Особенности проектирования свайных фундаментов при реконструкции зданий и сооружений

7.6.1 Применение свайных фундаментов при реконструкции зданий и сооружений наиболее целесообразно при значительном увеличении нагрузки на основание и при наличии в основании слабых грунтов.

Для свайных фундаментов могут быть использованы забивные, вдавливаемые, буроинъекционные и другие виды свай при соответствующем обосновании.

7.6.2 Свайные фундаменты при реконструкции зданий и сооружений следует проектировать в соответствии с требованиями настоящего подраздела и подразделов 7.1-7.4. Исходные данные для проектирования помимо указанных в 4.1 должны содержать результаты обследования оснований, фундаментов и конструкций реконструируемого здания, а согласно 5.14-5.17 в условиях существующей застройки также зданий и сооружений, попадающих в зону влияния реконструкции (см. ГОСТ Р 53778).

7.6.3 Инженерно-геологические изыскания для реконструкции должны проводиться в соответствии с требованиями раздела 5 и с учетом дополнительных указаний разделов 9-13 настоящего СП.

7.6.4 В проектах реконструкции оснований и фундаментов зданий и сооружений должны приниматься такие решения, при которых максимально используются существующие конструкции фундаментов и несущая способность грунтов.

7.6.5 Фундаменты из забивных свай, проектируемые для реконструкции в условиях существующей застройки, должны проверяться на безопасность по условиям динамических воздействий на конструкции близкорасположенных зданий и сооружений в соответствии с требованиями 4.8, а также на безопасность по условию смещения грунта вокруг погружаемых свай.

Безопасное по условиям динамических воздействий расстояние r, м, от погружаемых свай до зданий или сооружений, как правило, должно назначаться не менее 25 м.

7.6.6 Если расстояние r от ближайших погружаемых свай меньше 25 м, допустимые безопасные расстояния следует устанавливать исходя из условия, чтобы скорость вертикальных колебаний фундамента V, см/с, на расстоянии r от погружаемой сваи не превышала предельно допустимого значения для данного здания или сооружения, которое должно устанавливаться в зависимости от конструктивных особенностей здания или сооружения и категории их состояния. Для зданий, находящихся в удовлетворительном состоянии, при забивке свай молотами допустимые значения скоростей колебаний могут быть определены по таблице 7.18. В необходимых случаях, в том числе при вибропогружении свай, допустимые безопасные расстояния должны уточняться на основе инструментальных исследований параметров колебаний грунта и сооружений при пробном погружении свай.

Примечание - Уменьшение негативного динамического воздействия от забивки свай на существующие здания и сооружения возможно путем погружения свай в лидерные скважины, применением гидромолотов с большой массой их ударной части при малой высоте ее подъема, вибропогружения и др.

Таблица 7.18

Конструкции зданий и сооружений	Допустимые скорости колебаний, см/с, при грунтах основания
Пески
плотные	средней плотности	рыхлые
Глинистые грунты при показателе текучести
IL < 0,5	0,5 £ IL £ 0,75	IL > 0,75
Монолитные железобетонные и каркасные со стальным каркасом	4,5	3,0	1,0
Каркасные с рамным каркасом из монолитного железобетона	3,0	1,5	0,5
Кирпичные блочные и панельные	2,0	1,5	0,4

Значения скорости колебаний V, см/с, зданий и сооружений вычисляют по формуле

V = 2 pad, (7.46)

где a и d - соответственно амплитуда и частота колебаний, определяемые экспериментально при пробной забивке свай.

(Опечатка. Июнь 2011 г.)

7.6.7 В случаях когда применение забивных свай вблизи существующих зданий и сооружений оказывается невозможным по условию динамических воздействий, они могут быть заменены на вдавливаемые сваи, погружаемые специальными сваевдавливающими установками или с помощью домкратов.

Минимально необходимое усилие F, кН, для вдавливания свай допускается определять по формуле

F ³ g_cF_d, (7.47)

где g_c - коэффициент условий работы, принимаемый при скорости погружения сваи до 3 м/мин равным 1,2;

F_d - несущая способность сваи при различных глубинах ее погружения в грунтовых условиях участка строительства, кН.

При применении вдавливания свай для усиления оснований реконструируемых зданий их фундаменты и подземные конструкции должны быть проверены на возможность восприятия усилия вдавливания F и в случае необходимости усилены.

(Опечатка. Июнь 2011 г.)

7.6.8 В случаях применения буровых свай при реконструкции зданий и сооружений необходимо провести оценку возможной при устройстве таких свай технологической осадки, которая может вызвать осадку близко расположенных фундаментов, а также предусмотреть мероприятия по уменьшению технологической осадки, в том числе и за счет использования станков, оснащенных инвентарными обсадными трубами.

