стыкуемых стержней должно быть не менее условного диаметра d_red.

При стыковом соединении секций арматурных каркасов, состоящих из шести рабочих стержней из арматуры класса А500С, R_s = 435 МПа в бетоне класса В30 и R_bt = 1,2 МПа, формула (14.23) примет вид

(14.24)

где d_s,cal, d_s,ef - соответственно диаметр арматурных стержней по расчету и устанавливаемых фактически.

14.10. Расчёт несущей способности свай-РИТ по грунту

14.10.1. При расчёте несущей способности свай-РИТ по грунту на участке длиной 2 м, начиная от подошвы ростверка, где не производится РИО, допускается не учитывать сопротивление грунта на боковой поверхности свай-РИТ.

14.10.2 С учетом положений СНиП 2.02.03-85, СП 50-102-2003 несущую способность висячих свай-РИТ по грунту F_d кН (тс) следует определять по формуле

F_d = _кк_сriп (_сRR_ritА_rit + _cf u_iritf_ih_i), (14.25)

где _кк - коэффициент надежности свайного основания по ответственности здания и сооружения: для высотных зданий и зданий первой категории ответственности _кк = 0,7; для зданий II категории ответственности _кк = 0,85; для остальных зданий -_кк = 1.0;

_сriп - коэффициент условий работы свай-РИТ, _сriп = 1,0 для всех случаев;

_сR - коэффициент условий работы грунта под нижним концом свай-РИТ, принимаемый _сR = 1,3 для всех грунтов, как для сваи с камуфлетными уширениями в основании сваи;

_cf - коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности свай-РИТ:

для всех грунтов _cf = 1,3, как для сваи с камуфлетными уширениями по всему стволу, за исключением верхнего участка ствола сваи. Если принято решение учитывать несущую способность грунта на участке, не подвергаемом РИО, то до глубины, на которую устанавливается труба кондуктор, следует принимать _cf = 0,4, ниже заглубления трубы-кондуктора на участке ствола сваи до глубины, на которой не производится РИО, _cf = 0,5;

R_rit - расчетное сопротивление грунта под нижним концом свай-РИТ, принимаемое в соответствии с указаниями, изложенными ниже, в зависимости от размеров зоны уплотнения, создаваемой в основании свай-РИТ, кПа(тс/м²);

A_rit - площадь основания принимается по площади поперечного сечения свай-РИТ в зоне камуфлетного уширения по его наибольшему диаметру в соответствии с указаниями, приведенным ниже, м²;

u_irit - периметр поперечного сечения сваи на i-том горизонте, м. Рекомендуется принимать величину u_iri, равной периметру поперечного сечения скважины u_irit = d_c. Допускается учитывать увеличение периметра поперечного сечения ствола сваи при РИО данного горизонта в скважине, в соответствии с указаниями, приведенными ниже;

f_i - расчетное сопротивление - кПа (т/м²) i-го слоя грунта на боковой поверхности сваи следует принимать по табл. 6.3 и 6.4 (приложение 6), составленным в соответствии с табл. 7.2 (СП 50-102-2003) и табл. 2 (СНиП 2.02.03-85);

h_i - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.

14.10.3. Размер зоны уплотнения грунта в основании свай-РИТ оценивают по диаметру условной камуфлетной полости (уширения сваи), образованной серией электровзрывов в забое скважины.

Размер условной камуфлетной полости задается в проекте и контролируется при устройстве свай-РИТ по объему бетонной смеси, расходуемой на ее заполнение, который с достаточной точностью определяется по снижению уровня бетонной смеси в скважине за время обработки электровзрывами забоя или одного уровня по длине ствола сваи h = h_n- h_kon,

где h - величина осадки бетонной смеси в скважине при обработке нижнего конца сваи-РИТ, м;

h_n - начальное положение бетонной смеси в скважине после установки электродов на забой скважины для РИО;

h_kon - конечный уровень бетонной смеси в скважине после окончания РИО нижнего конца сваи (после достижения «отказа») до подъема электродной системы на новый горизонт (уровень) РИО.

Допускается использовать другие методы контроля объема бетонной смеси, заполнившей камуфлетную полость в основании сваи-РИТ, например, расходомеры бетонной смеси, перекачиваемой при заполнении камуфлетной полости и др.

Объем бетонной смеси, заполнившей камуфлетную полость, определяется по формуле

(14.26)

где _р - коэффициент, учитывающий потери бетонной смеси за счет ее налипания на стенки скважины, уплотнения и фильтрации в грунт растворной части смеси. При определении объема бетонной смеси, заполнившей камуфлетную полость в основании сваи-РИТ, следует принимать _р = 0,8;

d_c - диаметр скважины, следует принимать по диаметру бурового инструмента, м;

При обработке электровзрывами нижнего конца сваи возможны следующие случаи:

а) при h < ⅔d_c в твердых глинистых грунтах R_rit следует принимать по СП 50-102-2003 (табл. 7.7) или СНиП 2.02.03-85 (табл. 7), а площадь A_rit принимать равной площади поперечного сечения скважины диаметром d_c.

б) при h  ⅔d_cR_rit следует принимать по табл. П.6.1 и П.6.2 приложения 6 или по табл. 7.1 СП 50-102-2003 или по табл. 1 СНиП 2.02.03-85, а площадь A_rit основания сваи-РИТ принимать равной площади поперечного сечения с наибольшим диаметром

(14.27)

где D_ku - наибольший диаметр уширения в основании сваи-РИТ, полученного в результате РИО, м.

