Технология свайно ростверкового фундамента: 🔨 условия применения, технология, утепление, порядок проведения работ, расчёт стоимости. Заказ фундамента в Москве.

Содержание

пошаговая инструкция по монтажу, устройство, технология, необходимая высота ростверка

Традиционный ленточный фундамент превосходно выполняет свои задачи, будучи построен на достаточно плотных и устойчивых грунтах.

В более сложных условиях требуются другие опорные конструкции, способные создавать прочное основание на проблемных или вовсе неустойчивых почвах.

Оптимальным вариантом становятся сваи, которые способны опираться на глубинные плотные слои, проходя сквозь поверхностные неустойчивые напластования и практически не образуя с ними конструкционной связи.

Такое решение проблемы позволяет получить неподвижный и надежный фундамент, сэкономить деньги и, зачастую, время.

Рассмотрим один из наиболее удачных вариантов — свайно-ростверковый тип.

Содержание статьи

Что такое свайно-ростверковый фундамент

Свайно-ростверковый фундамент представляет собой систему вертикальных опор (свай), жестко связанных общим наружным несущим поясом (фото ниже).

Сваи опираются на плотные слои грунта, а ростверк несет стены дома, равномерно распределяет нагрузку и передает ее на систему свай.

Такой тип фундамента имеет массу конструкционных вариантов, может выдерживать нагрузки разного типа и эксплуатироваться в самых сложных условиях. Могут быть использованы разные типы и материал свай, ростверк может представлять собой простейшую опорную линию или мощную железобетоную ленту.

Различные комбинации этих элементов дают возможность создания фундамента с необходимыми параметрами, оптимальным образом подходящего к имеющимся нагрузкам, условиям эксплуатации и гидрогеологии участка.

ВАЖНО!

Наличие ростверка характерно для любого типа свайного фундамента, поэтому их все можно относить к этой обширной группе.

Существующие виды

Виды свайных фундаментов различают по типу свай.

Бывают:

  • Сваи-стойки. Они погружаются в грунт до появления жесткого контакта с плотными грунтовыми слоями. Образуют самую прочную опорную конструкцию и способны нести здания любого веса и этажности.
  • Висячие сваи. Несущая способность этих опор зависит от силы трения на боковых стенках и от прочности грунтовой подушки под наконечником, образующейся при погружении. Такая конструкция удобна при слишком глубоком залегании плотных слоев грунта, но способна внезапно изменять свои параметры вследствие изменений уровня грунтовых вод или прочих процессов.

Материалом для изготовления свай служат:

  • Древесина. Самый древний и традиционный материал, обладающий массой недостатков. С появлением других, более устойчивых и прочных видов, деревянные сваи практически исчезли из арсенала строителей, хотя кое-где еще используются (в частном строительстве, для возведения вспомогательных построек).
  • Металл. Забивные сваи специально не выпускаются, в этой роли используют отрезки рельс, швеллеров или двутавров подходящего размера. Винтовые сваи изготавливаются полностью готовыми к использованию. Специфика металла не позволяет получить долговечные опоры из-за коррозии, вызванной электрохимическими процессами и наличием блуждающих токов.
  • Железобетон. Наиболее распространенный тип свай. Самыми прочными являются забивные, изготавливаемые по специальной технологии с использованием напряженной арматуры. Буронабивные сваи отливают из бетона прямо на площадке, что удобно, снижает транспортные расходы и общий уровень использования строительной техники, но значительно увеличивает срок изготовления из-за необходимости выдержки бетона для набора конструкционной прочности.

Существует три основных разновидности свайных фундаментов:

  • На забивных сваях. Погружение стволов производится специальными машинами. Процесс не занимает много времени, опоры получаются прочными и надежными. Недостатком является невозможность производства работ рядом с эксплуатируемыми постройками из-за подвижек грунта, происходящих при погружении.
  • На буронабивных сваях. Этот тип свай удобен тем, что не требует транспортировки, разгрузки, использования подъемной техники. В заранее подготовленную скважину опускают гильзу (род опалубки, изготовленной из рубероида или пластиковой трубы подходящего диаметра), устанавливают арматурный каркас и заливают бетон. Все операции могут быть выполнены самостоятельно, но потребуется достаточно длинный период выдержки свай для застывания бетона.
  • На винтовых сваях. Они изготавливаются из стальных труб с толщиной стенок не менее 4 мм. В нижней части имеется сварной или литой заостренный наконечник и спиралевидные режущие лопасти. Погружение винтовых свай напоминает процесс завинчивания шурупа — лопасти обеспечивают погружение, острый наконечник раздвигает или раскалывает встречающиеся преграды. Винтовые сваи могут быть установлены вручную, при необходимости их извлекают и вновь используют в других местах. Срок эксплуатации зависит только от интенсивности коррозии.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!

Все свайные основания не могут быть созданы на скальных или крупнообломочных породах.

Типы ростверков в зависимости от расположения

                   

В зависимости от глубины погружения существует три типа конструкции ростверка:

  • Заглубленный. Представляет собой полный аналог заглубленного ленточного основания. Погружается на глубину ниже уровня промерзания, чтобы исключить нагрузки пучения, направленные вертикально вверх.При этом, развитая боковая поверхность стенки испытывает максимальные величины боковых нагрузок, что необходимо учитывать при проектировании. На сложных или обводненных грунтах не используется из-за отсутствия технологических условий производства отливки бетона.
  • Мелкозаглубленный. Представляет собой наиболее распространенный вариант конструкции свайно-ленточного фундамента, где лента погружается на небольшую (40-70 см) глубину. Этот вариант гораздо экономичнее, чем заглубленный, поскольку не требует такого серьезного объема земляных работ.
  • Незаглубленный. В этом случае ростверк устанавливается над дневной поверхностью грунта, образуя зазор определенной высоты. Вариант используется на грунтах, не позволяющих выполнять объемные земляные работы — обводненных, чрезмерно рыхлых, имеющих склонность к пучению или сезонным подвижкам.

ВАЖНО!

Некоторые специалисты принципиально разделяют свайно-ленточные и свайно-ростверковые опорные конструкции из-за наличия или отсутствия погружения ленты в грунт. Другие объединяют их в одну группу, поскольку общая конструкция у тех и других практически не отличается.

Варианты использования

Существует несколько вариантов использования материала для ростверка:

  • Древесина. Применяют либо цельный брус 150:200 или 200:200 мм, либо пачку из обрезной доски 50:200, собранную в 3 или 4 слоя. Полученная балка обладает высокими несущими способностями, ее просто обрабатывать и монтировать. Стоимость древесины относительно невысока, поэтому ростверк подобного типа является оптимальным вариантом для домов, не имеющих большого веса (древесина, газобетон, пенобетон).
  • Металл. Этот тип ростверка позволяет получить прочное основание, жестко соединенное с оголовками свай. В результате получается прочная конструкция, время монтажа которой самое маленькое, а результат очень надежен. В качестве балок используют швеллер, двутавр или рельс, крепление к верхушкам свай производят на сварку. Чаще всего применяют в сочетании с винтовыми сваями.
  • Железобетон. Этот вид ростверка строится по обычной технологии отливки монолитной ленты (плитка перекрытия). Единственное отличие возникает из-за наличия воздушного зазор между грунтом и нижней частью основания. Кроме того, арматура свай должна быть жестко связана с армпоясом ленты, образуя монолитную опорную конструкцию. Эта процедура образует мощное и жесткое основание, устойчивое ко всем видам нагрузок. Недостатком является длительный срок застывания бетона, останавливающий работы на месяц.

Его необходимая высота

Высота ростверка напрямую связана с материалом стен дома. Если планируется строительство кирпичного (бетонного, шлакоблочного) дома, то минимальной высотой считается 15-20 см над уровнем грунта. Для деревянных домов высота ростверка должна быть несколько увеличена и составлять около 40-60 см.

Это обеспечит необходимую изгибную жесткость, позволит отделить древесину от источников влаги снизу.

Имеется в виду снеговой покров, высота которого также должна учитываться. Если в регионе зимы очень снежные с большой высотой сугробов, необходимо рассчитывать высоту ростверка, превышающую их уровень.

Глубина заложения – от чего зависит

Глубина заложения зависит от состояния грунта на участке.

Во внимание принимаются все сопутствующие факторы:

  • Уровень залегания грунтовых вод.
  • Наличие и объемы почвенных вод.
  • Возможность подтопления в весенний период.
  • Наличие сезонных изменений гидрогеологии, повышения или понижения степени наполнения всех водоносных пластов.

Для правильного выбора глубины нередко приходится собирать информацию в местных геологических и метеорологических подразделениях, советоваться с опытными строителями, обращаться к различным приложениям СНиП.

Необходимо учитывать, что все значения, указанные в различных источниках, являются минимальными, т.е. допускается увеличение высоты подъема, но уменьшать высоту зазора нельзя.

Устройство

Ростверк представляет собой опорную конструкцию, расположенную под всеми несущими стенами, как наружными, так и внутренними.

Он собирается в единую ленту, сборка балок в единую конструкцию выполняется по обычным технологиям, свойственным данному материалу:

  • Деревянные балки соединяют вполдерева с прокладкой стыка джутовой лентой.
  • Металлические балки приваривают к оголовкам с усилением соединений резьбовыми элементами.
  • Бетонный ростверк отливают в виде монолитного элемента, жестко соединенного со сваями общим армпоясом.

Каждая балка жестко соединена со всеми опорами, находящимися под ней. Расстояние между ними должно соответствовать величине нагрузки, превышение будет способствовать прогибу балок и деформации всех смежных элементов. Продольные соединения балок могут быть расположены только над оголовком сваи, стыковать их в пролете запрещается.

Как рассчитать монолитную основу

Расчет свайно-ростверкового фундамента выполняется опытными и грамотными специалистами.

Это сложная и ответственная инженерная задача, которая не под силу людям посторонним и не имеющим специальной подготовки (работа проводится с использованием схем и формул).

Если возможности обратиться к специалистам нет, можно воспользоваться онлайн-калькуляторами, которые дают достаточно корректный ответ в течение нескольких секунд и совершенно бесплатно.

Если по каким-либо причинам необходимо рассчитать опорную конструкцию самостоятельно, выполняют следующие действия:

  • Производится подсчет веса дома вместе с имуществом, ветровой и снеговой нагрузкой, дополнительными элементами. Этот пункт самый сложный, так как надо учесть абсолютно все факторы воздействия на фундамент со стороны постройки. Некоторые значения можно отыскать в таблицах СНиП, например — величину ветровой и снеговой нагрузки, свойственных данному региону
    .
  • Полученное значение умножают на коэффициент прочности конструкции. Обычно его принимают равным 1,1, но в некоторых случаях используют повышенный коэффициент — 1,2.

