В книге освещён современный опыт устройства свайных фундаментов всех видов. Изложена методика проектирования производства работ (ППР). Описана технология устройства фундаментов из готовых (забивных) свай; дана характеристика машин, применяемых на свайных работах, изложены принципы их действия. Рассмотрены также основные типы набивных свай, технология их устройства и опыт применения в жилищном строительстве. Предназначена для студентов строительных вузов и инженеров-строителей.

Предисловие
Введение

Раздел первый. Готовые (забивные) сваи

Глава 1. Общие сведения о сваях и свайных фундаментах
1. Назначение и работа свай в грунте
2. Основы классификации свай
3. Характеристики отдельных видов забивных свай
4. Размещение свай в фундаменте
5. Конструкция свайных ростверков и безростверковые фундаменты

Глава 2. Определение несущей способности свай и свайных фундаментов
1. Несущая способность одиночных свай и свайных фундаментов
2. Определение несущей способности одиночных свай по формулам и таблицам СНиП II-Б. 5—67
3. Полевые испытания несущей способности свай
4. Определение несущей способности свай пробными нагрузками
5. Несущая способность свайных фундаментов

Глава 3. Машины и оборудование для погружения свай
1. Сваебойные молоты
2. Наголовники для сваебойных молотов
3. Вибропогружающие машины
4. Копры на рельсовом ходу и самоходные копровые установки
5. Установки для погружения свай вдавливанием и вибровдавливанием
6. Машины для погружения свай завинчиванием
7. Средства механизации сопутствующих и вспомогательных работ

Глава 4. Производство работ по погружению свай
1. Подготовительные работы
2. Погружение свай забивкой
3. Погружение свай и свай-оболочек вибропогружателями
4. Погружение свай с уширенными опорами
5. Погружение свай с применением подмыва водой и электроосмоса
6. Ускорение, погружения свай с помощью обмазок
7. Технический контроль погружения свай и приемка работ

Глава 5. Устройство шпунтовых ограждений
1. Виды и конструкции шпунтовых свай
2. Подготовительные работы
3. Погружение деревянного шпунта
4. Погружение стального и железобетонного шпунта
5. Устройство анкерных креплений
6. Особенности выполнения работ с плавучих средств и со льда
7. Извлечение металлического шпунта и вспомогательные работы
8. Контроль за погружением шпунта и приемка выполненных работ

Глава 6. Особенности погружения свай в сезонномерзлые грунты
1. Подготовка сезонномерзлых грунтов к погружению свай
2. Способы оттаивания мерзлых грунтов
3. Технические средства бурения шпуров для установки электронагревателей

Глава 7. Способы погружения свай в вечномерзлые грунты
1. Общие сведения
2. Особенности бурения скважин в вечномерзлых грунтах
3. Установка свай в пропаренные скважины
4. Бурозабивной и забивной способы погружения свай

Глава 8. Производство работ по устройству ростверков
1. Способы подготовки голов свай к сопряжению с элементами ростверка
2. Устройство монолитных ростверков
3. Устройство сборных ростверков

Глава 9. Проектирование производства работ по устройству свайных фундаментов
1. Состав проекта производства работ
2. Строительный генеральный план (стройгенплан)
3. Технологические карты и схемы комплексной механизации
4. Выбор сваепогружающего оборудования
5. Календарный план производства работ
6. Технико-экономические показатели механизированных процессов

Глава 10. Организация труда и условия безопасного выполнения свайных работ
1. Организация труда на свайных работах
2. Охрана труда на свайных работах

Раздел второй. Набивные сваи

Глава 11. Виды и конструкции набивных свай
1. Предварительные сведения
2. Виды набивных свай и способы их изготовления
3. Способы устройства уширенной пяты
4. Конструктивные особенности фундаментов из набивных свай
5. Определение несущей способности набивных свай
6. Область применения набивных свай

Глава 12. Машины и оборудование для устройства скважин
1. Общие сведения
2. Машины и оборудование для бурения скважин
3. Машины для термического способа бурения

Глава 13. Буронабивные сваи, изготовляемые сухим способом
1. Сваи Страусса
2. Корневидные сваи
3. Вибронабивные и виброштампованные сваи
4. Пневмонабивные и гидропрессованные сваи
5. Грунтобетонные сваи

Глава 14. Буронабивные сваи с уширенной пятой
1. Сваи с уширенной пятой, образованные механическим разбуриванием
2. Камуфлетные сваи
3. Сваи с лучевидным уширением
4. Устройство буронабивных свай с помощью специализированных установок
5. Сваи-инъекторы
6. Сваи с термоуширенной пятой на вечномерзлых грунтах

Глава 15. Буронабивные сваи, изготовляемые под глинистым раствором
1. Буронабивные сваи с уширенной пятой, изготовляемые под глинистым раствором
2. Глубокие фундаменты из буровых опор

Глава 16. Набивные сваи в скважинах, образованных забивкой сердечников или оболочек
1. Сваи в скважинах, образованных забивкой сердечников
2. Столбчатые фундаменты в котлованах, вытрамбованных в просадочных грунтах
3. Грунтовые и песчаные сваи
4. Сваи с забивной оболочкой, извлекаемой из грунта
5. Сваи в забивных оболочках, остающихся в грунте

Литература

Предисловие

Основным содержанием настоящей книги является описание современной технологии свайных работ. Теоретические сведения о конструкции свай, методах их испытаний и расчете свайных фундаментов изложены только в той мере, в какой это необходимо для понимания существа того или иного технологического процесса или диктуется правилами выполнения свайных работ.