При расчете несущей способности свай-РИТ по грунту, величину D_ku следует вычислять как D_ku = k_ushd_c по данным табл. 2 и 3 в зависимости от вида грунта в основании сваи; при изготовлении свай-РИТ следует контролировать фактическое снижение уровня бетонной смеси в устье скважины h, и вычислять D_ku по формуле

(14.28)

Зная D_ku вычисляется A_rit.

После изготовления опытных свай-РИТ на площадке и определения реальной осадки бетонной смеси h допускается уточнять площадь сечения камуфлетного уширения сваи-РИТ в ее основании

(14.29)

14.10.4. В проекте следует назначать обработку забоя скважины с указанием величины осадки бетонной смеси в ее устье или объема бетонной смеси, необходимого для заполнения камуфлетной полости.

В каждом проекте должен содержаться следующий пункт:

«При изготовлении свай-РИТ контролировать величину понижения уровня бетонной смеси в скважине во время разрядно-импульсной обработки забоя скважины, что должно быть зафиксировано соответствующей записью в журнале изготовления свай».

Если в расчетах несущей способности сваи-РИТ учтено увеличение периметра u_irit поперечного сечения сваи сверх диаметра скважины за счет РИО ствола сваи на отдельных (конкретных) уровнях, то в проекте следует делать соответствующую запись и выделять ее рамкой. Периметр поперечного сечения ствола сваи-РИТ с учетом камуфлетных уширений определяется, исходя из среднего значения диаметров d_ji сваи, которые следует определять по объему бетонной смеси, израсходованной на заполнение j-гo разрядно-импульсного уширения в i-м слое грунта.

14.10.5. При проектировании не следует завышать диаметры задаваемых поперечных сечений уширений для свай-РИТ на нижнем конце сваи и по ее длине. До проведения экспериментальной РИО свай на объекте и получения фактических значений увеличения диаметра скважины, принимаемые величины диаметров уширении D_kui не должны превышать величины диаметра пройденной скважины, умноженной на предельные коэффициенты, приведенные в табл. 2 и 3.

Отношение диаметра камуфлетного уширения D_kui к диаметру буровой скважины d_c

Таблица 2

Вид песка

Плотность сложения песка

Рыхлые

Средней плотности

Плотные

Диаметр буровой скважины, принимать по диаметру бурового инструмента, мм

до 150

151-250

251-320

321-450

до 150

151-250

251-320

321-450

до 150

151-250

251-320

321-450

Гравелистые, крупные и средней крупности

3,3

2,4

2,1

1,8

2,8

2,1

1,8

1,6

2,5

1,8

1,6

1,4

Мелкие

Малой и средней степени водонасыщения

2,8

2,1

1,8

1,6

2,5

1,8

1,6

1,3

2,0

1,6

1,3

1,1

Насыщенные водой

2,9

2,2

1,9

1,6

2,6

1,9

1,7

1,4

2,2

1,7

1,4

1,2

Пылеватые

Малой степени водонасыщения

2,3

1,7

1,6

1,4

2,0

1,6

1,4

1,3

1,8

1,4

1,3

1,2

средней степени водонасыщения

2,4

1,8

1,7

1,5

2,1

1,7

1,5

1,3

1,9

1,5

1,3

1,1

Насыщенные водой

2,5

1,9

1,8

1,5

2,2

1,8

1,6

1,4

2,0

1,6

1,4

1,2

Примечание: По коэффициенту водонасыщения S_r пески подразделяются согласно ГОСТ 25100-95 (табл. Б.16)

Степени водонасыщения песка

коэффициент водонасыщения S_r песка, д.е.

Малой степени водонасыщения

средней степени водонасыщения

насыщенные водой

0-0,50

0,50-0,80

0,80-1,00

где w - природная влажность песка, д.е.;

е - коэффициент пористости;

_s - плотность частиц песка, г/см ;

_w- плотность воды, принимаемая 1 г/см .

Таблица 3

Наименование пылевато-глинистого грунта и показатель текучести

Диаметр буровой скважины принимать по диаметру бурового инструмента, мм

до 150

151-250

251-320

321-450

Супеси

I_L < 0

1,2

1,1

1,05

1,02

0  I_L  1

1,5

1,3

1,2

1,1

I_L > 1

1,8

1,6

1,5

1,4

I_L < 0

1,15

1,1

1,05

1,03

0  I_L  0,25

1,25

1,15

1Д

1,05

Суглинки

0,25 < I_L  0,50

1,3

1,2

1,15

1,1

и глины

0,50 < I_L 0,75

1,4

1,3

1,2

1,5

0,75 < I_L  l,0

1,5

1,4

1,3

1,2

I_L > 1

1,6

1,5

1,4

1,3

14.10.6. Периметр поперечного сечения сваи-РИТ в зоне j-го камуфлетного уширения определяется по формуле

u_jrit = D_kuj = d_ck_ush, (14.30)

где k_ush = D_kuj/d_c из табл. 2 и 3.

Усредненное значение периметра поперечного сечения сваи-РИТ в i-м слое грунта

(14.31)

где n - количество разрядно-импульсных уширений в i-том слое грунта;

I_j - длина j-го камуфлетного уширения по стволу сваи-РИТ в i-том слое грунта I_j = 0,89D_ku;

и_с - периметр поперечного сечения скважины, пробуренной под сваю-РИТ;