Величина запаса прочности актуальна только для данной конфигурации дома.

Все дополнительные элементы, отделка, мебель или пристройки будут увеличивать его вес и нагружать фундамент сверх расчетного значения.

Поэтому вполне допускается принять коэффициент прочности намного больший, чтобы избежать в будущем деформации или разрушения фундамента.

После того, как нагрузка определена, выполняется расчет количества свай.

Общий вес дома делят на величину допустимой нагрузки единицы и округляют результат до целого числа.

Допустимая нагрузка на готовые опоры указывается в паспорте изделий, для буронабивных свай ее рассчитывают самостоятельно, используя методику, указанную в СНиП или других источниках.

Пошаговая инструкция по монтажу своими руками

Рассмотрим порядок действий по монтажу железобетонного ростверка, расположенного на высоте 30 см над уровнем грунта (один из наиболее сложных вариантов).

Порядок действий:

Подготовка

Производится очистка и планировка участка (если это необходимо). Удаляют все посторонние предметы, растения и прочие помехи.

С помощью колышков производят разметку участка. Для забивных свай она заключается в установке одного колышка на оси опор, для буронабивных отмечаются линии внешнего и внутреннего периметра. Также для них необходимо предварительное бурение скважин, которое производится по результатам пробного бурения.

Оно определяет глубину залегания плотных слоев грунта и производится в любом случае, так как дает возможность определить длину стволов.

Установка свай

Забивка свай производится с помощью специальных машин.

Необходимо составить схему погружения, чтобы готовые сваи не отсекли точки установки следующих опор.

Обычно установку производят по спирали или змейкой, последовательно переходя от одной точки к другой.

Для буронабивных свай производят гильзование скважин (погружение трубы из свернутого рубероида или куска пластиковой трубы нужного диаметра). Затем собирают и опускают в скважину армпояс, размеры которого надо выбрать так, чтобы он легко входил в отверстие.

Длина арматуры должна превышать длину скважины, чтобы впоследствии ее можно было жестко связать с армпоясом ростверка. Затем производится заполнение скважины бетоном и выдержка в течение положенного времени (28 дней).

Строительство опалубки

Для постройки опалубки не обязательно выжидать срок затвердения бетона в скважинах. Если использованы забивные сваи, то обычно выжидают около недели, чтобы ствол «обсосало» (строительный термин, обозначающий восстановление грунта и плотное прилегание к боковым стенкам).

Опалубка представляет собой род длинного деревянного лотка, внутренние размеры которого повторяют форму будущего ростверка.

Сборку производят из обрезных досок, стараясь не допустить образования щелей и промежутков.

Высота опалубки должна несколько превышать высоту ростверка. Для жесткости нижнего отдела на землю устанавливают ряд подпорок, исключающих прогиб днища опалубки. Внутренняя часть устилается полиэтиленом, препятствующим выход воды или материала из опалубки.

Создание армпояса

Арматурный каркас создается по обычной технологии — рабочие стержни с помощью гладкой вспомогательной арматуры устанавливаются в нужном положении согласно проектной схемы и общих правил.

Важным моментом является жесткое соединение арматуры свай и армпояса ленты, для которого лучше всего использовать сварку. Остальные элементы соединяют путем вязки мягкой проволокой.

Заливка бетона

Заливку бетона производят после окончательного затвердения бетона в сваях.

Это важно, так как вес железобетонного ростверка очень велик и способен деформировать не застывший бетон.

Заливку надо выполнить максимально быстро, без перерывов, чтобы получить абсолютно монолитную опору с большой степенью жесткости. Бетон выравнивают и накрывают мешковиной или полиэтиленом, первые 10 дней периодически поливают водой.

Через 10 дней снимают опалубку, после чего выдерживают ленту до полного застывания, которое наступает через 28 дней после заливки.

Полы по грунту

Полы по грунту применяют при создании конструкции ростверка, погруженной в грунт. Если имеется воздушный зазор, создание пола по грунту становится слишком сложным, неэффективным и нецелесообразным.

Внутренняя часть ленты засыпается слоем песчаной подушки. Затем на нее укладывают слой геотекстиля и засыпают щебень, на который через дополнительный слой геотекстиля насыпают слой щебня.

Всю засыпку последовательно уплотняют, добиваясь максимально возможного результата. Затем заливают слой стяжки, на который укладывают теплоизолятор.

Поверх него вновь заливают стяжку, внутрь которой монтируют систему теплого пола.

На эту стяжку можно настилать финишное покрытие. Пирог пола получается достаточно многослойный, но он обеспечивает качественный обогрев и препятствует теплопотерям из-за контактов с грунтом.

Технология гидроизоляции

Гидроизоляцию ростверка выполняют при помощи одного из наиболее распространенных материалов:

  • Горячий битум.
  • Битумная мастика.
  • Оклейка рубероидом.
  • Нанесение пропиточных составов.

Наиболее простым и быстрым вариантом является использование битумной мастики, которая отлично выполняет свои задачи и продается в готовом к употреблению виде. Наносится валиком или кистью, обычно в один или два слоя.

Схема утепления

Для утепления используются водонепроницаемые материалы:

  • Жидкий пенополиуретан.
  • Экструдированный пенополистирол (пеноплекс).
  • Пенопласт.
  • Керамзит.
  • Пеностекло и т.д.

Наиболее удобным и эффективным вариантом считается пеноплекс, который наклеивается плотным слоем на всю поверхность ростверка, как внутреннюю, так и внешнюю.

Несколько хуже, но значительно дешевле использовать пенопласт, который также устойчив к воздействию влаги и является отличным теплоизолятором, но обладает способностью крошиться и избыточной хрупкостью.

Полезное видео

В данном разделе вы сможете увидеть, как сделать свайно-ростверковую основу (армированный фундамент) своими руками, а также как происходит армирование ростверка:

Заключение

Свайно-ростверковые основания являются одним из наиболее успешных и надежных видов фундамента.

Они способны выполнять свои функции в самых сложных условиях, хорошо реагируют на изменения, позволяют строиться на самых проблемных грунтах.

В большинстве случаев строительство подобных фундаментов обходится дешевле, чем при постройке традиционной ленты.

Эти преимущества делают свайно-ростверковые основания предпочтительными среди большинства пользователей, чьи участки находятся в низинах, на подтапливаемых местностях.

Возможность самостоятельного строительства только увеличивает оценку этой технологии среди строителей, позволяя выполнять работу в удобное время и полностью соблюдать технологию.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Одноклассники

Свайно-ростверковый фундамент: технология монтажа

Свайно-ростверковый фундамент является одним из популярным за счет экономичности. Ведь стоимость монтажа данной конструкции составляет всего 25% сметной стоимости работ по строительству дома! В то время, как строительство других видов достигает 40-50%. Давайте подробнее рассмотрим устройство этой конструкции и узнаем, как установить свайный фундамент с ростверком.

Специфика свайного фундамента с ростверком

Устройство данной конструкции представляет сваи, которые вкапывают в грунт и укрепляют на поверхности земли при помощи ростверка. Ростверк — монолитная плита или лента, которая связывает части свай, выступающие из земли. Одновременно эта конструкция служит и основанием для стен будущего дома или бани. Свайно-ростверковый фундамент бывает монолитный, сборно-монолитный и сборный. Единая конструкция более прочная, долговечная и легкая в установке.

Свайный фундамент отличается экономичностью, легкостью и оперативностью в установке. Строительство такой конструкции не требует использования дорогостоящей спецтехники при монтаже. Кроме того, свайно-ростверковый фундамент не прихотлив к виду грунта. Основание укладывают на неустойчивые и подвижные почвы, при высоком уровне грунтовых вод и сильной степени промерзания. Такую конструкцию можно возвести даже при вечной мерзлоте!

Однако устройство свайно-ростверкового фундамента не подразумевает наличие цокольного этажа, подвала или подземного гаража. Кроме того, конструкция не подходит для тяжелых стен из бетона или кирпича, однако оптимально подходит для бревенчатой бани, деревянного дачного домика и небольшого коттеджа.

Если вы еще не определились с проектом загородного дома или бани, интересные варианты вы найдете по ссылке http://marisrub.ru/proekts/all-proekts. Кроме того, архитекторы и инженеры “МариСруб” могут разработать индивидуальный проект!

Преимущества Недостатки
Не требует использования спецтехники и дорогостоящих материалов, что сокращает расходы и время монтажа Трудоемкость монтажа, так как он требует много ручной работы и физических сил
Высокая теплоизоляция Не подходит для строений с тяжелым весом и многоэтажных зданий
Строительство дома можно начинать в день установки фундамента Сваи усиливают усадку деревянного дома или бани
Долговечность. Свайно-ростверковый фундамент прослужит 100-150 лет Не предусматривает строительство цокольного этажа или подвала
Неприхотливость к грунту и почве, подходит для подвижной почвы, грунта с глубоким уровнем промерзания и т.д. Сваи перед установкой обязательно обрабатывают антикоррозийными средствами
Возможность дальнейших изменений. При необходимости вы сможете расширить дом или баню. Свайно-ростверковый фундамент легко ремонтировать и демонтировать, в отличие от ленточного или плитного типа Требует сложного и тщательного расчета. Неправильный расчет сокращает срок службы фундамента и дома в целом, приводит к проседанию и растрескиванию ростверка, ухудшает внешний вид постройки и вызывает другие проблемы
После установки на земельном участке не скапливается строительный мусор Увеличивает вес здания и давление на грунт

Как правильно выбрать сваи

Сваи влияют на прочность и срок службы фундамента. Поэтому важно выбрать надежные и долговечные изделия. Специалисты рекомендуют покупать столбы, изготовленные только на заводе. Такие материалы отвечают каждому требованию по строительству загородных домов. Самодельные сваи отличаются неправильно сделанным сварочным швов и некачественным сырьем.

Чем больше диаметр трубы, тем она надежнее и прочнее. Оптимальным диаметром считается 10-12 сантиметров. Перед покупкой обращайте внимание и на толщину стенок столба. Так, при диаметре 10,8 сантиметров толщина должна быть свыше 4 миллиметров. Качественные сваи изготавливают только из новой стали с использованием пескоструйной и антикоррозинной обработки. Стволы изделий должны быть цельными без сварочных швов, а лопасть — с правильной и тщательно выверенной геометрией без дефектных изгибов.

