Файл: Косолапов, В. Г. Свайные работы учебник.pdf

Канд. техн. наук В. Г. КОСОЛАПОВ

СВАЙНЫЕ

РАБОТЫ

Издание 2-е, переработанное и дополненное

Одобрено Ученым советом Государственного комитета Совета Министров СССР

по профессионально-техническому образованию в качестве учебника

для подготовки рабочих на производстве

МОСКВА «ВЫСШАЯ ШКОЛА» 1974 г.

и мТАЛЬНО) О ;* * ЛА.

а

S 3

Косолапов В. Г.

К71 Свайные работы. Изд. 2-е, переработ. и доп. Учебник для подготовки рабочих на произ­ водстве. М., «Высш. школа», 1974.

256 с. с ил.

верков.

Подробно описано оборудование, применяемое при выпол­ нении свайных работ: свайные молоты (паровоздушные, меха­ нические, дизельные), вибропогружатели и вибромолоты, ста­ ционарные и самоходные копровые установки. Изложена техно­ логия производства свайных работ: разбивка свайных основа­ ний на суше и воде, способы погружения свай и шпунта, опре­

машинах для зондирования грунтов, приведены новые конст­ рукции молотов и копрового оборудования.

©Издательство «Высшая школа», 1974

ВВЕДЕНИЕ

Директивами XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану развития народного хозяйства на 1971—1975 гг. в области строительства предусматривается значитель­ ное повышение эффективности капитальных вложений, дальнейший рост объемов строительного производства.

Главным направлением технического прогресса и ос­ новой роста производительности труда в строительстве на ближайшие годы является индустриализация строи­ тельства, основанная на массовом применении сборных элементов заводского изготовления и использовании современных средств механизации строительных про­ цессов.

В текущей пятилетке строителям предстоит выпол­ нить объем работ почти в 1,4 раза больше, чем в пре­ дыдущем пятилетии.

Значительно должна быть повышена техническая оснащенность строительно-монтажных организаций со­ временными высокопроизводительными машинами и ме­ ханизированным инструментом, в связи с этим преду­ сматривается создание и освоение серийного выпуска около 100 новых типов машин и средств малой механи­ зации.

В общем комплексе строительных работ, выполняе­ мых при возведении зданий и сооружений, значительное место занимают работы по устройству фундаментов.

За последние 10—15 лет все большее применение на­ ходят свайные фундаменты в самых разнообразных областях строительства: в жилищно-гражданском, гид­ ротехническом, портовом, энергетическом, промышлен­ ном, транспортном, сельскохозяйственном.

Возведение любого здания и сооружения тесно свя­ зано с решением одной из самых сложных и трудных технических задач — оценкой прочности грунтов, выбо­ ром рациональных и экономически оправданных конст­ рукций фундаментов и целесообразных способов их уст­ ройства.

3

Сложность определения несущей способности свай и, следовательно, их количества, длины и сечения заклю­ чается в том, что свая погружается в очень разнообраз­ ную по напластованию, простиранию и физико-механи­ ческим свойствам грунтовую -среду. Поэтому при проведении инженерно-геологических изысканий надо правильно использовать физико-механические характе­ ристики грунтов и особенно тщательно иссследовать их несущие свойства.

Правильное решение этих задач обеспечивает дли­ тельный срок службы возводимых зданий и сооружений, способствует снижению стоимости строительства и со­ кращению его сроков, что имеет большое народнохозяй­ ственное значение.

В Советском Союзе фундаментостроение получило большое развитие в связи с огромными задачами, по­ ставленными перед строителями планами развития на­ родного хозяйства. Для выполнения их необходимо было решить многие весьма сложные проблемы в области проектирования, расчета и устройства фундаментов.

Большую роль в развитии отечественного фундаментостроения -сыграли работы советских ученых Н. М. Герсеванова, Б. В. Гончарова, Д. Д. Баркана, В. Г. Булы­ чева, Н. А. Цытовича, Б. Д. Васильева, В. К. Дмоховско-

В связи с развитием индустриальных методов изго­ товления свай и усовершенствованием оборудования для их погружения свайные фундаменты применяют при строительстве зданий и сооружений не только на слабых, но и на прочных грунтах. Применение свайных фунда­ ментов взамен сборных ленточных фундаментов, как по­ казывает практика строительства, позволяет значитель­ но сократить объем земляных работ, уменьшить расход бетона в 1,5—2 раза, снизить сроки и стоимость устрой­ ства фундаментов, а также потребность в механизмах и транспортных средствах.

Наряду с этим применение свайных фундаментов обеспечивает возможность выполнения работ в течение всего года, так как отпадает необходимость разработки мерзлых грунтов в зимнее время.

Свайные фундаменты по сравнению с другими типа­ ми фундаментов отличаются значительно меньшими и

4

Гл а в а I

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГРУНТАХ

ИИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЯХ

Ос н о в а н и е м называется массив грунта, воспри­ нимающий массу сооружения и дающий равномерные

осадки в допустимых пределах. В тех случаях, когда в качестве оснований служат грунты в условиях их при­ родного залегания, такие основания называются естест­ венными. Грунты, предварительно уплотненные или ук­ репленные соответствующими способами, называются

искусственными основаниями.

