СБОРНО-МОНОЛИТНЫЙ СВАЙНЫЙ ФУНДАМЕНТ

Полезная модель относится к области строительства, а именно, к конструкциям сборно-монолитных свайных фундаментов, возводимых на составных железобетонных сваях.
Известен способ изготовления монолитного стыкового соединения сваи с ростверком и устройство для его осуществления, где способ предусматривает поэтапное изготовление монолитной железобетонной конструкции ростверка на строительной площадке, согласно которому на первом этапе бетонируют полость головы сваи и тело ростверка, а на втором этапе, после технологического перерыва, когда стабилизируются температурные и усадочные деформации тела ростверка, возникающие при остывании и твердении бетона, производят бетонирование смежной соединительной части, для чего на арматурных выпусках сваи и арматурных выпусках ростверка закрепляют сетку, арматурные выпуски сваи скрепляют с арматурой ростверка, а арматурные выпуски ростверка скрепляют с арматурными выпусками сваи, затем, в качестве устройства для осуществления соединения, на голове сваи закрепляют упорный хомут, на котором устанавливают опалубочный блок, скрепляют его нижнюю часть с хомутом, а верхнюю часть прикрепляют к опалубке ростверка с помощью бандажного хомута, тем самым образуя замкнутое пространство, необходимое для формирования смежной соединительной части, и для замоноличивания в ней головы сваи, одновременно устанавливают пустотообразователь для образования в теле ростверка сквозной полости, необходимой для подачи бетонной смеси при бетонировании смежной соединительной части, после чего бетонируют тело ростверка, а после необходимого технологического перерыва, производят бетонирование смежной соединительной части между головой сваи и ростверком (заявка RU 93029189, опубл. 20.07.1995). Недостатком известного монолитного стыкового соединения сваи с ростверком и самого ростверка является отсутствие в его конструкции сборных опорных железобетонных элементов заводского изготовления и, как следствие этого, неоправданно большой объем дополнительных работ, выполняемых в неудобных условиях строительной площадки, по изготовлению арматурных каркасов, установке и снятию элементов опалубки и бетонированию монолитного ростверка, а вынужденные технологические перерывы между этапами работ увеличивают время выполнения свайного ростверка, что требует дополнительных затрат материальных, энергетических и трудовых ресурсов.
Также, известен сборно-монолитный свайный фундамент для здания, содержащий сваи, на верхних концах которых установлены в горизонтальном положении сборные бетонные опорные подушки, изготовленные в заводских условиях. В подушках выполнены вертикальные сквозные полости для размещения в них монтажных штырей, арматуры и укладки бетонной смеси в условиях строительной площадки. При установке на сваю внешний контур и часть внутренней полости подушки выступает за периметр сваи таким образом, что при замоноличивании внутренней полости на верхнем конце сваи образуется тонкостенный железобетонный ростверк. На опорные подушки уложены изготовленные в заводских условиях бетонные балки со сквозными монтажными отверстиями на концах, надеваемыми на выступающие из замоноличенного верха сборных опорных подушек монтажные штыри (патент NL 8500496, опубл. 16.09.1986). Недостатком известного сборно-монолитного свайного фундамента являются ограниченная область применения, так как опорные подушки могут передавать действующие на них нагрузки на свайную ленту, расположенную только в один ряд, а из-за недостаточной несущей способности монолитных тонкостенных железобетонных ростверков опорные подушки и уложенные на них балки не могут воспринимать горизонтальные сдвигающие нагрузки и вертикальные нагрузки, приложенные с эксцентриситетом.
