Обеспечение несущей способности свайных фундаментов на разных типах грунтов

Свайный фундамент — разновидность основания под здания и сооружения, в котором основную нагрузку воспринимают забивные или набивные сваи. Свайные опоры передают нагрузку грунт, запуская специфические процессы, которые нужно учитывать на стадии проектирования и непосредственно во время устройства фундамента.

Подъем дна котлована

При погружении свай в грунт происходит его вытеснение, вызванное уплотнением и разрушением геологической структуры. В результате этого процесса происходит незначительный подъем дна котлована относительно первоначальной отметки. Явление наблюдается на следующих типах почв:

Подъем дна котлована является причиной движения ранее забитых свайных опор. Решением проблемы является добиванием опор до проектной отметки.

Снижение несущей способности фундамента

В глинистых и суглинистых грунтах насыщенных влагой при забивке опор происходит отжатие поровой воды. Процесс протекает медленно, поэтому при забивке свай грунт вокруг нее уплотняется минимально. Во время забивки и сразу уплотнение грунта вызвано отжатием воды вдоль тела сваи. Однако основная зона отжатия, а значит и уплотнения, находится на некотором расстоянии от забитой опоры. При отжатии воды частицы грунта смещаются вверх и в стороны от сваи, что приводит к нарушению природной структуры геологических слоев. В результате снижаются несущие способности и прочностные характеристики свайного основания. Это следует учитывать при проектировании и расчете фундамента и подборе свай.

Отказ сваи

Отказ — величина погружения свайной опоры от одного удара копра или работы вибрационного погружателя в течение 1 минуты. Чем больше грунт насыщен влагой, тем больше отказ в процессе погружения свай. В свою очередь, чем меньше сопротивление грунта при погружении, тем больше отказ и ниже несущая способность фундамента.

В соответствии с СП 24.13330.2011 для обеспечения проектной несущей способности нужно дать опорам "отдых", т.е. не воздействовать на нее некоторое время. При "отдыхе" влага в зоне контакта ствола с грунтом сместится, а естественная тиксотропность восстановит прочность породы вокруг сваи. После отдыха отказ значительно уменьшается. В этом случае речь идет о действительном отказе. Существует также ложный отказ, который возникает сразу после забивки. Ложный отказ часто возникает в супесчаных, песчаных и рыхлых грунтах по причине образования под нижним оголовком сваи ядра из уплотненной почвы. Ядро сопротивляется погружению, а после "отдыха" напряжение снимается, а величина отказа возрастает.

Длительность "отдыха" зависит от физико-технических свойств грунта на стройплощадке. Для песков и супесей — 7 дней, для суглинков — 10-14 дней, для глин — 20-30 дней. В гравелистых и рыхлых чисто песчаных почвах ненасыщенных влагой отказ наоборот снижается по мере погружения ствола. В этом случает "отдых" не влияет на его величину.

Технология погружения

Снижение несущих функций свайного фундамента наблюдается при использовании разных технологий погружения:

Максимальное снижение несущей способности происходит у боковых поверхностей свай. Повысить ее можно путем уплотнения глинистых, суглинистых, влагонасыщенных грунтов под опорами и между ними. Сделать это можно, используя камуфлетный взрыв или трамбование. Для песчаных, супесчаных, рыхлых, влагоненасыщенных грунтов лучше применять технологию вибропогружения.