7.6.9 При усилении свайных фундаментов реконструируемых зданий путем подведения дополнительных свай под существующие ростверки последние должны проверяться на прочность в связи с изменением нагрузок и мест их приложения. В случае недостаточной прочности ростверков необходимо проектировать их усиление.

7.6.10 Дополнительные осадки оснований реконструируемых зданий и сооружений, вызванные реконструкцией, не должны превышать предельных дополнительных значений, которые следует устанавливать в соответствии с требованиями специальных технических условий в зависимости от уровня ответственности как самого сооружения и категории состояния его конструкций, так и примыкающих к нему объектов окружающей застройки.

7.6.11 Выбор типа сваи, материала и метода ее установки следует производить с учетом:

грунтовых и гидрогеологических условий на площадке, включая присутствие или возможность присутствия препятствий в основании;

напряжений в свае при ее установке;

возможности сохранения и проверки целостности сваи при установке;

влияния метода и последовательности установки свай на уже установленные и на примыкающие сооружения и коммуникации;

допусков, в пределах которых свая может быть надежно установлена с учетом технологических осадок;

разрушительных химических воздействий в основании;

возможности связи различных горизонтов подземных вод;

грузоподъемных и транспортных операций со сваями;

влияния устройства свай на соседние здания.

7.6.12 При рассмотрении перечисленных в 7.6.5-7.6.11 вопросов следует обратить особое внимание на следующие моменты:

перемещения и вибрации соседних зданий при устройстве свай;

используемый тип молота или вибратора;

динамические напряжения в свае при забивке;

при устройстве буровых свай, для которых используются жидкости внутри скважины, необходимо поддерживать давление жидкости на уровне, обеспечивающем устойчивость стенок скважины и исключающем возможность возникновения гидроразрывов;

очистка дна, а иногда и ствола скважины от шлама, особенно при их наполнении бентонитовым раствором;

местная неустойчивость ствола скважины при бетонировании, что может привести к попаданию грунта в тело сваи;

попадание грунта и воды в тело набивных свай и возможное нарушение сырого бетона потоком воды;

влияние неводонасыщенных слоев песка вокруг сваи, которые отбирают воду из бетона;

замедляющее действие химических веществ, содержащихся в грунте и грунтовой воде;

уплотнение грунта и возникновение порового давления при устройстве свай вытеснения;

нарушение грунта при бурении скважин для свай.

Требования к конструированию свайных фундаментов

8.1 Свайные фундаменты в зависимости от действующих нагрузок следует проектировать в виде:

а) одиночных свай - под отдельно стоящие опоры;

б) свайных лент - под стены зданий и сооружений при передаче на фундамент распределенных по длине нагрузок с расположением свай в один, два и более рядов;

в) свайных кустов - под колонны с расположением свай в плане на участке квадратной, прямоугольной, трапецеидальной и других форм;

г) сплошного свайного поля - под тяжелые сооружения со сваями, расположенными под всем сооружением и объединенными сплошным ростверком, подошва которого размещена на грунте (бетонной подготовке);

д) свайно-плитного фундамента.

8.2 В зависимости от конструкции здания применяют ленточные ростверки, ростверки стаканного типа и плитные ростверки.

8.3 Ленточные ростверки применяют, как правило, для зданий с несущими стенами. Ширина ростверка зависит от числа свай в поперечном сечении и от ширины несущей стены.

Значение свеса ростверка от грани свай должно приниматься с учетом допускаемых отклонений свай.

Высоту ростверка определяют расчетом в соответствии со СП 63.13330. Ростверк рассчитывают как железобетонную многопролетную балку. Армирование ростверка производится пространственными арматурными каркасами, как правило, из арматуры класса А-III (А400). Для ростверка применяют, как правило, бетон класса по прочности В > 15. Ростверк укладывают по бетонной подготовке класса В7,5.

8.4 Ростверки стаканного типа, состоящие из плитной части и подколенника - стаканной части, применяют в зданиях со сборным железобетонным каркасом.

Размеры ростверка в плане должны приниматься кратными 30 см, а по высоте - 15 см. Конструктивную высоту ростверка назначают на 40 см больше глубины стакана. Ростверк рассчитывают на изгиб (плитная часть, стаканная часть) и на продавливание (продавливание колонны и угловой сваи) в соответствии с требованиями СП 63.13330. Армирование ростверка производят плоскими сетками (плитная часть) и пространственными каркасами (стенки стакана).

8.5 Для тяжелых зданий и сооружений применяют, как правило, большеразмерные плитные ростверки. При этом высоту плитного ростверка определяют из расчета возможности восприятия им поперечных сил (по расчету на продавливание).

Плитные ростверки армируют верхними и нижними сетками из арматуры, которые укладывают на поддерживающие каркасы. Большеразмерные плитные ростверки изготавливают из бетона, укладываемого на бетонную подготовку.