Книга состоит из двух разделов. В первом из них рассмотрена технология работ по устройству свайных фундаментов из готовых забивных свай, включая шпунтовые, применяемые для ограждений строительных котлованов (особенности технологии погружения их в грунт выделены в отдельную главу).

Во втором разделе описана технология устройства набивных свай; рассмотрены основные типы таких свай, методы их устройства как в отечественной практике, так и за рубежом.

Книга предназначена в качестве пособия студентам факультетов ПГС строительных вузов для курсового и дипломного проектирования. Подробное описание технологии свайных работ рассчитано на инженеров и техников-строителей. Книга подготовлена коллективом преподавателей строительного факультета Всесоюзного заочного политехнического института под общей редакцией заслуженного строителя РСФСР проф. И.И. Косорукова.

Отдельные главы и параграфы написали: проф. И.И. Косоруков — предисловие и введение; проф. Л.М. Пешковский — главы 1 и 2, §1 гл. 5 и §§ 5 и 6 гл. 11; канд. техн. наук И.Я. Руденко-Моргун — главы 3, 4, 5 (кроме § 1) и гл. 10; инж. И.И. Чичерин — главы 6, 7, 8 и 9; канд. техн. наук Л.Г. Дикман — § 1, 2, 3 и 4 гл. 11 и главы 13—16; инж. В.И. Сосков — гл. 12.

Авторы выражают свою признательность докт. техн. наук, проф. А.К. Сычеву и сотрудникам кафедры строительного производства ВЗИСИ, рецензии которых по рукописи этой книги были учтены при ее доработке и редактировании.

Введение

Устройство свайных фундаментов известно с глубокой древности. В ряде стран и посейчас сохранились остатки свайных фундаментов, сооруженных за много веков до нашей эры. Однако многие века устройство свайных фундаментов было ограничено одним материалом свай и способом их погружения: до середины XIX в. сваи изготовляли исключительно из дерева. Это ограничивало область их применения, так как в условиях переменного увлажнения деревянные сваи быстро загнивают. Поэтому, как правило, деревянные сваи применяли и применяют только в тех случаях, когда они полностью погружены ниже самого низкого уровня грунтовых или поверхностных вод. Только в последнее время появились способы консервирования древесины, благодаря чему можно повысить срок службы деревянных свай в условиях переменного увлажнения их и высыхания.

Несовершенны были и методы погружения свай. Как правило, сваи Забивали молотом, подвешенным на канате к треноге. Такой способ забивки был малопроизводителен и, кроме того, часто являлся причиной производственного травматизма среди рабочих, забивавших сваи.

В 1828 г. русский военный специалист Маслов сконструировал первый механический копер для погружения свай. По существу с этого момента началась история широкого развития свайных фундаментов.

В 1889 г. инж. С.А. Арциш изобрел паровой сваебойный молот одиночного действия, надолго вошедший в практику строительства. После окончания первой мировой войны появились сваебойные молоты двойного действия, весьма удобные как для погружения, так и для выдергивания свай.

Появление железобетона позволило устраивать из этого материала свайные фундаменты, независимо от уровня грунтовых или поверхностных вод. Для забивки железобетонных свай были созданы мощные сваебойные агрегаты — копры с паровыми молотами. Начиная с конца XIX в. свайные фундаменты завоевывают все большее признание.

Бетон на гидравлическом вяжущем стал основой развития другого метода устройства бетонных свай — непосредственно в грунте, в заранее подготовленных скважинах. Впервые такой способ устройства свайных фундаментов был применен инж. А.Э. Страуссом в 1899 г. при постройке здания управления Юго-западных железных дорог в Киеве. С этого времени наряду с применением забивных свай начинается развитие конструкций набивных свай, изготовляемых непосредственно в грунте.

Термины «забивные» и «набивные» сваи, ставшие общепринятыми, определяют основной принцип технологии и изготовления свай. Вместе с тем с развитием строительной техники такое деление некоторых видов свай провести затруднительно.

В дальнейшем начали внедрять новые способы погружения готовых свай — вибропогружением, вдавливанием, вибровдавливанием и др. Появились металлические и железобетонные сваи, не забиваемые, а завинчиваемые в грунт. В условиях вечной мерзлоты образуют бурением лидерные скважины и затем погружают в них готовые сваи.

К набивным сваям стали относить и так называемые песчаные или грунтовые сваи, поскольку технология их устройства аналогична технологии устройства набивных бетонных свай. В действительности, как это показано в гл. 11, грунтовые сваи работают в грунте совершенно иначе, чем набивные бетонные.

