Сваи! Проектируем правильно!

Данная статья является обзорной и поможет специалистам с малым опытом проектирования разобраться с основными требованиями, предъявляемыми к свайным фундаментам.

В соответствии с п. 6.1 СП 24.13330.2021 по способу заглубления в грунт различают следующие виды свай:

• забивные и вдавливаемые (далее — забивные) или опускаемые железобетонные, деревянные и стальные предварительно изготовленные, погружаемые в грунт за счет вытеснения, а также путем установки в лидерные скважины с помощью молотов, вибропогружателей, вибровдавливающих, виброударных и вдавливающих устройств, а также железобетонные круглые полые сваи диаметром до 0,8 м, заглубляемые вибропогружателями без выемки или с частичной выемкой грунта и не заполняемые бетонной смесью (ГОСТ 19804);
• железобетонные сваи-оболочки диаметром более 0,8 м, погружаемые вибропогружателями с выемкой грунта из их полости и заполняемые частично или полностью бетонной смесью, полые сваи из металлических или композитных труб, погружаемые с открытым нижним концом без выемки грунта;
• набивные бетонные и железобетонные, устраиваемые в грунте путем укладки бетонной смеси в скважины, образованные в результате принудительного вытеснения — отжатия грунта;
• буровые железобетонные, устраиваемые в грунте путем заполнения пробуренных скважин бетонной смесью или установки в них предварительно изготовленных железобетонных элементов;
• винтовые сваи, состоящие как минимум из одной металлической винтовой лопасти (спирали) и трубчатого металлического ствола со значительно меньшей по сравнению с лопастью площадью поперечного сечения, погружаемые в грунт путем ее завинчивания в сочетании с регулируемым вдавливанием с лидерными скважинами или без них.

Согласно п. 6.2 СП 24.13330.2021 по условиям взаимодействия с грунтом сваи следует подразделять на:

• сваи-стойки;
• висячие (сваи трения).

К сваям-стойкам следует относить сваи всех видов, заглубленные в скальные грунты (ГОСТ 25100) и (или) прорезающие их, а также забивные сваи, опирающиеся на слабодеформируемые грунты.

К висячим сваям (сваям трения) следует относить сваи всех видов, опирающиеся на деформируемые грунты и передающие нагрузку на основание боковой поверхностью и нижним концом.

• Основные требования к расположению свай регламентирует п. 8.13 СП 24.13330.2021.

Расстояние между осями висячих забивных и вдавливаемых свай в плоскости их нижних концов должно быть не менее 3d (где d — диаметр круглого или сторона квадратного, или большая сторона прямоугольного поперечного сечения ствола сваи), а свай-стоек — не менее 1,5d.

Расстояние в свету между стволами буровых, набивных свай и свай-оболочек, а также между скважинами свай-столбов (кроме случаев применения буросекущихся и бурокасательных свай, для которых расстояние между сваями не регламентируется) должно быть не менее 1,0 м, а расстояние между буроинъекционными сваями в осях — не менее трех их диаметров; расстояние в свету между уширениями или лопастями винтовых свай при устройстве их в твердых и полутвердых глинистых грунтах — 0,5 м, в других дисперсных грунтах — 1,0 м.

Расстояние между наклонными или между наклонными и вертикальными сваями в уровне подошвы ростверка следует принимать исходя из конструктивных особенностей фундаментов и обеспечения их надежности заглубления в грунт, армирования и бетонирования ростверка.

Основные требования к заглублению свай регламентирует п. 8.14 СП 24.13330.2021.

Выбор длины свай должен производиться в зависимости от грунтовых условий строительной площадки, уровня расположения подошвы ростверка с учетом возможностей имеющегося оборудования для устройства свайных фундаментов.

Нижний конец свай, как правило, следует заглублять в прочные грунты, прорезая более слабые напластования грунтов, при этом заглубление забивных свай в грунты, принятые за основание, должно быть: в крупнообломочные, гравелистые, крупные песчаные и глинистые грунты с показателем текучести IL≤0,1 — не менее 0,5 м, а в другие дисперсные грунты — не менее 1,0 м.

Опирание нижних концов буровых свай на рыхлые пески и глинистые грунты с показателем текучести IL>0,6 не рекомендуется и допускается лишь в исключительных случаях, когда иные варианты фундаментов технически нереализуемы. При этом следует предусматривать контрольные статические испытания свай по ГОСТ 5686.

Для контроля выбранной длины буровых и набивных свай и подтверждения принятых технических решений в проекте должны предусматриваться статические испытания свай.

• Основные требования к расчетам свайных фундаментов регламентирует п. 7 СП 24.13330.2021.