В качестве прототипа принят способ возведения сплошного основания для большого здания в виде сборно-монолитного свайного фундамента с ростверком, для выполнения которого используют изготовленные в заводских условиях сборные опорные бетонные элементы коробчатого сечения. В вертикальных стенках опорных элементов выполнены вырезы для установки длинномерных блоков, а в базовой донной части каждого опорного элемента выполнен проем для установки его в горизонтальном положении на верхний конец сваи. При выполнении ростверка опорный элемент устанавливают на гравийное основание, располагая верхний конец сваи в установочном проеме, после чего вступающий из проема конец сваи срубают заподлицо с поверхностью донной части опорного элемента, а оголенную арматуру отгибают в стороны. Поверх отогнутой арматуры во внутренней части коробчатого опорного элемента выполняют выравнивающую монолитную подготовку, усиливающую донную часть опорного элемента, на которую затем устанавливают длинномерные блоки. Зазоры между блоками и стенками опорных элементов замоноличивают бетоном (патент US 4163621, опубл. 07.08.1979). Недостатком известного способа является ограниченная область применения, так как составляющие ростверк опорные бетонные элементы с установленными на них длинномерными блоками могут передавать действующие на них нагрузки на свайные ленты, расположенные
только в один ряд, недостаточная несущая способность тонкостенных опорных бетонных элементов и отсутствие пространственной жесткости из-за вырезов в их вертикальных стенках, неоправданно громоздкая номенклатура составляющих ростверк бетонных элементов, имеющих неунифицированные размеры и сложную конфигурацию, что делает трудоемким их изготовление в заводских условиях и возведение из них сборного ростверка на строительной площадке.
Решаемая техническая задача - расширение области применения сборно-монолитного свайного фундамента, позволяющего передавать различные сочетания действующих нагрузок на любые схемы расположения свай, увеличение несущей способности за счет более полного использования прочностных характеристик материала составляющих его сборных железобетонных элементов и монолитных стыков, рациональной расстановки арматуры, принятой согласно расчета, сокращение сроков возведения фундамента и уменьшение объемов работ при его изготовлении на строительной площадке за счет применения составляющих его сборных элементов заводского изготовления унифицированных размеров.
Данная техническая задача решается предлагаемым сборно-монолитным свайным фундаментом, включающим сваи и ростверк, который состоит из изготовленных в заводских условиях сборных опорных железобетонных элементов и объединяющих их монолитных стыков, в базовой части которых расположен проем для установки железобетонного элемента в горизонтальном положении на верхний конец сваи. Новым является то, что установочный проем разделен в плане и по высоте арматурным каркасом на пустотные ячейки, предназначенные для размещения, крепления и бетонирования оголенных арматурных выпусков сваи, сама свая выполнена составной и состоит из секций в виде свайных модулей одного типоразмера с торцовыми пластинами на концах, при этом количество свайных модулей и/или их срезанных частей в каждой составной свае зависит от глубины ее погружения, при которой несущая способность составной сваи по грунту не превышает эффективной нагрузки на составную сваю, исходя из прочности материала составной сваи на осевое сжатие. Для фиксирования в проектном положении лучше, если железобетонный элемент будет выполнен с возможностью опирания низа арматурного каркаса в установочном проеме на торцовую пластину и/или часть срезанного свайного модуля составной сваи. Установочный проем железобетонного элемента может быть выполнен в форме многоугольника, например, квадрата. Для крепления лучше, если при жестком сопряжении железобетонного элемента со сваей оголенные арматурные выпуски части срезанного свайного модуля составной сваи будут размещены в угловых
ячейках установочного проема железобетонного элемента. На вертикальных поверхностях внешнего контура железобетонного элемента может быть выполнено по меньшей мере два яруса выпусков арматурного каркаса с возможностью их стыкования с одним или несколькими установленными рядом железобетонными элементами, что позволит обеспечить пространственную жесткость сборного ростверка предлагаемого фундамента. Лучше, если стыковочные выпуски арматурного каркаса железобетонного элемента будут выполнены с возможностью непосредственного соединения со стыковочными выпусками арматурного каркаса установленного рядом железобетонного элемента. Также, стыковочные выпуски арматурного каркаса железобетонного элемента могут быть выполнены с возможностью соединения со стыковочными выпусками арматурного каркаса установленного рядом железобетонного элемента при помощи промежуточных арматурных стержней и/или арматурных каркасов. Для обеспечения качественного стыка лучше, если стыковочные соединения между железобетонными элементами будут иметь достаточные зазоры для укладки и уплотнения бетонной смеси. Железобетонный элемент может иметь в плане прямоугольную форму, например, квадратную. При установке на одиночную сваю целесообразнее, если по внешнему контуру железобетонного элемента не будут выполнены стыковочные выпуски арматурного каркаса. В зависимости от конфигурации фундамента в плане, стыковочные выпуски арматурного каркаса могут быть выполнены с одной стороны железобетонного элемента, с двух сторон железобетонного элемента, где стыковочные выпуски арматурного каркаса могут быть расположены на противоположных сторонах железобетонного элемента или на его смежных сторонах, а также стыковочные выпуски арматурного каркаса могут быть выполнены с трех сторон железобетонного элемента или с четырех сторон железобетонного элемента, что позволит создавать различные компоновочные схемы сборно-монолитного свайного фундамента в зависимости от расположения свай.
