Файл: Симагин В.Г. Свайные фундаменты. Особенности проектирования и возведения.pdf

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

На территории Карелии можно выделить:

а) районы безусловно перспективные для примене­ ния свайных фундаментов — районы распространения ленточных грунтов и морских глин и им подобных грун­ тов (Сортавала, Олонец, Кемь, Питкяранта, Беломорск, Суоярви);

б) районы развития грунтов во .сравнительно высо­ кой несущей способностью, но высоким уровнем грун­ товых вод. В этих условиях свайные фундаменты явля­ ются безусловно рациональными для бесподвальных зданий, а также при строительстве ответственных и уни­ кальных инженерных сооружений и зданий повышенной этажности;

в) районы развития грунтов со сравнительно высо­ кой несущей способностью, где применение свай воз­ можно при условии их экономических преимуществ перед ленточными фундаментами (Петрозаводск, Кон­ допога).

ПРОЦЕССЫ, ПРОИСХОДЯЩИЕ В ГРУНТАХ ПРИ ПОГРУЖЕНИИ СВАЙ

Для того чтобы грамотно проектировать и возводить свайные фундаменты, необходимо иметь четкое пред­ ставление о физической сущности протекающих процес­ сов в грунтах при погружении .в них свай, потому что именно эти процессы определяют несущую способность свай, порядок производства свайных работ, трудность погружения в различные грунты, напряженное состояние грунтов около свай и т. д.

вают многочисленные исследования, в процессе погру­ жения свай в грунте, окружающем сваю, происходят более сложные явления — д е ф о р м а ц и и , связанные с уплотнением его и со сдвигами одних областей по отношению к другим. Интенсивность развития этих двух видов деформаций во времени и в различных точках грунтового массива зависит в основном от вида и состо­ яния грунта и способа погружения сваи. Изменение естественной структуры при погружении свай может увеличить или уменьшить их прочность, а следовательно, и несущую способность сваи.

10

Анализ грунтовых условий Карелии позволяет разде­ лить грунты по несущей способности условно на три группы: слабые, средние и плотные.

послеледниковые морские (иольдиевые) глины; пылева­ тые водонасыщенные супеси, супеси с большим содер­ жанием органических веществ и другие подобные грун­

грунтам относятся моренные грунты.

Рассмотрим коротко особенности деформаций, возни­ кающих в различных грунтах в результате уплотнения и сдвигов при погружении сваи.

При современных способах работ погружение свай происходит быстро, а уплотнение грунтов связано с вы­ жиманием воды из пор, т. е. с процессами, требующими для своего завершения значительного времени. Но ско­ рость движения воды в грунтах находится в зависи­ мости от величины и характера пор, и поэтому в раз­ ных грунтах будут протекать разные процессы.

В зависимости от степени уплотняемостн грунта в процессе погружения сваи грунты могут быть подраз­ делены на:

а) способные полностью уплотняться в процессе погружения сваи (песчаные, супесчаные и маловлажные связные грунты);

б) частично уплотняющиеся; в) практически не уплотняющиеся (водонасыщенные

глинистые грунты).

При погружении свай в песч а и ые грунты в первый момент времени острие сваи, захватывая вертикальные слои грунта, перемещает их вниз с одновременным уплотнением. Когда уплотнение грунта под острием достигает определенного предела, грунт выдавливается в стороны и на поверхность. Перемещение грунта в го­ ризонтальном направлении начинается при определен­ ном заглублении сваи, выпирание на поверхность проис­ ходит не по контакту с ее боковой поверхностью, а на некотором удалении от нее. Таким образом, в процессе погружения вокруг сваи и под ее острием формируются уплотненные зоны. Максимально уплотненная зона грунта вокруг сваи имеет объем, соответствующий объе­

п

му грунта, вытесняемого телом сваи, а ооновные пере­ мещения частиц грунта наблюдаются у острия в радиу­ се примерно полутора диаметров.

жаться, отказ возрастает. Такое явление объясняется тем, что при забивке вода сравнительно быстро удаля­ ется от ствола сваи, а грунт вокруг нее быстро уплотня­ ется, особенно под острием. Образовавшаяся уплотнен­ ная напряженная зона препятствует погружению сваи. Через некоторый промежуток времени происходит рас­ сасывание воды в окружающие слон грунта и частичная потеря сопротивления боковой поверхности ствола сваи

возникновению перемещений частиц в значительной зо­ не под концом сваи. Поэтому не образуется местная уплотненная зона. Отсутствие же глинистых и пылева­ тых частиц исключает возможность тиксотропных пре­ вращений, и поэтому «отдых» не влияет на величину отказа.

в грунт свая раздвигает в стороны .и изгибает вниз слои грунта. В грунте вокруг сваи образуются криволиней­ ные поверхности окольжения, по которым по мере по­ гружения сваи происходят сдвиги и образуется область деформируемого грунта. Поперечные размеры этой об­ ласти растут по мере погружения сваи, но по достиже­ нии некоторой глубины рост прекращается и при даль­ нейшем погружении размеры сохраняются постоянны­ ми. Радиус зоны деформирования зависит от свойств грунта, поперечных размеров сваи и способа погруже­

12

ния. Чем меньше прочность грунта, тем меньше размеры

(G = 0,2 -г-0,7), то при забивке сваи грунт в основном уплотняется за счет ликвидации пор, ранее заполненных

Вэтом случае грунт испытывает практически одинако­ вые сопротивления при перемещении вверх и в стороны.

Всвязи с этим значительно развиваются поперечные размеры области деформирования грунта. Если грунты

иольдиевые глины, илы). Поэтому при погружении сваи вытесняемый грунт будет испытывать меньшие сопро­ тивления при перемещении вверх — в направлении нару­ шенного грунта. В связи с этим будут уменьшаться поперечные размеры зоны деформации и степень уплот­ нения грунта в процессе забивки и, наоборот, увеличи­ ваться количество выпученного вверх грунта. Наиболее интенсивно выпирание происходит в начале погружения сваи. Чем меньше уплотнение грунта, тем больше его выпирание. Объем выпученного вверх грунта может достигать 100% объема погружения сваи в зависимости от размеров, свойств грунта и вида сваебойного обору­ дования. По окончании забивки или при перерывах выпучивание грунта прекращается и начинается его осадка около сваи вследствие консолидации.

Таким образом, размеры области деформирования зависят от размеров поперечного сечения, длины сваи, свойств грунта, окорости погружения.

Образующаяся при забивке сваи область деформиро­ ванного грунта неоднородна по своему строению. По­ этому в процессе о т д ы х а сваи обычно протекают два

в этой зоне значительно нарушен перемятием и имеет более высокую плотность и прочность, чем естествен­ ный. Непосредственно около поверхности сваи распола­ гается сильно уплотненная грунтовая оболочка. По мере

13