В соответствии с п. 7.1.1 СП 24.13330.2021 расчет свайных фундаментов и их оснований должен быть выполнен в соответствии с ГОСТ 27751 по предельным состояниям:

первой группы:

• по прочности материала свай и свайных ростверков;
• по несущей способности (предельному сопротивлению) грунта основания свай;
• по потере общей устойчивости оснований свайных фундаментов, если на них передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций и др.), в том числе сейсмические, если сооружение расположено на откосе или вблизи него или если основание сложено крутопадающими слоями грунта. Этот расчет следует выполнять с учетом конструктивных мероприятий, предусмотренных для предотвращения смещения проектируемого фундамента;

второй группы:

• по осадкам оснований свай и свайных фундаментов от вертикальных нагрузок;
• по перемещениям свай совместно с грунтом оснований от действия горизонтальных нагрузок и моментов;
• по образованию или чрезмерному раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций свайных фундаментов.

Согласно п. 7.1.2 СП 24.13330.2021 в расчетах оснований свайных фундаментов следует учитывать совместное действие силовых факторов и неблагоприятных влияний внешней среды (например, влияние подземных вод и их режима на физико-механические свойства грунтов, промораживание грунта и др.) на весь период эксплуатации.

Сооружение и его основание должны рассматриваться совместно, т.е. должно учитываться взаимодействие сооружения со сжимаемым основанием.

Расчетная схема системы «сооружение — основание» или «фундамент — основание» должна выбираться с учетом наиболее существенных факторов, определяющих напряженное состояние и деформации основания и конструкций сооружения (статической схемы сооружения, особенностей его возведения, характера грунтовых напластований, свойств грунтов основания, возможности их изменения в процессе строительства и эксплуатации сооружения и т.д.). Рекомендуется учитывать пространственную работу конструкций, геометрическую и физическую нелинейность, анизотропность, пластические и реологические свойства материалов и грунтов, развитие областей пластических деформаций под фундаментом.

Свайные фундаменты должны рассчитываться с построением математических моделей, описывающих механическое поведение свайных фундаментов для предельных состояний первой или второй группы. Расчетная модель может представляться в аналитическом или численном виде. При проведении расчетов несущей способности и осадок одиночных свай предпочтение следует отдавать табулированным или аналитическим решениям, приведенным в настоящем своде правил. Расчеты большеразмерных свайных кустов и комбинированных свайно-плитных фундаментов (КСП) следует, преимущественно, проводить численно.

При проектировании свайных фундаментов следует учитывать жесткость ростверка и опирающихся на него конструкций, что должно отражаться в расчетной модели. При составлении расчетной модели должны также учитываться:

• грунтовые условия площадки строительства;
• гидрогеологический режим;
• температурный режим грунтов;
• особенности устройства свай;
• наличие шлама под нижним концом свай.

Основные требования к полевым испытаниям свай и грунтов регламентирует п. 7.3 СП 24.13330.2021.

В соответствии с п. 7.3.1 СП 24.13330.2021 несущая способность свай в полевых условиях может быть определена следующими методами:

• статическими и динамическими испытаниями свай;
• испытаниями грунтов эталонной сваей;
• испытаниями грунтов статическим зондированием.

Количество испытаний свай определяется проектом в зависимости от сложности грунтовых условий, величины нагрузок, передаваемых на основание и числа типоразмеров свай.

Для определения несущей способности свай по результатам полевых испытаний для каждого объекта строительства сооружений класса КС-3 и КС-2 рекомендуется проводить:

• статические испытания свай и свай-штампов — до 1% общего числа свай на объекте, но не менее трех для сооружений класса КС-2 и четырех — для сооружений класса КС-3;
• динамические испытания свай — до 2% общего числа свай на объекте, но не менее шести для сооружений класса КС-2 и девяти — для сооружений класса КС-3;
• испытания грунтов статическим зондированием — в соответствии с СП 446.1325800.

Несущая способность свай подтверждается одним или несколькими способами по выбору авторов проекта.

Итак, мы разобрали основные требования, предъявляемые к свайным фундаментам.

Проектируйте правильно!

Учитывайте основные требования на начальном этапе проектирования, чтобы не пришлось корректировать весь проект!

Сократите издержки и достигайте своих целей увереннее вместе с нами!

В нашем экспертном центре Вам всегда доступны:

• негосударственная экспертиза ПСД и РИИ или внесенных изменений (повторные экспертизы и экспертные сопровождения на различных стадиях проектирования и строительства), в том числе подготовленных с использованием ТИМ (ИЦММ и ЦИМ);
• содействие в подготовке и отстаивание позиции при подготовке задания на проектирование, оценка необходимости корректировки задания на проектирование;
• аудит ПСД и РИИ на стороне заказчика (при приемке) или перед направлением на государственную экспертизу, в том числе государственную экологическую экспертизу;
• консультирование и сопровождение в процессе подготовки проектно-сметной документации;
• информационно-консультационная поддержка при прохождение государственной экспертизы;
• разработка и согласование 9-го раздела (МОПБ) и СТУ по пожарной безопасности;
• оценка информационных моделей (ИЦММ и ЦИМ), разрабатываемых в составе проектной документации.