Полезная модель поясняется графическими материалами.
На фиг.1-9 изображены компоновочные схемы сборно-монолитных свайных фундаментов, состоящих из железобетонных элементов и монолитных стыков, в зависимости от расположения свай, на фиг.10-15 изображены планы железобетонных элементов, устанавливаемых на сваю, на фиг.16 и 17 изображены разрезы железобетонных элементов с местами расположения арматурного каркаса, устанавливаемого по расчету.
Полезная модель поясняется конструктивным примером выполнения сборно-монолитного свайного фундамента.
Свайный фундамент включает в себя погруженные в грунт составные сваи, выполненные из свайных модулей 1, отформованных в заводских условиях из тяжелого бетона класса по прочности В-25, где, согласно расчета, в качестве продольной рабочей арматуры 2 используется арматура класса A-III Ø 12 мм, а в качестве поперечной арматуры 3 используется арматурная проволока класса Вр-I Ø 6 мм (см. фиг.16 и 17). Свайные модули 1 изготавливаются длиной 6 м сплошного квадратного сечения 300×300 мм и их торцы закрыты торцовыми пластинами 4, выполненными из низкоуглеродистой стали толщиной 8 мм и закрепленными на торцах свайных модулей при помощи четырех анкеров 5 длиной 450 мм, выполненных из арматуры класса A-III Ø 14 мм. В грунт погружаются сваи, составленные из целых свайных модулей 1 одного типоразмера и/или их срезанных частей, при этом предварительно определяется эффективная нагрузка, воспринимаемая одной составной сваей. Количество свайных модулей 1 и/или их срезанных частей в каждой составной свае зависит от глубины ее погружения, при которой несущая способность составной сваи по грунту не превышает эффективной нагрузки на составную сваю, исходя из прочности материала составной сваи на осевое сжатие, после чего на верху составной сваи выполняется сборный ростверк. Ростверк выполняется из одинаковых опорных железобетонных элементов 6, отформованных в заводских условиях из тяжелого бетона класса по прочности В-20 и армированных по расчету пространственным каркасом 7 из арматуры класса A-III Ø 14 мм (см. фиг.10-15). Размеры железобетонных элементов 6 в плане составляют 900×900 мм, а высота равна 600 мм. Для жесткого сопряжения железобетонных элементов 6 со свайными модулями 1 составных свай при их установке на сваю в центральной базовой части железобетонного элемента 6 имеется сквозной вертикальный проем 8 квадратного сечения размером 310×310 мм. Установочный проем 8 разделен в плане и по высоте на пустотные ячейки проходящими сквозь него стержнями арматурного каркаса 7 железобетонного элемента 6. Железобетонный элемент 6 опирается низом арматурного каркаса 7 в установочном проеме 8 на верхнюю часть срезанного свайного модуля 1 составной сваи или торцовую пластину 4 погруженного в грунт целого свайного модуля 1. В первом случае, когда верхняя часть срезанного свайного модуля 1 не закрыта торцовой пластиной 4, то стержни его продольной рабочей арматуры 2 оголяются на высоту 350 мм и размещаются в угловых ячейках проема 8, где они привариваются к арматурному каркасу 7 железобетонного элемента 6, а затем, после очистки окалины со сварных швов, бетонируются тяжелым бетоном класса по прочности В-20 с уплотнением глубинным вибратором. Во втором случае, когда верх свайного модуля 1 составной сваи закрыт торцовой пластиной 4, то в местах расположения стержней продольной
