СВАЙНЫЙ ФУНДАМЕНТ

Полезная модель относится строительству, в частности к свайным фундаментам, возводимым на тяжелых, водонасыщенных, слабофильтруемых, глинистых грунтах.
Как показала многолетняя практика заявителей, после забивки в тяжелые, водонасыщенные слабофильтруемые глины свай, имеющих длину более 13 метров, происходит их обратный выпор, в результате чего сваи поднимаются вверх выше проектной отметки до 1,5-2,0 метров. Аналогичный эффект наблюдается при забивке свай в набухающие глины. Дозабивка этих свай - сложная проблема, так как в процессе дозабивки сваи чаще всего разрушаются. В результате этого оголовки свай, поднявшиеся над проектной отметкой приходится разбивать, что значительно увеличивает трудоемкость устройства свайного фундамента. Кроме того, несущая способность такого фундамента снижается на 20-35%, так как рационально используется только 60-70% объема свай. С описанной проблемой сталкиваются многие строители, возводящие свайные фундаменты на аналогичных грунтах, (см., например, И.А. Ганичев "Устройство искусственных оснований и фундаментов" М, "Стройиздат", 1981, с.120).
Выпор свай после их погружения в тяжелые, водонасыщенные, слабофильтруемые, глинистые грунты происходит за счет направленного вверх (к дневной поверхности) давления, создаваемого поровой водой при забивке свай. К примеру, давление поровой воды, (чаще всего встречающееся при забивке свай в аналогичные грунты Ростовской области и Северного Кавказа) создает усилие в 30-50 тонн на один квадратный метр окружающего гунта. Вследствие этого выпор забитых свай, выше проектной отметки (как уже указывалось ранее) составляет до 1,5-2,0 метров.
Описанную проблему устройства свайных фундаментов на тяжелых, водонасыщенных слабофильтруемых, глинистых грунтах, а также на вспучивающихся глинистых грунтах, пытались решить путем забивки свай в предварительно пробуренные лидирующие скважины. Однако и в этом случае также наблюдался выпор свай (хотя и в меньшей степени). Сваи поднимались выше проектной отметки в среднем на 1-1,5 метра, (см. И.А. Ганичев "Устройство искусственных оснований и фундаментов" М, "Стройиздат", 1981, с.120-121). При этом, даже после разбивки оголовков свай, поднявшихся выше проектной отметки, дальнейшего устройства фундамента и строительства на нем зданий и сооружений не исключается дальнейший обратный выпор свайного фундамента вместе с возведенным на нем зданием, сооружением. В процессе возможной последующей осадки грунта в здании, сооружении появляются сквозные трещины, которые не допустимы (например, для жилых зданий), независимо от величины раскрытия этих трещин (см., например, И.А. Ганичев Устройство искусственных оснований и фундаментов" М., "Стройиздат", 1981, с.118).
Известен свайный фундамент, включающий ростверк, сваи, дренирующие прослойки, созданные под сваями, водосборник и отводящие сети в приемник воды. В качестве приемника воды используются ливневая или производственно-фекальная канализация, магистральный коллектор с дренажным устьем, поглощающий колодец и т.д. Наиболее часто в качестве приемника воды используются канализационные сети. (см. "Указания по проектированию и устройству фундаментов и подвалов зданий и сооружений в глинистых грунтах по методу дренирующих прослоек" М., "Государственное издательство литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам", 1963, с.6-13, рис.1).
Описная конструкция фундамента позволяет уменьшить выпор свай на 60-80% (в зависимости от гидрогеологических условий и физико-механических свойств грунта). Тем не менее устройство такого свайного фундамента трудоемко, а следовательно и себестоимость его высока.
За прототип выбран свайный фундамент, включающий ростверк, забивные сваи, дренирующие прослойки и дренирующие скважины, соединяющие дренирующие прослойки с водопроницаемым грунтом, (см. "Указания по проектированию и устройству фундаментов и подвалов зданий и сооружений в глинистых грунтах по методу дренирующих прослоек" М, "Государственное издательство литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам", 1963, с.8, рис.2).