Сваи различают по материалам изготовления. Сегодня используют железобетонные, металлические и бетонные изделия. Эксперты рекомендуют применять железобетонные сваи, так как они отличаются наибольшей прочностью.

Предварительные работы по устройству фундамента

Устройство свайного фундамента с ростверком начинают с определения типа грунта и расчетов. Важно правильно рассчитать конструкцию и количество материалов, чтобы равномерно распределить нагрузку свай и ростверка. Иначе фундамент будет проседать, что приведет к образованию трещин и перекосу стен дома или бани. В интернете вы можете найти калькулятор расчета свайно-ростверковых фундаментов. Но чтобы получить точные и правильные результаты, лучше обратиться к специалистам!

После расчетов переходят к разметке фундамента на земельном участке. Поверхность очищают от мусора и выравнивают, затем отмечают углы будущего основания при помощи брусков. Углы соединяют веревкой. Проверяйте ровность углов, стен и диагоналей отвесом и угольников. Для более точной и быстрой разметки используют лазерные нивелиры.

Затем переходят к разметке свай. Сваи могут располагаться различными способами. При одиночном каждый столб находится под своей опорой. При ленточном расположении сваи равномерно распределяю по периметру здания. Расположение полосами подходит для массивных сооружений. В данном случае столбы располагают в шахматном порядке либо в два и более ряда под ростверком большого размера. Иногда сваи расставляют в виде куста под наиболее нагруженном местом.

В первую очередь, делают разметку и устанавливают сваи под углами будущего дома или бани. Затем размечают положение других столбов. Наиболее распространенная схема представляет устройство свай на расстоянии 2-3 метров друг от друга и закладки на глубину 2 метров.

Установка свай

  • После расчета и разметки в намеченных участках делают скважины согласно расстановки свай. Скважины устанавливают на глубину ниже 0,5 уровня промерзания грунта. Диаметр отверстия составляет около 20 сантиметров;
  • На дно скважин укладывают песчаную подушку с гравием;
  • По длине скважины в виде трубы укладывают гидроизоляционный материал, который защитит изделия от негативного воздействия влаги. Это может быть специальная пленка, несколько слоев рубероида или другого рулонного материала.
  • Вместо гидроизоляционного материала можно использовать готовые пластиковые или асбестоцементные трубы. При этом диаметр трубы должен соответствовать диаметру скважины!;
  • В скважину устанавливают армированный каркас в виде 3-4 продольных кругов на расстоянии минимум 2 сантиметров от гидрозащитного слоя. Армирование повысит морозостойкость и прочность изделий. Закреплять арматуру следует при помощи специальной проволоки. Ни в коем случае не сваривайте элементы, так как места сварки подвержены сильной коррозии!;
  • После установки каркаса сваи заливают бетонной смесью, тщательно трамбуют слои и оставляют застывать до полного высыхания;
  • Сваи должны выступать над поверхностью земли на 15-20 сантиметров;
  • После застывания выступающие части опор покрывают битумной мастикой, а сверху насыпают песчаную подушку с гравием под уровень столбов и по ширине будущего ростверка.

Монтаж ростверка

Ростверк делают из готовых сборных железобетонных блоков или в виде монолитной конструкции. Последний вариант более надежный и простой. Учтите, что собрать и установить отдельные элементы в одном месте достаточно трудно. Чтобы залить монолитный ростверк, сначала изготавливают опалубку из брусков, досок и других подручных материалов. Опалубку делают в виде прямоугольной коробки так, чтобы между почвой и будущем ростверком оставалось расстояние 100-120 сантиметров.

После установки опалубки прокладывают гидроизоляционные материалы и делают армирование фундамента. Помните, что арматуру скрепляют только при помощи проволоки! Затем ростверк заливают бетоном. Можно купить готовую бетонную смесь либо сделать раствор своими руками. Для самостоятельного изготовления смешайте цемент, песок и щебень в пропорции 1:3:5. Затем массу разбавьте водой в размере 60% от цемента. В жаркую погоду смесь разбавляют теплой водой, а в холодную — теплую!

Если вы используете готовый бетон, выбирайте марку не ниже М200 В15. Такая смесь подойдет для строительства бани, беседки и строений с малой нагрузкой. Для дачного дома и загородного коттеджа — берите марку М300 В22.5.

Заливку выполняют сразу плотными слоями, чтобы не появились полости. В завершении бетон разравнивают специальной лопаткой. Ростверк оставляют застывать 3-4 недели до полного засыхания. Помните, что 99% прочности фундамент набирает в первые 27 дней! Бетон покрывают пленкой, а в жаркую помогу иногда поливают водой. После затвердевания убирают песчаную подушку из-под нижней части основания. Такое пространство обеспечит нормальную вентиляцию и увеличит срок службы конструкции.

Важно, чтобы между основанием и сваями была жесткая связь, а под нижней частью ростверка оставалась воздушное пространство. Не забывайте, что в процессе установки фундамента делают монтаж коммуникаций и инженерных систем частого дома.

Завершающие работы

Устройство фундамента завершают работами по гидроизоляции и утеплению конструкции. Гидроизоляция защитит основание от негативного воздействия влаги, осадков, перепад температур и морозов. Процедуру проводят и во время, и после монтажа В качестве гидроизоляционных материалов используют рубероид и другие рулонные изделия, штукатурную смесь с добавлением защитных элементов, растворы с гидрозащитным составом, жидкую резину или битумную мастику.

Теплоизоляция защитит бетон от промерзания и растрескивания. После утепления конструкция меньше подвержена перепадам температур, негативному влиянию влаги. Самый легкий и доступный способ — засыпать фундамент с внешней и внутренней стороны керамзитом толщиной 0,5-1 метр. Для утепления основания часто используют пенополистирол или распыляемый пенополиуретан, которыми покрывают наружный слой конструкции.

Несмотря на легкость монтажа, эксперты не рекомендуют, устанавливать свайный фундамент с ростверком самостоятельно. Это рискованный и трудоемкий процесс, который требует специфических знаний и навыков. Ошибки в расчетах , установке и отделке приведут к серьезным проблемам, в том числе растрескиванию и перекосу стен дома. Чтобы избежать негативных последствий, обратитесь к профессионалам!

Мастера “МариСруб” профессионально выполнят точный расчет, оперативно и надежно установят свайно-ростверковый фундамент и другие типы конструкции. Они подберут подходящие материалы, рассчитают объемы и стоимость работ. Одновременно с монтажом специалисты прокладывают коммуникации и вентиляцию дома и бани!

Свайно-ростверковый фундамент - устройство, фото, видео

Применение ленточного, также как и плитного фундамента в своём роде считаются традиционными видами, их не всегда рентабельно использовать. Иногда возникают ситуации, что по финансовым соображениям свайно-ростверковый фундамент наиболее актуален. Чаще всего подобные моменты возникают на почве, характеризующейся нестабильностью и слабонесущем грунте, также при строительстве на глубоко промерзающих грунтах.

Монолитный ростверк на сваях достаточно популярен и при строительстве частного сектора, причём независимо от глубины замерзания. Строительство свайно-ростверкового фундамента, обычно его используют под основу для зданий с небольшим числом этажей, причины этому его экономичность, надёжность и достаточно быстрое производство винтовых свай.

Данное основание прекрасно подходит для следующих домов:

  • Деревянных
  • Каркасных
  • Газо - пенно - бетонных
  • Кирпичных.

Прежде чем встанет вопрос, как сделать ростверковый фундамент, необходимо тщательно определиться с вариантами подбора свай.


Подбор свай под свайно-ростверковый фундамент

Выбор свай для дальнейшего строительства зависит от материала, из которого сделаны стены. Приоритет отдаётся конструкциям из:

  • Бетона
  • Стали
  • Железобетона

Для заложения свайно ростверкового фундамента применяются следующие виды свай:

  • Набивные. Приемлемым считается использование при строительстве набивных свай. Они, как правило, укладываются в заранее подготовленные отверстия непосредственно на самом участке строительства. При условии пучинистых почв лучшая сейсмо-устойчивость достигается забивными опорами, которые заглубляются посредством спецтехники.
  • Забивные. Их установка проходит без бурения. Грунт также не вынимается. В строительстве свайного ростверка частных домов такие сваи практически не используются, в виду отсутствия необходимой техники.
  • Буронабивные. В заранее пробуренной в грунте скважине крепится опалубка. Для более прочных свойств в неё укладывается арматура, в конце все заливается бетонным раствором.
  • Буровые железобетонные. Как и в ситуации с буронабивными, осуществляется бурение скважины, в которую вбивают подготовленные железобетонные сваи.
  • Винтовые. Сваи из метала, с острым концом и винтовыми лопастями, разрезающими землю. На большой глубине установка проходит с помощью спецтехники, на маленьких можно вручную, т.к. предполагает использование под разные типы домов и из любых предполагаемых материалов. При строительстве частного сектора, наряду с высоким свайным ростверком, более широкое использование получили буронабивные сваи. Они популярны при возведении не только домов для круглогодичного проживания, но и для бань и дач, которые можно возводить без расчёта, лишь взглянув на фото или видео.
  • Висячие. Особенность висячих свай - объёмная боковая поверхность, с помощью которой они и передают основную часть нагрузки, в некоторых случаях до 65- 75%.
  • Сваи ТИСЭ. Считаются основой свайно-ростверкового фундамента
  • Сваи-стойки. Переводят при помощи своего острия долю нагрузок. Имеют неразвитые боковые стенки с гладкой поверхностью.

Расположение свай при строительстве ростверка

Заделку опор, как правило, устанавливают вертикально. Но иногда одну или даже несколько выставляют под наклоном. Такие методы используются обычно на участках с наклонной плоскостью.

Под частные малоэтажные дома их монтируют в виде ленты, ставя в один или несколько рядов. Также если планируется большая нагрузка, то применяется кустовой метод. Обычно это происходит на углах предполагаемого строительства. Сваи желательно выбирать с круглым сечением, их будет проще заглубить при помощи строительного бура.


Разметка

В первую очередь необходимо снять плодородный слой почвы, затем нужно выровнять площадку. При помощи шнуров и колышков проводится разметка границ дома. Для того, чтобы произвести отметки внутренних и внешних стен, следует натянуть 2 шнура. Необходимо тщательно осуществлять проверку геометрии, сравнивая и перемеривая диагональ попарно. После окончании разметки фиксируются зоны, где будут установлены сваи.