8.6 При разработке проекта свайных фундаментов необходимо учитывать следующие данные: конструктивную схему проектируемого здания или сооружения; размеры несущих конструкций и материал, из которого они проектируются; наличие и габариты рядом расположенных заглубленных помещений здания или сооружения и их фундаментов; нагрузки на фундамент от строительных конструкций; размещение технологического оборудования и нагрузки, передаваемые от него на строительные конструкции и полы, а также требования к предельным осадкам и кренам строительных конструкций и фундаментов под оборудование.

8.7 Число свай в фундаменте и их размеры следует назначать из условия максимального использования прочности материала свай и грунтов основания при расчетной нагрузке, допускаемой на сваю, с учетом допустимых перегрузок крайних свай в фундаменте в соответствии с требованиями 7.1.11.

Выбор конструкции и размеров свай должен осуществляться с учетом значений и направления действия нагрузок на фундаменты, а также технологии строительства здания и сооружения.

При размещении свай в плане необходимо стремиться к минимальному числу их в свайных кустах или к максимально возможному шагу свай в лентах, добиваясь наибольшего использования принятой в проекте несущей способности свай.

8.8 Сопряжение свайного ростверка со сваями допускается предусматривать как свободно опирающимся, так и жестким.

Свободное опирание ростверка на сваи должно учитываться в расчетах условно как шарнирное сопряжение и при монолитных ростверках должно выполняться путем заделки головы сваи в ростверк на глубину 5-10 см.

Жесткое сопряжение свайного ростверка со сваями следует предусматривать в случае, когда:

а) стволы свай располагаются в слабых грунтах (рыхлых песках, глинистых грунтах текучей консистенции, илах, торфах и т.п.);

б) в месте сопряжения сжимающая нагрузка, передаваемая на сваю, приложена к ней с эксцентриситетом, выходящим за пределы ее ядра сечения;

в) на сваю действуют горизонтальные нагрузки, значения перемещений от которых при свободном опирании оказываются более предельных для проектируемого здания или сооружения:

г) в фундаменте имеются наклонные или вертикальные составные сваи;

д) сваи работают на выдергивающие нагрузки.

8.9 Жесткое сопряжение железобетонных свай с монолитным железобетонным ростверком следует предусматривать с заделкой головы сваи в ростверк на глубину, соответствующую длине анкеровки арматуры, или с заделкой в ростверк выпусков арматуры на длину их анкеровки в соответствии с требованиями СП 63.13330. Для жесткой заделки в голове предварительно напряженных свай должен быть предусмотрен ненапрягаемый арматурный каркас, используемый в дальнейшем в качестве анкерной арматуры.

Допускается также жесткое сопряжение с помощью сварки закладных стальных элементов при условии обеспечения требуемой прочности.

Примечания

1 Анкеровка ростверка и свай, работающих на выдергивающие нагрузки (см. 8.8 д), должна предусматриваться с заделкой арматуры свай в ростверк на глубину, определяемую расчетом на выдергивание.

2 При усилении оснований существующих фундаментов с помощью буроинъекционных свай длина заделки свай в фундамент должна приниматься по расчету или назначаться конструктивно равной пяти диаметрам сваи (при невозможности выполнения этого условия следует предусматривать создание уширения ствола сваи в месте ее примыкания к ростверку).

3 При жесткой заделке свай путем заведения их ствола в ростверк последний должен быть рассчитан на продавливание с учетом конструктивного решения такой заделки.

8.10 Жесткое соединение свай со сборным ростверком должно обеспечиваться с применением колоколообразных оголовков. При сборном ростверке допускается также замоноличивание свай в специально предусмотренные в ростверке отверстия.

8.11 Сваи в кусте внецентренно нагруженного фундамента следует размещать таким образом, чтобы равнодействующая постоянных нагрузок, действующих на фундамент, проходила возможно ближе к центру тяжести плана свай.

8.12 Для восприятия вертикальных нагрузок и моментов, а также горизонтальных нагрузок (в зависимости от их значения и направления) допускается предусматривать сочетание вертикальных, наклонных и козловых свай.

8.13 Расстояние между осями висячих забивных и вдавливаемых свай должно быть не менее 3 d (где d - диаметр круглого или сторона квадратного, или большая сторона прямоугольного поперечного сечения ствола сваи), а свай-стоек - не менее 1,5 d.

Расстояние в свету между стволами буровых, набивных свай и свай-оболочек, а также между скважинами свай-столбов должно быть не менее 1,0 м, а расстояние между буроинъекционными сваями в осях - не менее трех их диаметров; расстояние в свету между уширениями при устройстве их в твердых и полутвердых глинистых грунтах - 0,5 м, в других дисперсных грунтах - 1,0 м.