Выбранный за прототип свайный фундамент исключает выпор свай. Кроме того трудоемкость устройства этого фундамента ниже, чем у вышеописанного. Это обусловлено тем, что в нем отсутствуют водосборники и отводящие сети в приемник воды.
Тем не менее выбранный за прототип свайный фундамент имеет существенный недостаток. Дренирующие скважины, соединяющиеся с водопроницаемым грунтом способствуют понижению уровня грунтовых вод, что может вызвать значительную осадку глинистого грунта. Кроме того, если под глинистым грунтом лежит, например, песчаный грунт, то понижение уровня грунтовых вод может распространятся на большое расстояние от устроенного свайного фундамента (прототипа), в результате чего осадки вышележащего грунта могут возникнуть довольно далеко от места строительства и вызвать серьезные повреждения существующих зданий и сооружений (см., например, "Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений" М., "Издательство литературы по строительству", 1964, с.18. и "Руководство по проектированию оснований зданий и сооружений" М, "Стройиздат" М, 1978, с.88, п.3.124).
Техническая задача полезной модели состояла в разработке конструкции свайного фундамента устраиваемого на тяжелых, водонасыщенных слабофильтруемых, глинистых грунтах и исключающего последующий выпор свай и осадку грунта, в том числе и в прилегающих к строительству участках, на которых возведены здания и сооружения.
Сущность полезной модели заключается в том, что в свайном фундаменте, содержащим ростверк, забивные сваи и дренирующие скважины, дренирующие скважины размещены между рядами забивных свай и выполнены глубиной соразмерной длине погруженных в грунт частей забивных свай, при этом каждая дренирующая скважина размещена от близлежащих к ней забивных свай на расстоянии R=0,5-0,577 b, где:
R - расстояние от каждой дренирующей скважины до близлежащих к ней забивных свай, м.;
b - шаг забивных свай, м.
p
Предлагаемая конструкция свайного фундамента позволяет устраивать его на тяжелых, водонасыщенных слабофильтруемых, глинистых грунтах с числом пластичности I=12-17
К таким грунтам согласно классификации глинистых грунтов, приведенных в ГОСТ 25100-95 (см. с.27, Таблицу Б.12), относятся: суглинок тяжелый песчанистый и суглинок тяжелый пылеватый, которые широко распространены в европейской части России, а также в некоторых районах юга Сибири.
Как показали многочисленные испытания, проведенные заявителями, предлагаемая конструкция фундамента исключает выпор свай как в процессе устройства фундамента, так и после его устройства и возведения на нем здания, сооружения.
Кроме того, предлагаемая конструкция фундамента исключает осадку фунта под ранее возведенными зданиями и сооружениями, расположенными вблизи устройства заявляемой конструкции фундамента.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид свайного фундамента; на фиг.2 - разрез по А-A на фиг.1.
Свайный фундамент содержит ростверк 1, забивные сваи 2 и дренирующие скважины 3, которые размещены между рядами забивных свай 2 и выполнены глубиной соразмерной длине погруженных в грунт частей забивных свай 2. Дренирующие скважены 3 заполнены крупнозернистым песком, щебнем, гравием или другим дренирующим материалом. Каждая дренирующая скважина 3 размещена от близлежащих к ней забивных свай 2 на расстоянии R=0,5-0,577 b, где
R - расстояние от каждой дренирующей скважины 3 до близлежащих к ней забивных свай 2, м.;
b - шаг забивных свай 2, м.
p
p
R=0,5 b выбирается преимущественно в тех случаев, когда число пластичности тяжелого водонасыщенного слабофильтруемого глинстого грунта составляет I=12-15. В случае если I=15-17 рекомендуется выбирать R=0,577 b.
Диаметр дренирующих скважин равен: 0,25-0,5 м. Дренирующие скважины меньшего диаметра (менее 0,25 м.) не обеспечат требуемый эффект, а дренирующие скважины большего диаметра (более 0,5 м) не создадут никакого дополнительного эффекта.