Совершенствование технологии производства свайных работ и создание новых агрегатов для погружения готовых или устройства набивных свай приводят к созданию новых их видов.

В практике устройства свайных фундаментов все большее применение находят сваи с уширенной пятой. Уширение пяты повышает несущую способность сваи за счет передачи давления на большую площадь основания. Оказалось возможным устраивать уширенную пяту как у готовых, так и у набивных свай.

Армирование набивных свай с уширенной пятой позволяет широко применять их в таких условиях, когда они работают на выдергивание.

В настоящее время свайные фундаменты по мере развития точности их изготовления и погружения начинают вытеснять другие виды фундаментов.

Много нового внесено в методику определения несущей способности свай. На основе известных в XIX в. закономерностей теории линейно-деформируемой среды и характеристик физических свойств грунтов были предложены теоретические формулы для определения несущей способности свай. За рубежом обычно применяется формула Дёрра. В Советском Союзе была принята формула В.К. Дмоховского.

В России и за рубежом было разработано много формул, основанных на том или ином использовании общего уравнения работы падающего груза. В Советском Союзе и во многих зарубежных странах принята формула H.М. Герсеванова, как наиболее полно отражающая все стороны работы по забивке сваи. С появлением способа вибропогружения свай формулу для определения их несущей способности предложил Б.П. Татарников.

В настоящее время Строительными нормами и правилами (СНиП II-Б. 5—67) рекомендованы формулы, достаточно полис учитывающие все факторы, влияющие на несущую способность свай.

На основе разработки Д.Д. Барканом вопросов воздействия на грунт динамических нагрузок были созданы различные типы вибропогружателей. Участие в этой работе принимали А.Я. Луснин, О.А. Савинов, С.А. Цаплин и др.

В последние десятилетия разработаны такие эффективные методы производства работ по погружению свай, как применение электроосмоса, различного рода обмазок из синтетических смол и глин и тиксотропных рубашек.

Использование электроосмоса для погружения свай впервые было предложено в 1938 г. инж. Б.Ф. Рельтовым и А.В. Новиковым, а затем усовершенствовано коллективом сотрудников кафедры «Основания и фундаменты» Ленинградского института инженеров железнодорожного транспорта (ЛИИЖТ). Погружение свай в тиксотропных рубашках разработано по предложению Б.М. Гуменского и начинает получать большое распространение.

Совершенствовали методы устройства и создавали новые виды набивных свай русские и советские ученые А.Э. Страусс, Г.Л. Медведев, H.М. Соколов, А.А. Луга, Е.В. Платонов, Е.Л. Хлебников, Г.Г. Шенайх, Ю.М. Абелев, Д.А. Романов и др. За рубежом этими вопросами занимались Вольфсхольтц, Франк Шуман, Франки, Харлей Эббота, Вильхельми и др.

Примерами развития новых способов устройства свай могут служить пустотелые сваи и сваи-оболочки длиной до 60 м, несущие в отдельных случаях нагрузки до 1000 Т и более. Такие свай успешно конкурируют с фундаментами глубокого заложения. В гражданском и особенно в жилищном строительстве обычные фундаменты неглубокого заложения, по предложению Л. М. Пешковского, все чаще заменяются фундаментами из коротких свай.

Короткие сваи (длиной 3—6 м) представляют большой интерес, так как применение их вместо ленточных фундаментов резко сокращает объем земляных работ, удешевляет строительство и позволяет без затруднений устраивать фундаменты в зимнее время.

Установлена закономерность, заключающаяся в том, что чем больше нагрузка, передаваемая на фундамент, тем эффективнее становится устройство свайных фундаментов по сравнению с ленточными или столбовыми. Так, при нагрузке на колонну порядка 800—1000 Т может потребоваться фундамент с площадью подошвы до 40—50 м², т. е. свайный фундамент в таком случае будет гораздо экономичнее. Поэтому в настоящее время в Советском Союзе почти 20% всех промышленных и гражданских зданий возводят на свайных фундаментах.

Директивами XXIV съезда КПСС в девятой пятилетке предусмотрена громадная программа строительства. Общий объем капитальных вложений за пятилетку определен в размере 501 млрд. руб. или почти на 42% больше, чем в прошлом пятилетии. За пятилетие будут построены жилые дома общей площадью 580 млн. м². Производительность труда в строительстве намечено повысить на 37%.

Для выполнения этой программы необходимо, в частности, увеличить масштаб применения свайных фундаментов. Повысить технико-экономическую эффективность таких фундаментов можно путем использования более современных конструкций свайных фундаментов и методов их устройства с использованием высокопроизводительных сваепогружающих и специальных агрегатов для устройства набивных свай, прогрессивной организации производства.

Изложение перечисленных вопросов устройства свайных фундаментов и технологии свайных работ на основе обобщения отечественного и зарубежного опыта составляет содержание настоящей книги.