Возводим свайно-ростверковый фундамент согласно технологии

Возведение фундамента проходит в несколько этапов:

  • Геологическая разведка – анализируется тип и однородность грунта.
  • Отсыпка песчаной подушки – благодаря ей основание будет более защищено от естественных повреждений посредством движения грунта, необходимо заранее сделать железобетонную фундаментную ленту.
  • Сбивка опалубки – желательно сделать монолитную конструкцию, ещё лучше применить пенополистерол. С его помощью можно добиться лучшего уровня гидроизоляции, тем самым утеплить основание.
  • Монтаж конструкций из свай - сначала спецтехникой бурятся отверстия, Функцию необходимой обсадки выполняет асбестоцементная труба, армирование проводят в виде 4-х арматур сопряженных между собой.
  • В обязательном порядке изолируются опоры свайного ростверка, прежде чем осуществлять работы по армированию. Выходящая из земли арматура закрепляется армированными частицами ростверка.
  • Производится общее армирование ленты со сваями, и дальнейшей заливкой бетонного раствора. В первую очередь заливаются опоры, затем железобетонная плита.

Важно помнить, что отсыпанная на начальном этапе подсыпка устраняется после набора ростверком половины прочности, а заливают его исключительно после 7-и дней как забетонировали свай. При нарушении технологии, свайный фундамент во время эксплуатации может преподнести сюрпризы в виде повреждения здания. Такое основание даёт шанс неплохо сэкономить, но с тем, же выдвигает высокие требования к этапу подготовительных работ, тогда и прослужит не менее ста лет.

Распределение и этапы заливки ростверка

Свайно ростверковый фундамент определяется несколькими этапами заливки:

  • Формируется каркас для опалубки
  • Засыпается песок
  • Обязательная закладка пенополистерола.
  • Заливается бетоном.

Утепление фундамента

После выполнения первоочередных работ, стоит подумать об утеплении. В качестве утеплителя применяется жидкий материал. Выполняется данная процедура при помощи распылителя и посредством строительного фена.

Недостатки

Как и при любом моменте в строительстве, свайный фундамент с ростверком, также имеет свои минусы.

  • Между поверхностью и ростверком появляется свободное пространство, в процессе работы которое крайне необходимо заполнить, предварительно оставив небольшой зазор между забивкой.
  • В постройках, где установлен монолитный свайный фундамент, полностью отсутствует возможность оборудование подвала.
  • Монолитное основание имеет большую высоту и зазор, где селятся насекомые. Его желательно закрыть.

Основные ошибки при закладке фундамента

Свайно-винтовой фундамент с ростверком не предусматривает ошибок, но застройщик иногда их допускает:

  • Недостаточная связь свай с ростверком. В зимний период происходит расширение грунта за счёт его промерзания, поэтому на столбы начинают действовать опрокидывающие силы. Сваи ближе к поверхности находятся под давлением от замерзшей почвы в сторону подпольного пространства. Если столб недостаточно зафиксирован, то он может продавливаться. Результат этой ошибки - механические повреждения. Стены построек, изготовленные из сырья легкого веса, подвергаются наибольшему риску и соответственно более крупным повреждениям.
  • Не слишком глубоко заложенные сваи. Цельная конструкция на сваях, как правило, способна произвести усадку в случае, если опоры посажены на недостаточную глубину. Впоследствии этой ошибки полость между грунтом и нижней частью ростверка просто исчезнет.
  • Ошибки при расчётах по несущей способности. Определяющим фактором при расчёте является тип грунта. Неточности могут привести к тому, что от нагрузки вся конструкция начнёт погружаться в почву.

Если Вас заинтересовала данная статья и Вы желаете заказать дешевые винтовые сваи под ростверковый фундамент, то посмотрите стоимость винтовых свай в Москве.

Свайно-ростверковый фундамент

Строительство домов в недавнем времени производилось на четырех основных видах фундаментов: плитном, ленточном, свайном и столбчатом. Обычно производится ленточный фундамент и заглубляется ниже уровня промерзания грунта. Но строительство этого фундамента стоит достаточно дорого, а точнее почти половину от всего бюджета на строительство. Не каждый готов к таким неимоверным расходам.

Ситуацию можно спасти с помощью нового типа фундамента – свайно-ростверкового. Очень удобен его вид, который сооружается таким образом, что потом с него не нужно снимать опалубку. Также отлично данный фундамент может удерживать строение на неровном грунте или склонах, в отличие от такого типа, как свайный фундамент под дом.

Что такое свайный фундамент ростверкового типа

Известен свайный фундамент для дома, который представляет собой определенное количество свай, которые заглублены в землю. Но использование этого фундамента не так популярно в силу того, что нет возможности перераспределить нагрузку строения между всеми сваями. Обычно его применяют только в случае постройки из бруса или бревна, так как такой материал может сам перераспределять нагрузку. Для других строительных материалов он не подходит.

Но есть такой вид свайного фундамента, который выполняется с ростверком. Ростверк – это балки или плиты, с помощью которых сваи соединяются воедино на поверхности земли. Ростверк может быть монолитной или сборно-монолитной конструкцией, а также сборным. Благодаря тому, что сваи связаны между собой, нагрузка распределена равномерно и фундамент может использоваться для блочных и кирпичных построек.

В разных частях готовой постройки разная нагрузка, которая определяется отделкой, как внутренней, так и наружной, мебелью и прочим наполнением дома. Ростверк призван принимать на себя такую нагрузку и распределять ее по сваям.

Это помогает исключить неравномерную усадку свай, которая ведет за собой трещины в стенах и их разрушение. Это не исключает главного недостатка свайных фундаментов – неуверенности в типе грунта, который находится под каждой из опор. Спрогнозировать заранее поведение фундамента просто невозможно, поэтому такой тип основания дома не особенно нравиться архитекторам, так как не гарантирует многолетнюю эксплуатацию строения.

Преимущества и недостатки свайно-ростверкового фундамента

Ростверковый тип свайного фундамента имеет плюсы и минусы. Рассмотрим преимущества, благодаря которым данный фундамент становится все более популярным:

  • Относительная простая технология монтажа, который может осуществить небольшая бригада профессиональных рабочих.
  • Благодаря первому плюсу снижаются затраты на возведение.
  • Небольшое расходование бетона.
  • Так как фундамент не будет контактировать с промерзшим грунтом, то дом не будет терять тепло.
  • Уникальная технология соединения ростверка и свай не дает дому вибрировать даже при нахождении рядом с железнодорожными путями.
  • Работы по установке такого фундамента можно вести в любое время года, но не при морозе ниже 10 градусов.
  • На возведение фундамента не оказывает влияние уровень грунтовых вод.
  • Этот фундамент, как говорилось ранее, прекрасно подходит для строительства на участках с неоднородным рельефом.
  • Не нужно заранее подготавливать участок, например, снимать плодородный слой или траву, что значительно экономит время на возведение.
  • Стоимость работ, которая зависит только от использованного материала.

Как и у любой технологии, у оборудования свайно-ростверкового фундамента также есть свои отрицательные черты:

  • Нет возможности создать в доме подвал или цокольный этаж. Если все-таки это предусмотрено, то потребует больших финансовых затрат.
  • Не подходит для домов массой более 5 т.
  • Обязателен четкий расчет количества свай, предполагаемой нагрузки в соответствии с типом грунта. Также нужно четко знать на каком расстоянии и на какую глубину устанавливать сваи.
  • Обязательное следование плотности армирования в соответствии с маркой используемого бетона.
  • Возможен разрыв свай при давлении на них промерзшего грунта, но такие случаи крайне редки.
  • Нет гидроизоляции ростверка.
  • Обязательно нужно использовать спецтехнику, что повлечет за собой дополнительные затраты.

Важно! Свайный фундамент под дом с ростверком прекрасно подойдет для небольших домиков или бань, а не для массивных построек в несколько этажей.

Подготовительные работы перед строительством

Перед проведением работ по монтажу такого фундамента со сваями нужно обязательно подготовить все необходимые инструменты и материалы, чтобы в процессе строительства не возникало неприятных пауз.

Выбор свай и их расположение

Для такого фундамента нужно позаботиться о правильном выборе использующихся свай. В зависимости от материала сваи можно выбрать бетонные, металлические, деревянные или железобетонные. Также они могут быть висячими, то есть такими, которые переносят нагрузку от постройки на боковые поверхности. Существуют сваи в виде стоек, которые нагружают непосредственно грунт, который находится под ними.

Обычно при строительстве свайного фундамента используются набивной вид свай, которые укладываются в подготовленные для них отверстия непосредственно на месте монтажа фундамента. Также можно выполнять заливку так называемых инъекционных свай, которые делаются при помощи заливки бетона в отверстие с арматурой посередине. Отлично подойдет и использование набивных свай, которые просто забиваются в необходимое место специальной строительной техникой.

Сваи могут иметь разное сечение: квадратное или треугольное, а также круглое в полом или заполненном исполнении.

 Важно! Такой фундамент способен сэкономить использование на 1 куб. метр 100 кг цемента высокой марки, а также уменьшает земляные работы на 3 куб. м и уменьшает размеры трудозатрат.

В этом типе фундамента существует пять способов разложения свай в грунте:

  • Одиночный – расположение свай относительно опоры каждая под своей. В некоторых случаях сваи устанавливают наклонно, это обусловлено особенностями рельефа.
  • Ленточный – расположение свай по всему периметру строения.
  • Полосами – используется для массивных зданий в несколько этажей. Это установка свай в несколько рядов.
  • В виде кустов – сваи находятся там, где предполагается большая нагрузка и под несущими стенами. Также такой способ расположения свай используется при строительстве навесов в местах, где располагаются колонны, удерживающие кровлю.
  • Полем – расположение свай в шахматном порядке под всем ростверком, который отличается большими размерами.

Для того чтобы правильно рассчитать количество и расположение свай для строительства дома нужно учесть определенные правила. В первую очередь обязательно должен быть подробный план здания, в соответствии с которым будет производиться расчет. Сваи обязательно должны быть в углах, а также в тех местах, где пересекаются простенки. Если между ними расстояние, которое больше трех метров, то обязательна установка промежуточных свай. Вообще самым оптимальным расстоянием между сваями считается 2 – 3 метра. С этим этапом проблем возникнуть не должно, а вот с расчетом площади сваи нужно будет подумать.