Ф у н д а м е н т о м называется подземная или под­ водная часть здания или сооружения, которая воспри­ нимает действующие на нее нагрузки и передает их на основание.

Подошвой фундамента называется поверхность его, опирающаяся на основание. Расстояние от планировоч­ ной отметки до подошвы фундамента называется глуби­ ной заложения. Сечения фундаментов определяют рас­ четным путем из условия их работы под нагрузкой от сооружения.

Рассмотрение вопросов взаимодействия грунтов ос­ нований и конструкций фундаментов зданий и сооруже­ ний является предметом науки об основаниях и фунда­ ментах. Эта наука рассматривает условия залегания и физико-механические свойства грунтов, конструкции фундаментов, а также методы их расчета и способы уст­ ройства.

Для правильного решения вопросов, связанных с вы­ бором и устройством оснований и фундаментов зданий и сооружений, необходимо знать основы инженерной гео­ логии, гидрогеологии и механики грунтов.

Инженерная геология рассматривает геологические процессы и явления, возникающие в грунтах, на которых возводят здания и сооружения.

7

Гидрогеология изучает свойства подземных вод. Механика грунтов изучает физико-механические свой­

ства грунтов, методы расчета прочности и деформаций основания.

§ 1. ГРУНТЫ И ИХ СВОЙСТВА

коры, используемые в строительных целях при выполне­ нии различных инженерных работ. Грунты, которые ис­ пользуют в качестве оснований для зданий и сооруже­ ний, подразделяют на скальные, полускальные, крупно­ обломочные, песчаные и глинистые.

К скальным грунтам относятся граниты, песчаники, ракушечники, известняки и другие горные породы.

Деформации скальных грунтов в основаниях соору­ жений ничтожные, поэтому такие грунты можно считать практически несжимаемыми. Но несмотря на свою проч­ ность, скальные грунты могут постепенно разрушаться под влиянием атмосферных осадков, а также в резуль­ тате воздействия на них сточных вод, содержащих отхо­ ды химических и металлургических предприятий (щело­ чи, кислоты и др.).

При отсутствии внешних воздействий подобного рода массивные скальные породы представляют собой наибо­ лее прочные основания для всех зданий и сооружений.

К полускальным грунтам относятся мергели, окремненные глины, гипс, гипсовые песчаники и др. Полу­ скальные грунты имеют прочность на сжатие в водона­ сыщенном состоянии менее 50 кгс/см2, кроме того, в воде они размягчаются и растворяются.

Грунтовая вода, воздействуя на гипс, известняки, мергели и т. п., образует в их массивах трещины и пусто­ ты или вызывает карстовые явления. Эти явления распространены в горных районах Урала, Крыма, Кав­ каза и Западной Сибири.

Крупнообломочными называются несцементированные грунты, содержащие по массе более половины обломков кристаллических или осадочных пород. К этой группе грунтов относятся щебенистый (галечниковый) и дре­ свяный (гравийный).

Крупнообломочные грунты не меняют своих физичес­ ких свойств при увлажнении, слабо сжимаются под на­

8

грузкой, оказывают значительное сопротивление сдвигу

ислабо размываются водой.

Кпесчаным грунтам (пески) относятся такие грунты, которые в сухом состоянии становятся сыпучими, не об­ ладают свойством пластичности и содержат менее поло­

вины по массе частиц крупнее 2 мм. В зависимости от зернового состава песчаные грунты подразделяют на крупные, средние, мелкие и очень мелкие.

По минералогическому составу различают кварцевые, сланцевые и известняковые пески. Наиболее прочные — кварцевые пески.

При увлажнении песчаного грунта изменяются его физико-механические свойства. Эти изменения менее за­ метны в крупных песках и возрастают по мере умень­ шения размеров частиц. Особенно сильно влияет увели­

становятся текучими. Отсюда происходит название плы­ вуны.

Устройство оснований на плывунах связано с боль­ шими трудностями, но при правильной организации про­ изводства работ они могут быть преодолены.

Чистый песок, в особенности крупный, является хо­ рошим основанием.

Глинистыми называются связные грунты, обладаю­ щие пластичностью, т. е. способностью изменять форму

счем изменяются их физические свойства.

Взависимости от пластичности, обусловленной нали­ чием в глинистом грунте частиц различной крупности, различают супеси (от 3 до 10% частиц менее 0,005 мм), суглинки (от 10 до 30%), глины (более 30%). Физико­ механические свойства глинистых грунтов в значитель­ ной мере зависят от их влажности, а также от темпера­ турных воздействий. Так, в зимнее время возможно

пучение глинистых грунтов, т. е. образование неравно­ мерных вздутий (бугров) поверхности земли, которые весной, после оттаивания грунта, понижаются.

9