рабочей арматуры 2 свайного модуля 1 к торцовой пластине 4 дополнительно привариваются в вертикальном положении четыре отрезка стержней 9 из арматуры A-III Ø 12 мм длиной 350 мм. Затем на пластину 4 устанавливается низ арматурного каркаса 7 железобетонного элемента 6, при этом дополнительно приваренные в вертикальном положении арматурные стержни 9 размещаются в угловых ячейках проема 8, где привариваются к арматурному каркасу 7 железобетонного элемента 6, аналогично первому случаю, а нижние горизонтальные стержни арматурного каркаса 7, соприкасающиеся с торцовой пластиной 4, привариваются к ней двусторонним сварочным швом. После очистки сварочных швов от окалины узел сопряжения бетонируется через верх установочного проема 8 тяжелым бетоном класса по прочности В-20 с уплотнением бетонной смеси глубинным вибратором. Железобетонные элементы 6 позволяют возводить сборно-монолитные свайные фундаменты с различной геометрической формой в плане (см. фиг.1-9), соответствующей схемам расположения как составных, так и других типов железобетонных свай, регламентируемых СП 50-102 «Проектирование и устройство свайных фундаментов». При установке на одиночную сваю по внешнему контуру железобетонного элемента 6 типа Р-1 (Фиг.1, 10) стыковочные выпуски 10 арматурного каркаса 7 не предусматриваются. При других схемах расположения свай, на вертикальных поверхностях внешнего контура каждого железобетонного элемента 6 выполняются два яруса выпусков 10 арматурного каркаса 7 с возможностью их стыкования с одним или несколькими установленными рядом железобетонными элементами 6, что позволяет обеспечить пространственную жесткость ростверка и всего сборно-монолитного свайного фундамента. При рядовом расположении свай (Фиг.1-3, 6, 8) стыковочные выпуски 10 арматурного каркаса 7 железобетонного элемента 6 непосредственно соединяются нахлестом или накладными стержнями 11 со стыковочными выпусками 10 арматурного каркаса 7 установленного рядом железобетонного элемента 6 и свариваются сварными швами длиной не менее 100 мм. При шахматном расположении свай (Фиг.4, 5, 7, 9) стыковочные выпуски 10 арматурного каркаса 7 железобетонного элемента 6 соединяются со стыковочными выпусками 10 арматурного каркаса 7 установленного рядом железобетонного элемента 6 при помощи промежуточных арматурных стержней 11 и/или арматурных каркасов 12 и свариваются сварными швами длиной не менее 100 мм. Зазоры, образованные стыковочными соединениями между железобетонными элементами 6 бетонируются тяжелым бетоном класса по прочности В-20 с уплотнением глубинным вибратором. В зависимости от геометрической размеров и формы в плане рестверка и местоположения в нем железобетонных элементов 6, стыковочные выпуски 10 арматурного
каркаса 7 выполняются с одной стороны железобетонного элемента 6 типа Р-2 (Фиг.11), с двух сторон железобетонного элемента 6, где стыковочные выпуски 10 арматурного каркаса 7 располагаются на противоположных сторонах железобетонного элемента 6 типа Р-3 (Фиг.12) или на его смежных сторонах железобетонного элемента 6 типа Р-4 (Фиг.13), а также стыковочные выпуски 10 арматурного каркаса 7 выполняются с трех сторон железобетонного элемента 6 типа Р-5 (Фиг.14) или с четырех сторон железобетонного элемента 6 типа Р-6 (Фиг.15), что позволяет создавать различные компоновочные схемы как ростверка, так и сборно-монолитного свайного фундамента в целом.
Вышеописанная конструкция позволяет передавать различные сочетания действующих нагрузок при любых схемах расположения свай, несущая способность фундамента увеличивается за счет более полного использования прочностных характеристик как сборного ростверка, так и сборных свай, и использования монолитных стыков, при этом сроки возведения фундамента сокращаются за счет применения унифицированных элементов. Конструкция сборно-монолитного свайного фундамента была применена при возведении свайного фундамента под сборно-монолитный шестнадцатиэтажный жилой дом 104 серии, расположенный по ул. Некрасовская г.Владивостока с подтверждением вышеуказанных преимуществ.