Для создания надежной обвязки дома свайным фундаментом ростверкового типа, необходимо произвести определенные расчеты. При этом обязательно должны учитываться следующие показатели:

  1. Масса самого дома и его внутренних составляющих.
  2. Опорная площадь, которая необходима. Она рассчитывается относительно веса и коэффициента надежности.
  3. Площадь сечения свай. Для этого их количество умножается на площадь, которая выбрана. Полученный результат будет общей площадью свай.
  4. Если общая площадь свай, полученная в предыдущем пункте, будет больше, чем та, которая необходима, ее расчет производился в пункте 2, то все параметры верны, и они подходят для этого сооружения.
  5. Если общая площадь получается меньше, то необходимо увеличить сечение и пересчитать. Таким образом, находим нужное число.

Иногда возникают такие ситуации, когда проще увеличить количество свай, а не их сечение. При этом метод, по которому производился расчет, не изменяется. Площадь опоры, которая нужна для создания надежного фундамента, рассчитать можно по следующей формуле:

Площадь опоры равна массе дома умноженной на 1,4 и разделенной на несущую способность грунта.

Показатель несущей способности грунта нужно взять из представленной таблицы:

Использование коэффициента, равного 1,4, объясняется тем, что неизвестно какой именно грунт находится под каждой сваей, поэтому лучше перестраховаться и взять чуть больше.

Пошаговая технология установки свайно-ростверкового фундамента

После того, как выполнены все работы, связанные с расчетами, можно смело приступать к основным этапам строительства фундамента.

Разметка места строительства

Лучше всего снять плодородный слой земли и вывести его на участок или в сад. Потом необходимо будет разровнять верхнюю поверхность. При помощи колышков и шнура нужно определить границы дома. На этом этапе обязательно должны быть очерчены не только внешние, но и внутренние стеновые границы.

Важно! Геометрию лучше проверить с помощью повторных измерений и натягивания шнура по диагонали.

После того, как произведена разметка, необходимо разметить те места, где будут устанавливаться сваи в соответствии с планом, оформленным ранее.

Проведение земляных работ

Чтобы определиться с теми работами на земле, которые будут проведены, нужно четко знать какие именно сваи будут использоваться. Дом на свайном фундаменте ростверкового типа обычно ставиться на сваи винтовые или буронабивные. Сваи винтового типа можно вкрутить и своими руками, но только на одном уровне, который заранее отмечается при помощи натягивания шнура.

Буронабивные сваи требуют использования специальной техники. С ее помощью нужно в размеченных местах пробурить отверстия в грунте. В эти отверстия устанавливается опалубка, а также производится армирование. Обычно это 4 отреза ребристой арматуры, которые связаны друг с другом. Далее последним шагом является заливка бетона в подготовленные отверстия.

Важно! Обязательно после заливки концы арматуры длиной около 60 см должны оставаться снаружи, причем одни должны быть длиннее первых сантиметров на 20.

Обустройство ростверка

При выборе металлической конструкции, ростверк должен строго горизонтально привариваться к оголовкам прутков арматуры.

Для того чтобы сделать железобетонный ростверк заглубленного типа, нужно произвести подсыпку с помощью щебня. Для улучшения качества фундамента щебень насыпается слоями по 5 см и каждый слой обрабатывается виброплатформой. Так нужно повторять до тех пор, пока слой не достигнет нужной толщины, минимально 15 см.

На готовую подсыпку устанавливают опалубку. Она должна быть чуть шире ширины стен, а высота зависит от того, какой высоты задуман цоколь. Установка опоры и сборка щитов производится по технологии установки ленточного фундамента. Обычно для опалубки используют доски, сколоченные друг с другом или водонепроницаемую фанеру. Для каждого вида ростверка имеются свои нюансы возведения опалубки, но главным остается то, что обязательно опалубка должна превышать высоту готового ростверка на 5-10 см.

Важно! Работа должна проводиться только с использованием нивелира.

Армирование фундамента производят тем же способом, что и при устройстве ленточного фундамента. То есть вверху и внизу идут два пояса из арматуры ребристого типа, соединенные между собой прутьями меньшего сечения и гладкой поверхности. Добавить нужно только перевязку со сваями. Отрезки арматуры, выходящие из свай, нужно загнуть и один ряд привязать внизу к армированному поясу, а второй сверху.

Для того чтобы не нужно было тратить время и нервы на заливку свай, можно приобрести готовые из железобетона.

Установка дополнительных элементов и заливка бетона

Этот этап подразумевает под собой заложение специальных труб, через которые в дальнейшем нужно будет проводить такие коммуникации, как отопление, канализация, водопровод и другие. Также обязательно выполняются вентиляционные отверстия в фундаменте.

Если этот этап будет пропущен, то обязательно придется нарушать целостность ростверка, что для такого фундамента крайне нежелательно и вообще недопустимо.

Для начала бетонирования нужно изготовить смесь самостоятельно. Особо качественный раствор получится из марки цемента М200 или М500. Его необходимо по всем правилам развести и тщательно смешать.

Бетон заливается, но при этом он обязательно обрабатывается вибратором. Обязательно залить всю смесь нужно за один раз, чтобы не было слоистости. Верхний слой обязательно должен быть выровнен с помощью правила и проверен на предмет горизонтальности с помощью уровня. Верхний слой бетона закрывается пленкой во избежание его пересыхания и образования трещин на поверхности. Если на улице во время подсыхания залитого в фундамент бетона стоит жаркая погода, то верхний слой обязательно должен увлажняться.

После заливки снятие опалубки можно производить через определенный срок:

  • Если во время проведения работ по заливке бетона и последующие дни температура воздуха не опускалась ниже +20 градусов, то по прошествии 4 дней опалубка может быть снята. При таких условиях фундамент и сваи наберут более половины крепости, что даст возможность использовать их для проведения последующих работ.
  • Если же после заливки температура была в районе +10 градусов, то придется подождать 14 дней перед снятием щитов опалубки.
  • При температурах ниже +10 градусов условия застывания уже считаются зимними, и понадобится дополнительный обогрев и утепление фундамента.

Обязательно перед проведением работ по монтажу свайно-ростверкового фундамента нужно ознакомиться со СНиП 2.02.03 – 85. В этом документе официально прописаны требования к обустройству такого вида основания, допуски, расчет по коэффициентам, материалы свай. Также здесь же можно найти рекомендации по возведению на нормальных грунтах, а также в тех местностях, которые пострадали от оползней и карста. Свайные фундаменты СНиП регламентирует в полной мере.

Возможные ошибки при обустройстве фундамента

Нередко те, кто не имеет опыта в заложении такого вида фундамента, допускают немало ошибок, исправить которые впоследствии очень сложно или вовсе невозможно. Это:

  • Несвязность свай и ростверка
    Это очень важно зимой при промерзании грунта, когда нижняя часть грунта остывает медленней за счет наличия внизу утепленного слоя. Из-за этого может возникнуть опрокидывающая сила, которая способна вытолкнуть сваи в подпольное пространство. В таком случае может возникнуть повреждение постройки, особенно этому подвержены те здания, которые выполняются из легких материалов.
  • Отсутствие воздушного пространства под ростверком
    Если после того, как конструкция ростверка отвердеет, не убрать из-под нее слой песка, то воздействием движения грунта лента ростверка может оборваться. Для исключения такого развития событий на дно опалубки закладываются плиты пенополистирола толщиной около 15 см. Они будут своего рода амортизатором, который способен защитить подполье от промерзания и давления промерзшего грунта.
  • Маленькая глубина заложения
    Если сваи заложены не слишком глубоко, то вся конструкция фундамента может дать усадку, в результате которой обязательное воздушное пространство между грунтом и ростверком исчезнет. Если сваи размещены таким образом, что находятся выше глубины промерзания грунта, то они в зимнее время будут выталкиваться наружу силами почвы. Из-за того, что нагрузка потеряет равномерность, стены здания могут растрескаться или вообще разрушиться.
  • Ошибки при расчетах несущей способности грунта и фундамента
    Для того чтобы правильно рассчитать несущую способность фундамента, нужно знать тот тип грунта, на котором производится строительство. Большая несущая способность у каменистых грунтов и скальных пород, супеси и пески имеет минимальные показатели несущей способности.

Если в процессе расчетов будут допущены ошибки, то фундамент будет уходить под землю, а замедлить такой процесс весьма сложно, а в некоторых случаях и вовсе не представляется возможным.

Заключение

Свайно-ростверковый фундамент – это сочетание качественных характеристик свайного и ленточного типа в одном основании. Он прекрасно подойдет для тех построек, которые не отличаются очень большим весом, и распределит нагрузку равномерно между всеми сваями для предупреждения растрескивания стен. Ростверк будет надежней и качественней, чем обычный свайный фундамент и поможет его закрыть, а также экономней, чем постройка ленточного основания. Самостоятельно выполнить такой фундамент будет очень сложно, поэтому обязательно потребуется помощь профессионала, который правильно произведет все расчеты и поможет с возведением конструкции. 

плюсы и минусы, технология строительства

Далеко не на всех грунтах можно использовать плитные и ленточные фундаменты. В некоторых случаях на их возведение тратится слишком много времени и финансовых средств, а иногда они попросту не способны полностью справиться со своей задачей. Такое может случиться, например, на участках с сильным промерзанием почвы (более 200 см) или при конструировании дома на пучинистой земле. Выходом из подобной ситуации является свайно-ростверковый фундамент, который совмещает в себе все положительные качества ленточного и свайного основания. Рассмотрим схему свайно-ростверкового фундамента, плюсы и минусы, а также технологию монтажа своими руками.

Устройство и разновидности свайно-ростверкового фундамента

Данный тип основания представляет собой опоры, заглубленные в грунт ниже глубины промерзания, которые соединяются между собой с помощью железобетонного или металлического ростверка (ленты). Именно ростверк принимает на себя всю нагрузку от дома и равномерно перераспределяет ее на сваи.

Свайно-ленточный фундамент может оборудоваться высоким или низким ростверком. В первом случае лента будет размещаться выше уровня земли. Сделать такой ростверк из бетона достаточно сложно, поэтому чаще всего прибегают к изделиям из металла или древесины твердых пород.

Основания с низким ростверком считаются более надежными и устойчивыми к различным деформациям. Это обусловлено тем, что у них жесткое сцепление с землей имеют не только вертикальные опоры, но и сама лента. Именно поэтому такие конструкции встречаются намного чаще и являются более предпочтительными. В этом случае берется не металлический, а ж/б ростверк, что положительно сказывается на стоимости фундамента.

В качестве свай могут применяться буронабивные, забивные, буровые или винтовые изделия. Для частного строительства оптимальным вариантом считается именно первый вид, что обусловлено сравнительно небольшой стоимостью готовой продукции и достаточно простым монтажом.

