Геотехническая компания

Опыт устройства свайного фундамента из грунтоцементных свай при строительстве многоэтажного жилого дома

П.А. МАЛИНИН, П.В. СТРУНИН

Рассмотрен опыт устройства грунтоцементных свай, в качестве свайного фундамента многоэтажного жилого дома. Проведены статические испытания грунтоцементных свай. Выполнено сравнение полученных значений с расчетной несущей способности свай по грунту.

Ключевые слова: грунтоцементная свая, свайный фундамент, несущая способность, статические испытания.

В настоящее время при строительстве многоэтажных домов проектировщики нередко сталкиваются с проблемой устройства фундаментов в слабых грунтах. В этом случае можно запроектировать либо свайный фундамент, позволяющий передать нагрузку от здания на более прочные нижележащие грунты, либо фундаментную плиту на укрепленном основании. Решение о применении того или иного типа фундамента принимается исходя из его надежности и стоимости.

При строительстве 3-х секционного многоэтажного дома в г. Ярославль заказчик поставил задачу устройства свайного фундамента в сложных инженерно-геологических условиях.

При первоначальном проектировании свайного фундамента из забивных свай возникла опасность невозможности устройства данного типа свай в плотных песках и близостью окружающей застройки. Также строительство осложняло наличие текучих при водонасыщении супесей.

При более детальной проработке конструкции и стоимости свайного фундамента нашей организацией было предложено устройство грунтоцементных свай. Данные свай обладают рядом преимуществ по сравнению с забивными, буровыми, набивными или буроинъекционными сваями. Данный тип свай обладает улучшенным условием опирания сваи на грунт, а также обладает более высоким сцеплением сваи с грунтом по ее боковой поверхности.

В инженерно-геологическом строении площадка строительства с поверхности до глубины 2-3 м сложена насыпными грунтами. Ниже на глубину до 25 м залегают песчано-глинистые грунты, представленные пылеватыми и мелкими песками, а также суглинками мягкопластичной и тугопластичной консистенции. Геологическое строение площадки с запроектированными грунтоцементными сваями показано на рис. 1.

рис. 1.

Проектируемое здание имеет 3 секции расположенные в форме буквы «Г». Нагрузки на ленточный фундамент здания составляют 70-660 кН/п.м., нагрузки от колонн 330-2900 кН.

Расчет грунтоцементных свай включает в себя расчет несущей способности свай по грунту и расчет прочности ствола свай на осевое сжатие.

Расчет несущей способности грунтоцементных свай по грунту выполняется как для буровых свай. В случае висячей сваи была применена формула 7.11 СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».

При этом коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности  принимался как для буроинъекционных свай.

Исходя их опыта устройства свай в аналогичных инженерно-геологических условиях в расчетах диаметр свай нами был принят равным 600 мм по всему сечению, длина свай составляет от 7 до 11 м.

Расчет несущей способности грунтоцементных свай по грунту выполнялся для пяти различных геологических скважин. В расчет расположения свай с учетом нагрузок на ростверки принималась свая с минимальной несущей способностью.

Для подтверждения принятых расчетных параметров на площадке строительства в соответствии ГОСТ 5686-94 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями» были выполнены статические испытания несущей способности свай. Для испытания свай были выбраны 3 сваи из числа рабочих, длиной 7-9 м. Испытательная установка приведена на рис 2.

рис. 2.

В соответствии с программой испытаний грунтоцементные сваи испытывались до нагрузки, превышающей расчетную нагрузку в 1,2 раза или до осадки 40 мм.

Результаты расчетов допускаемых нагрузок на грунтоцементную сваю, их несущей способности, а также испытательных нагрузок приведены в таблице 1.

Таблица 1. Значения несущей способности, расчетных и испытательных нагрузок на грунтоцементные сваи

Длина сваи, м Несущая способность сваи, кН Расчетная нагрузка на сваю, кН Предельная нагрузка на сваю при испытании, кН
7,0 532 380 457
8,0 610 436 523
9,0 693 495 595
10,0 760 543
11,0 827 591

По результатам проведенных испытаний были построены зависимости осадка-нагрузка, которые приведены на рис. 3-5.

рис. 3-5

Как видно из графиков сваи не были доведены до срыва по грунту (осадки свай составили 6-25 мм), то есть результаты натурных испытаний подтвердили расчетное значение несущей способности свай.

При этом, напряжения возникающие грунтоцементных сваях не должны превышать ее прочности по материалу. Для определения прочности свай по материалу был выполнен отбор и испытание образцов (кернов) грунтоцемента. По результатам испытаний кернов на осевое сжатие средняя прочность составила 2,6 МПа, при минимальном значении 2,0 МПа.

По результатам выполненных натурных испытаний и устройства грунтоцементных свай можно сделать следующие выводы:

— Возможность применения и использования грунтоцементных свай в качестве свайного основания проектируемых сооружений.

— Грунтоцементные сваи обладают рядом преимуществ по сравнению другими типами свай.

— В соответствии технологией устройства свай, они имеют повышенную несущую способность и обладают возможность устройства в сложных грунтовых условиях.

— Результаты испытаний свай статической нагрузкой, показали высокую несущую способность свай в данных инженерно-геологических условиях.

—  Выполнение данного типа свай позволило оптимизировать первоначальный проект и уменьшить предполагаемые сроки производства работ.