Расстояние между наклонными или между наклонными и вертикальными сваями в уровне подошвы ростверка следует принимать исходя из конструктивных особенностей фундаментов и обеспечения их надежности заглубления в грунт, армирования и бетонирования ростверка.

8.14 Выбор длины свай должен производиться в зависимости от грунтовых условий строительной площадки, уровня расположения подошвы ростверка с учетом возможностей имеющегося оборудования для устройства свайных фундаментов. Нижний конец свай, как правило, следует заглублять в прочные грунты, прорезая более слабые напластования грунтов, при этом заглубление забивных свай в грунты, принятые за основание, должно быть: в крупнообломочные, гравелистые, крупные песчаные и глинистые грунты с показателем текучести I_L £ 0,1 - не менее 0,5 м, а в другие дисперсные грунты - не менее 1,0 м. Опирание нижних концов свай на рыхлые пески и глинистые грунты текучей консистенции не допускается.

В проекте фундаментов из буровых и набивных свай, как правило, должны предусматриваться контрольные статические испытания свай.

8.15 Глубину заложения подошвы свайного ростверка следует назначать в зависимости от конструктивных решений подземной части здания или сооружения (наличия подвала, технического подполья) и проекта планировки территории (срезкой или подсыпкой), а также высоты ростверка, определяемой расчетом.

При строительстве на пучинистых грунтах необходимо предусматривать меры, предотвращающие или уменьшающие влияние сил морозного пучения грунта на свайный ростверк.

Расчет свайных фундаментов по устойчивости и прочности на воздействие сил морозного пучения рекомендуется выполнять согласно приложению Ж.

Для фундаментов мостов подошву ростверка следует располагать выше или ниже поверхности акватории, ее дна или поверхности грунта при условии обеспечения расчетной несущей способности и долговечности фундаментов исходя из местных климатических условий, особенностей конструкции фундаментов, обеспечения требований судоходства и лесосплава, надежности мер по эффективной защите свай от неблагоприятного воздействия знакопеременных температур среды, ледохода, истирающего воздействия перемещающихся донных отложений и других факторов.

8.16 В районах со средней температурой воздуха наиболее холодной пятидневки ниже минус 40 °С для фундаментов мостов в зоне воздействия знакопеременных температур следует применять сваи и сваи-столбы сплошного сечения с защитным слоем бетона (до поверхности рабочей арматуры) не менее 5 см. В районах с температурой воздуха выше минус 40 °С допускается вне акватории использовать сваи сплошного сечения, полые сваи и сваи-оболочки с защитным слоем бетона не менее 3 см при условии осуществления мер по предотвращению образования в них трещин. В зоне переменного уровня постоянных водотоков не следует применять буронабивные сваи и заполненные бетоном сваи-оболочки.

Для буронабивных свай фундаментов мостов защитный слой бетона должен быть не менее 10 см.

В зоне воздействия положительных температур (не менее чем на 0,5 м ниже уровня сезонного промерзания грунта или подошвы ледяного покрова) можно применять сваи любых видов без ограничений по условию морозостойкости бетона.

8.17 При разработке проекта свайных фундаментов необходимо учитывать возможность подъема (выпора) поверхности грунта при забивке свай, который, как правило, может происходить в случаях:

а) площадка строительства сложена глинистыми грунтами мягкопластичной и текучепластичной консистенций или водонасыщенными пылеватыми и мелкими песками;

б) погружение свай производится со дна котлована;

в) конструкция свайного фундамента принята в виде свайного поля или свайных кустов при расстоянии между их крайними сваями менее 9 м.

Среднее значение подъема поверхности грунта h, м, следует определять по формуле

h = kV_p / A_e, (8.1)

где k - коэффициент, принимаемый равным 0,6 при степени влажности грунта более 0,9;

V_p - объем всех свай, погружаемых в грунт, м³;

А_е - площадь погружения свай или площадь дна котлована, м².

8.18 Армирование буронабивных, буросекущихся и буроинъекционных свай следует выполнять объемными каркасами, для создания жесткости которых их продольные арматурные стержни должны быть соединены не только хомутами, но и трубчатыми кольцами, установленными на сварке по длине каркаса на расстоянии не реже чем через пять его диаметров (но не чаще чем через 2 м). В целях обеспечения защитного слоя бетона между грунтом и арматурными стержнями каркаса последний должен быть оснащен фиксаторами, а также крестообразными анкерами, установленными в нижнем конце каркаса для исключения возможности его подъема при извлечении обсадных труб.

8.19 В свайных фундаментах из деревянных стыкованных по длине свай стыки бревен или брусьев должны выполняться впритык с перекрытием металлическими накладками или патрубками. Стыки в пакетных сваях должны быть расположены вразбежку на расстоянии один от другого не менее 1,5 м.

8.20 При конструировании свайных фундаментов необходимо учитывать дополнительные требования разделов 7, 9-14.