Плюсы и минусы свайно-ленточного фундамента

Большая популярность данного вида основания в частном строительстве обусловлена его следующими преимуществами:

  1. Небольшая стоимость. Свайно-ростверковый фундамент отличается небольшим расходом и стоимостью строительных материалов. Однако на возведении основания под дом или любую хозяйственную пристройку сильно экономить не стоит, потому что это негативно скажется на прочностных характеристиках здания.
  2. Несложный монтаж. Строительство свайно-ростверкового фундамента не отличается чрезмерной сложностью, так что со всеми работами сможет справиться каждый самостоятельно.
  3. Высокая устойчивость на проблемных грунтах. Такое основание сохраняет свои первоначальные параметры и технические характеристики на пучинистых и подвижных грунтах.

Из недостатков свайного фундамента с ростверком нужно выделить:

  • отсутствие возможности строительства подвального помещения в доме;
  • на таком основании не рекомендуется возводить тяжелые стены, так как под большим весом существует вероятность деформации всей конструкции;
  • самостоятельно выполнить расчет и создать схему свайно-ростверкового фундамента достаточно сложно, так как при этом нужно принимать во внимание много исходных данных.

Этапы строительства свайно-ростверкового фундамента своими руками

Технология возведения ленточного основания на опорах подразумевает выполнение следующих работ:

  • создание проекта и расчет фундамента;
  • подготовка и разметка рабочей площадки;
  • рытье траншеи и бурение скважин;
  • изготовление опалубки;
  • армирование;
  • заливка бетонной смеси.

Проектирование и расчет

Обычно сваи монтируются в почву вертикально, хотя для местности со сложным рельефом может быть выполнена установка под определенным уклоном. Для строительства частных домов опоры размещаются по всему периметру здания и под внутренними несущими стенами с шагом 200-300 см. Инструкция предполагает, что сваи в обязательном порядке должны присутствовать в углах фундамента, точках состыковки стен и местах изменения направления основания.

Пример схемы расположения свай.

После составления схемы фундамента приступают к расчетам, при которых необходимо:

  1. Рассчитать общий вес здания (нужно учитывать массу не только стройматериалов, но и всей мебели, техники и т.п.).
  2. Вычислить требуемую опорную площадь фундамента.
  3. Определить оптимальное сечение опор и рассчитать их общую площадь.
  4. Сравнить данные, полученные в пункте 2 и 3. Если вторая цифра равна или больше первой, значит, сечение свай выбрано правильно. В противном случае потребуется увеличить площадь опор или уменьшить шаг их установки.
Таблица показателей несущей способности свай на разных грунтах.

Площадь сваи рассчитывается по формуле: S = M*1.4/H, где М – суммарный вес дома, Н – усредненное сопротивление грунта (несущая способность). Расчетное сопротивление почвы берется из таблицы.

Подготовка и разметка строительной площадки

Перед началом строительных работ необходимо должным образом подготовить рабочее место. Сначала площадка очищается от механических препятствий (деревьев, корней, камней и т.п.) и выравнивается. После этого согласно проекту на землю наносится разметка с обозначением мест размещения свай. Для этого используются деревянные колышки и шнур.

Разметке следует уделить особое внимание, так как даже небольшие отклонения от имеющегося проекта могут повлечь за собой нежелательные последствия в виде искривления фундамента, дополнительных финансовых затрат и т.п. Если место строительства дома не имеет больших перепадов высот, то разметка не должна у вас вызвать никаких трудностей. При наличии сложного рельефа лучше обратиться за помощью к профессионалам. Внимательно отмечайте углы здания – они должны быть строго прямыми, то есть наружные стены должны пересекаться между собой под углом 90°.

Чтобы не допустить ошибок, рекомендуем изучить пошаговую инструкцию разметки фундамента.

Земляные работы

Сначала роется траншея под ростверк, после чего сверлятся лунки под сваи. Для этого можно применять ручной инструмент (лопату, бур, лом и т.п.) или нанять специализированную технику. Выбор того или иного варианта зависит от вашей платежеспособности и свободного времени.

Выбирая ширину ростверка, нужно принимать во внимание тип почвы на участке и назначение будущего здания. Так, для хозяйственных построек минимально допустимая ширина ленты на твердых грунтах составляет 0,25 м, а для подвижных – 0,5 м. Для жилого дома эти цифры возрастают до 0,4 и 0,8 м соответственно. Глубина залегания ростверка должна составлять 0,5-0,7 м.

Когда канава вырыта, ее стенки и дно проверяются на ровность с помощью нивелира. Для этих целей лучше использовать лазерный уровень, однако можно ограничиться и обычным. Затем на дно траншеи укладывается подушка из песка большой фракции. Песок немного смачивается водой и тщательно утрамбовывается ручной трамбовкой. Рекомендуемая толщина подушки – 0,2 м.

После этого в отмеченных ранее местах с помощью бура сверлятся отверстия под вертикальные опоры. Их диаметр должен быть соразмерен с сечением свай. Глубина лунок выбирается на 0,2-0,3 м больше глубины промерзания почвы и составляет 150-200 см. На их дно также укладывается песчаная подушка. Далее в ямы монтируются асбестоцементные трубы, которые будут выполнять функцию опалубки. Вертикальность установки труб проверяется уровнем.

На последнем этапе земляных работ дно и стенки траншеи застилаются пленочной гидроизоляцией, которая будет защищать конструкцию от влаги.

Изготовление опалубки, армирование и заливка бетона

Для создания монолитной ж/б ленты необходимо собрать опалубку. Для этих целей обычно применяется обрезная доска. Данный материал полностью выполняет свои функции и стоит значительно меньше металлической или пенополистирольной опалубки. Доски между собой соединяются деревянными брусьями. Полученная конструкция дополнительно фиксируется подпорками и вертикальными перемычками, которые устанавливаются через каждые 0,5-1,0 м.

При конструировании опалубки не забудьте установить канализационные трубы, если они нужны, так как сделать это после схватывания бетона будет затруднительно.

Следующий шаг – армирование отверстий под сваи и сам ростверк. Для этого применяются металлические стержни толщиной от 10 мм. Каждая опора армируется четырьмя стержнями, которые связываются между собой стальной проволокой. Связку сваркой применять не рекомендуется, так как в этих местах в скором времени начнется коррозия металла. Лента армируется в продольном и поперечном направлении. Обязательным условием качественного армирования является соединение в единое целое арматуры из свай с арматурой из ростверка.

На последнем этапе возведения свайно-ростверкового фундамента выполняется заливка бетонной смеси. Для замеса используется цемент М400 или М500, гравий и щебень в соотношении 1:3:5 соответственно. Бетон сначала заливается в отверстия под сваи, а затем в опалубку. Процесс заливки рекомендуется выполнять за один заход. Для удаления из смеси пузырьков воздуха применяется вибрационная трамбовка. После схватывания бетона (около 10 суток) опалубка демонтируется и выполняется обратная засыпка с помощью песка.

Свайно-ростверковый фундамент – прекрасное решение для строительства частного дома на пучинистых грунтах. Его устройство достаточно простое и понятное, так что с монтажными работами сможет справиться каждый. Главное – это точно следовать инструкциям и рекомендациям специалистов.

Сейчас читают:

виды, плюсы и минусы, схема

Ростверковый ленточный фундамент представляет собой надежную и прочную опору для строения. Для его создания применяются две технологии. Одна необходима для создания основания, располагающегося выше уровня земли. Вторая технология – создание ростверка, принимающего на себя часть нагрузки.

Особенности и устройство конструкции

Фундамент подходит для укладки на неровных поверхностях, склонах, на участках со сложным рельефом. С ним достичь горизонтальной поверхности значительно проще, чем другими видами основы для зданий. Ленточный фундамент не требует проведения сложных подготовительных работ по выравниванию участка и использование спецтехники. Это дает важное преимущество – дешевизна.

По устройству ростверковый ленточный фундамент подразделяется на несколько видов:

  1. Высокий. Устанавливается над уровнем земли на расстоянии в 15 см. Подходит для участков с промерзшей землей с периодическим вспучиванием грунта. После возведения здания требуется утеплить полы первого этажа.
  2. Повышенный. Укладывается на уровне земляного покрова. Для устранения давления с ростверка требуется удаление части грунта.

Ленточный фундамент требует тщательных расчетов толщины ростверка, количества свай и других параметров.

Выбирая при строительстве дома ростверковую ленточную основу, обязательно соблюдается два основных правила:

  1. Создание песчаной подушки. Ее толщина составляет 20-30 см, она укладывается под сваями и бетонным каркасом с целью его защиты от разрушения под воздействием грунта.
  2. Создание гидроизоляции опор и ростверка. С этой целью используются листы рубероида, асбоцементные трубы или полиэтиленовая пленка.

Фундамент подходит для строительства зданий из облегченных материалов.

Плюсы и минусы конструкции

Схема свайного фундамента с ростверком

Ленточный фундамент имеет преимущества:

  • невысокая стоимость;
  • надежность;
  • возможность оборудовать подвальное помещение или погреб;
  • равномерно распределяет нагрузку по основанию;
  • подходит для сооружений из любых материалов;
  • не требует удаления грунта по всей территории основания.

Ростверк улучшает качество ленточного фундамента, делает его прочнее, увеличивает срок службы.
Минусов меньше, но все же они есть:

  • нельзя монтировать на грунтах со слабой несущей способностью;
  • требует проведения трудоемкой работы.

Какой бывает ленточная конструкция

Один из видов фундамента с ростверком

При строительстве ростверкового ленточного фундамента используется несколько видов строительных материалов, что влияет на название готовой конструкции. Отличия заключаются в технологии изготовления основания.

  • Монолитный. Работы по созданию конструкции проводятся на строительной площадке. Монолитный фундамент состоит из бетона и армирующей сетки. Для его создания сооружается опалубка в вырытом котловане, затем укладывается арматура. Полученная конструкция заливается бетонной смесью. Преимуществом монолитной основы является долговечность – она способна прослужить 100 и более лет. Использование монолитного ленточного фундамента актуально при строительстве сооружений, запланированных для длительной эксплуатации. Конструкция требует от 4 недель на сборку.
  • Сборный бетонный. Конструкция собирается из железобетонных блоков, отливаемых на заводе. Элементы связываются арматурой между собой, образовавшиеся промежутки заливаются бетонным раствором. Сборная ленточная конструкция подходит для каркасных домов. Срок службы основы составляет 50-80 лет. Но его нельзя использовать на просадочных и пучнистых почвах.
  • Бутовый. Изготавливается из бутового природного камня. Требуют соблюдения техники укладки элементов, правильного расчета и соединения. Если нарушается технология кладки, то дом может потрескаться. Срок службы бутового фундамента составляет 50-70 лет.
  • Кирпичный. Маловостребованный фундамент, требующий проведения трудоемкой и длительной работы. Конструкция сооружается из кирпича или строительных блоков. Фундамент недолговечен: при соблюдении техники укладки срок службы составляет не более 50 лет.

Значение ростверка в строительстве зданий

Разрез ленточного фундамента с ростверком

Ростверк выполняет 2 основные функции:

  1. Распределение продольных и поперечных нагрузок по периметру фундамента.
  2. Объединение конструктивных элементов основы в монолитную конструкцию.

Функциональность ростверка зависит от материала изготовления. Элемент классифицируется на несколько видов:

  • деревянный – изготавливается из брусьев, отличается дешевизной, доступностью и легкостью установки. Подходит для домов, построенных на основе древесины. Недолговечен, подвержен гниению и быстрой порче;
  • стальной – представляет собой балочный каркас, построенный из стальных прутьев и металлических свай. Используется при возведении бани, одноэтажных домов, бытовок. Подвержен коррозии, требует дополнительной обработки перед использованием, но надежный и выносливый;
  • монолитный – ростверк выполняется в виде системы, состоящей из балочных перекрытий и вертикальных элементов, соединенных бетоном в единую конструкцию. Отличается выносливостью, устойчивостью к внешним воздействиям, надежностью и долговечностью.

Ростверк увеличивает срок службы фундамента, защищает его от лишней нагрузки, предотвращая преждевременное разрушение основы.

Ростверковый ленточный фундамент – это отличное решение для тех, кто желает построить дом на качественном и долговечном основании. Это надежная конструкция, соответствующая требованиям к надежности и безопасности. Приложив немного усилий, ленточная основа и ростверк будут установлены на строительной площадке собственными руками. При отсутствии знаний и опыта работы с данной конструкцией дело рекомендуем доверить специалистам для предотвращения негативных последствий.

плюсы и минусы, пошаговые инструкции

Одной из разновидностей свайных фундаментов, является свайно-ростверковый. Устройство свайно-ростверкового фундамента – это технологический процесс, требующий подготовки и навыков рабочих, хотя и может быть выполнено бригадой в составе 3-х человек. Решение о монтаже именно такого типа конструкции принимается на основании характеристик строения и материала несущих стен. Учитывая рельеф местности. А также с учетом геологических изысканий участка, когда имеет место наличие большой толщины слабых либо обводненных грунтов. И при невозможности устройства традиционных типов основания: ленточного, плитного, сборного железобетонного.

Что такое ростверк

Ростверк – это балка, связывающая оголовки свай по периметру будущего здания и в тех местах, где планируется разместить несущие стены строения. Исходя из материала, который может применяться при изготовлении, ростверк делится на несколько видов, а именно:

  • металлический;
  • деревянный;
  • железобетонный.

По типу монтажа можно выделить:

  • низкий;
  • высокий.

Какой из видов применять, определяется проектом строительства с учетом типа свай. Ростверк, монтируемый на винтовых сваях, может быть металлическим, деревянным или железобетонным. В буронабивных и забивных железобетонных свайных основаниях применяется бетонная балка. При этом балка может быть покупной (изготовленной на заводе ЖБИ), либо заполняться бетоном в опалубке прямо на площадке строительства.

Важно! Необходимо учесть, что только бетонный ростверк может иметь низкую посадку.

Типы свайно-ростверковых конструкций

Буронабивные

Такой свайный фундамент подразумевает использование в качестве заглубленных элементов – буронабивных свай. Такие конструкции монтируются на месте, прямо в грунт. Для этого, в точке заложения, ямобуром делается отверстие расчетным диаметром, как правило, от 300 мм и до 800 мм. На глубину, превышающую глубину промерзания грунта, но в любом случае до несущего грунта. Такая глубина определяется по результатам инженерных изысканий на участке.

В готовый ствол будущего узла устанавливается опалубка и металлический арматурный каркас, выступающий выше устья скважины на 600 – 700 мм. К нему впоследствии будет вязаться монолитный ростверк.

Подготовленный ствол сваи заполняют бетоном до самого верха. Изготавливая свайно набивной фундамент, следует помнить, что бетон должен подаваться непрерывно до самого верха.

Внимание! После заполнения тела сваи бетоном, его нужно уплотнить вибратором на всю глубину, чтобы избежать усадки.

Окончив подготовку свайного поля, выполняют устройство ростверка. Для этого между сваями, где будет монтироваться ростверк, устанавливают подготовленный каркас балки. Нижняя линия ростверка заполняется песком, а по бокам устанавливается опалубка. По внешнему виду это будет напоминать традиционный ленточный фундамент. Подготовленные пространства заполняют бетоном с последующим вибрированием. После отвердения бетона, снимают опалубку, а песок из-под балки убирается, в случае если конструкция предполагает устройство высокого ростверка. Таким образом, получается ленточный ростверк. Также такую конструкцию можно определить как свайный фундамент с монолитным ростверком.

Забивные

Для свайно-забивного фундамента используют технологию установки элементов способом забивания в грунт, то есть без выемки грунта и бурения. Такие сваи предварительно изготавливаются на заводах ЖБИ. Они имеют различную длину и сечение (прямоугольное). Забиваются сваи специальными копровыми установками с дизельным или гидравлическим молотом.

Для устройства основания на таких конструкциях используется готовая железобетонная балка, выполняющая роль ростверка. Сверху, на оголовок, монтируется металлическая пластина, на которую впоследствии устанавливается край ростверка с закладной деталью. Крепится такое соединение сваркой. Стыки между балками заделываются бетоном.

Основания с применением таких конструкций, используются при возведении многоэтажных домов и промышленных зданий.

Важно! Забивные сваи в отличие от буронабивных, могут быть составными (состоять из двух частей).

Винтовые

Винтовые сваи погружаются в грунт с помощью вкручивания с одновременным вдавливанием. Они также связываются между собой балками. Ростверк на винтовых сваях может быть любого исполнения (металлическим, деревянным, железобетонным). Такие основания применяют в тех моментах, где встречаются обводненные грунты, на местности с большим перепадом высот.

Строительство свайно-ростверкового фундамента  с основой из винтовых свай, происходит в той же последовательности, что и при других видах свайных конструкций

Плюсы и минусы

Как любой из типов конструкций, свайно-ростверковый также имеет свои достоинства и недостатки.

К достоинствам нужно отнести:

  • устройство на любых грунтах, в том числе и там, где невозможно строительство ленточного либо плитного оснований;
  • независимость возведения фундамента и зданий от рельефа местности;
  • заложение фундаментов в местах, где грунтовые воды расположены близко к поверхности;
  • формирование свайного поля отдельно от ростверка;
  • расположение высокого ростверка в основании здания, практически исключает вероятность подтопления во время паводков;
  • возможность строительства собственными руками без привлечения крупных механизмов;
  • экономия при возведении такого вида основания под строительство может достигать 25% в сравнении с традиционными видами фундаментов;
  • возможность строительства зданий сложных геометрических форм;
  • высокая скорость строительства.

При всей видимой привлекательности у этой конструкции есть свои минусы:

  • невозможность устройства подвальных помещений или нулевого (цокольного) этажа;
  • ростверковый фундамент невозможно сделать в каменистых грунтах;
  • для возведения такой конструкции необходимо тщательное изучение грунтов на участке;
  • проблематично ведение строительных работ в местах, где присутствует горизонтальное смещение грунтов.

Свайно-ростверковый фундамент по буронабивной технологии своими руками

Бурение

Перед началом работ по устройству основания с применением буронабивной технологии, необходимо выполнить разбивку участка под бурение. Расстановку свай на плане и на местности начинают с углов дома, потом в местах состыковки периметра и несущих стен.

Внимание! Расстояние между точками установки свай не должно превышать 2-3 метра. В случае превышения расстояния между размеченными сваями больше трёх метров, между ними устанавливают промежуточную сваю, учитывая рекомендации по расстановке свай.

Проектная схема расстановки свай

Для бурения скважин под монтаж буронабивных свай, применяется специальная техника – ямобур – со шнековой установкой вертикального бурения. В полученную скважину опускают опалубку. Если свая будет круглого сечения, то роль опалубки может выполнить рубероид, сложенный в несколько слоёв или оцинкованная сталь. Также для опалубки можно применить деревянные щиты, для формирования сваи прямоугольного сечения.

Важно! Бурение отверстий под конструкции проводится на глубину ниже уровня промерзания грунта. В идеале до несущего грунта, что определяется изысканиями участка.

После бурения и монтажа опалубки, в ствол устанавливают арматурный каркас.

Арматурный каркас

Арматурный каркас изготавливается на участке строительства из витой арматуры диаметром 12 мм. Для этого отмеряют 3 — 4 стержня длиной, превышающей глубину скважины на 60-70 см. Впоследствии эти «хвосты» будут увязаны с армокаркасом ростверка.

Арматурные стержни формируют в виде трех- четырехугольника с таким размером, чтобы до стенок опалубки был зазор 4-5 см. Обвязывают стержни поперечной арматурой гладкого профиля с диаметром, меньше чем основные стержни.

Важно! Скрепляются продольные и поперечные стержни между собой вязальной проволокой.

Заливка бетоном

В случае небольшого объёма, бетон для заполнения свай, готовят прямо на участке с использованием бетономешалок.

Внимание! Заливка бетоном тела сваи должно проводиться непрерывно, то есть весь объем сваи должен быть залит в течение смены до момента схватывания бетона.

Заполнив сваю бетоном его нужно вибрировать, чтобы исключить усадку и образование пустот в теле конструкции.  Этот процесс позволит добиться однородности и требуемой прочности. Во время первоначального схватывания бетона в конструкции, а это 4-5 дней, подготавливают каркасы для ростверка.

После заливки всех свай выполняют устройство ростверка. В случае с высоким ростверком готовят нижнюю платформу опалубки. Нижней опорой опалубки может служить песок, если высота не превышает 30 см, или деревянные щиты которые опираются на края свай. Снизу опалубка укрепляется дополнительными опорами.

Вид свайного фундамента перед установкой опалубки и каркаса ростверка

После формирования низа ростверка монтируется каркас ростверка, который соединяется с каркасом свай. Устанавливаются боковые стенки опалубки и после этого приступают к заливке бетона.

Важно! При заливке ростверка бетоном также нужно применять вибрирование бетона для достижения максимальной однородности конструкции.

Если бетон заливают при температуре +20 и выше, опалубку можно снимать через 4 дня. В случае выполнения работ с температурой окружающего воздуха не выше +10 , то необходимо выдержать паузу в 14 дней.

Опалубка готова под заливку бетоном

Внимание! Перед заливкой бетоном желательно установить закладные трубы в ростверке для прокладывания коммуникаций, чтобы потом не делать отверстия в бетоне.

Итоговые моменты

Свайно-ростверковый фундамент представляется как уникальное совмещение характеристик и свойств ленточного и свайного основания. Может использоваться при возведении небольших зданий и инженерных сооружений. Равномерно распределяет нагрузку от стен строения между всеми элементами основания, предотвращая осадку и появление трещин в стенах. Ростверк отличается надежностью и качеством от свайного основания и более технологичен, чем обыкновенный ленточный фундамент. Своими силами одолеть такую стройку можно, но в любом случае, для выполнения расчетов по фундаменту, придется пригласить специалиста.

Новая гребная клуб модель для передовой технологии свайного фундамента

Недавно мы говорили с Мэтью Конте из Conte Company о проекте фундамента, который они завершили для двухэтажного гребного клуба в гавани Норуолк. Гребные клубы часто бывает особенно сложно построить из-за их близости к воде и земле, на которой они построены. Строительство вблизи или над водой сопряжено с рядом проблем с технологией свайных фундаментов, а также со строгими правилами, которых должны придерживаться строители.

В случае этого здания, первый этаж гребного клуба будет использоваться для хранения лодок и оборудования, а верхние этажи будут использоваться для встреч, офисов и общественных помещений. Crew всегда была опорой в районе Коннектикута, а гребные клубы - важная часть общества, выступая в качестве места для спортивных и общественных встреч. Мэтт и его команда стремились завершить этот проект быстро и эффективно, чтобы начать общее строительство сборного металлического здания дворецкого площадью 6000 кв. Футов, чтобы оно было готово к предстоящему сезону.

Чтобы построить гребной клуб, компания Conte установила 56 свай 27 'Drivecast. Они привязали эти сваи к опорной балке, на которую была залита тяжелая бетонная плита. Почвенные условия, которые каждый раз заболачивались при каждом приливе и состояли из органических, насыпных и илистых материалов, не подходили для традиционного строительства. Команда инженеров в конечном итоге определила, что для такого плана площадки существует всего несколько экономичных вариантов технологии свайного фундамента.Единственной альтернативой Drivecast были спиральные сваи или H-образные сваи.

Согласно расчетам и полевым испытаниям, при использовании спиралей максимальное значение составляло около 40-50 тысяч фунтов (1 тысяча фунтов = 1000 фунтов силы), тогда как каждая свая Drivecast выдерживала ошеломляющие 120 тысяч фунтов! Мэтт объяснил мне, что другой альтернативный вариант, использование H-образных свай, потребует свай длиной до 75 футов, а установка займет значительно больше времени. Во-первых, H-образные сваи обычно бывают длиной 50 футов, поэтому каждую кучу нужно приправить вместе, чтобы получить полные 75 футов.Более того, когда вы говорите о забивании свай такой огромной длины, вам понадобится огромное оборудование для выполнения этой работы. В таком случае? Потребовался бы массивный кран, чтобы загнать каждую из Н-образных свай глубоко в землю. В отличие от этого, для изготовления свай Drivecast компании Conte для выполнения этой работы требовался всего 14-тонный экскаватор. Лучше всего это объясняет Мэтт:

«14-тонный Ex выглядит как игрушка, вот так вот сидит рядом с краном. Мы подъехали к нашей машине на трейлере и быстро выезжали с места работ.”

Мэтт и его команда установили все свои сваи Drivecast в течение 5 дней; от начала до конца, и проблем с их установкой не было. Перед проведением испытаний залитые колонки дали высохнуть в течение 5 дней, и снова не было проблем, даже в соленом, заболоченном иле. В качестве дополнительного бонуса объект был расположен на территории, принадлежащей химическому заводу, правила для которого намного строже, чем в других экологически регулируемых отраслях. Опять же, не беспокойтесь, компания Conte с легкостью выполнила все требования.Весь проект прошел без сучка и задоринки.

Здание, которое Мэтт и его команда недавно построили, расположено в гавани Норуолк и станет отличным дополнением к сообществу. Мэтт и его команда вместе с революционной технологией свайного фундамента Drivecast от Hubbell-Chance позволили выполнить этот проект быстрее и дешевле с меньшими затратами труда и меньшим оборудованием, чем H-образные сваи или винтовые сваи.

Что еще вам нужно? Загрузите официальную брошюру Drivecast ниже:

Загрузить

Методы и преимущества буронабивных свайных фундаментов

Буронабивная свая, также называемая буронабивным стволом, представляет собой тип железобетонного фундамента, который поддерживает конструкции с большими вертикальными нагрузками.Буронабивная свая - это бетонная свая, монтируемая на месте, то есть свая залита на строительной площадке. Это отличается от других бетонных свайных фундаментов, таких как центробежные и железобетонные квадратные сваи, в которых используются сборные железобетонные сваи. Буронабивные сваи обычно используются для строительства мостов, высотных зданий и массивных промышленных комплексов, для которых требуются глубокие фундаменты.

Процесс забивки буронабивных свай

Установка буронабивной сваи начинается с просверливания вертикального отверстия в почве с помощью буронабивной машины.Машина может быть оснащена специально разработанными буровыми инструментами, ковшами и грейферами для удаления почвы и камней. Сваи могут быть пробурены на глубину до 60 метров и диаметром до 2,4 метра. Процесс бурения может включать в себя забивание временного стального цилиндра или гильзы в почву. Он остается на месте в верхней части отверстия до тех пор, пока не будет залита куча.

После того, как отверстие просверлено, строится конструкция из арматурной арматуры, которая опускается в отверстие, а затем отверстие заполняется бетоном.Верх сваи может быть покрыт опорой или опорой около уровня земли для поддержки конструкции, расположенной выше.

Буронабивные работы должны выполняться подрядчиком по бурению свай. Это узкоспециализированная операция, требующая обширных знаний и опыта в области строительства и проектирования буронабивных свай, а также условий почвы и площадки.

Применение буронабивных свай

Буронабивные сваи используются для фундаментов и предназначены для зданий и других конструкций, которые создают нагрузки в тысячи тонн.Они также особенно хорошо подходят для неустойчивых или сложных почвенных условий. Помимо фундаментных систем, буронабивные сваи используются для создания структурных подземных стен для удержания грунта. Сваи могут быть размещены близко друг к другу, с расстоянием между сваями от 75 до 150 мм (так называемая непрерывная свайная стена ), или они могут быть размещены таким образом, чтобы они перекрывали друг друга, чтобы создать секущую стену свай , которая часто используется для контроля миграции грунтовые воды.

Проблемы строительства буронабивных свай

Как и любая другая система глубокого фундамента, буронабивные сваи создают проблемы для подрядчика.Поскольку используемый метод бурения зависит от типа почвы, подрядчик должен провести тщательное исследование почвы и составить отчет. Подрядчик по укладке свай полагается на отчет о грунте и прошлый опыт, чтобы выбрать лучший метод бурения, который минимизирует нарушение окружающей почвы.

Когда грунт не связан, например, с песком, гравием и илом, или скважина выходит за пределы уровня грунтовых вод, яма должна поддерживаться стальными клетками или стабилизирующим раствором, например, бентонитовой суспензией.Это решение может оказаться очень запутанным процессом и значительно усложнить проект.

Преимущества буронабивной сваи

Основные преимущества буронабивных свай или буронабивных стволов перед обычными опорами или другими типами свай:

  • Сваи переменной длины можно наращивать через мягкие, сжимаемые или набухающие грунты в подходящий несущий материал.
  • Сваи можно наращивать до глубины ниже промерзания и сезонных колебаний влажности.
  • Сведены к минимуму большие выемки грунта и последующая засыпка.
  • Меньше разрушения прилегающей почвы.
  • Вибрация относительно низкая, что снижает возмущение соседних свай или конструкций.
  • Кессоны большой емкости могут быть построены путем расширения основания ствола сваи до трехкратного диаметра ствола, что устраняет необходимость в крышках над группами из нескольких свай.
  • Для многих проектных ситуаций буронабивные сваи обеспечивают более высокую пропускную способность с потенциально лучшей экономикой, чем забивные сваи.

О влиянии свайного фундамента существующих многоэтажных домов на окружающие постройки

Свайный фундамент является своеобразной формой фундамента. В последние годы из-за роста населения и экономического развития в Китае высотные здания стали появляться в поле зрения людей. В связи с развитием инженерного строительства значительно улучшились тип и технология свайного фундамента, а также контроль и обнаружение одиночной свайно-свайной группы.В связи с влиянием осадки свайного фундамента на окружающую среду высотных зданий в данной статье в основном исследуются с точки зрения осадки одиночной сваи и осадки свайной группы. В соответствии с методом строительства свайного фундамента, монолитная свая с погружной трубой под статическим давлением может создавать эффект сдавливания грунта при строительстве свайного фундамента. Проведен экспериментальный анализ. Согласно инженерному примеру, численное моделирование методом конечных элементов используется для анализа степени влияния осадки свайного фундамента на соседние здания с плотом и без него, а возможность и правильность численного моделирования анализируются путем сравнения результатов моделирования с измеренными значениями.В данной статье в основном исследуется влияние осадки свайного фундамента высотных зданий на окружающие здания с точки зрения проблем и решений.

1. Введение

После реформ и открытости, наряду с постоянным развитием экономической ситуации в Китае, масштабы урбанизированной жизни постоянно увеличивались. Однако из-за ограниченной площади земельных ресурсов Китая это также приводит к нехватке городских построек, что требует повышения коэффициента использования городских земель.Люди начали диверсифицировать ограниченные земли для городского строительства, что привело к появлению высотных зданий, трехмерных транспортных линий, трехмерной прокладки городских трубопроводов и других объектов. Для строительства высотных и многоэтажных зданий с целью повышения эффективности землепользования требуется фундамент с хорошей устойчивостью и высокой несущей способностью. Поскольку естественный грунт не может соответствовать требованиям этой конструкции, свайный фундамент обладает такими преимуществами, как хорошая устойчивость, высокая несущая способность и сильное сопротивление выдергиванию, что широко используется в фундаменте высотных зданий.Однако в сложных ситуациях, таких как подземные туннели в высотных зданиях, это плохо скажется на конструкции свайного фундамента или окружающих зданиях. И существующих справочных материалов о влиянии конструкции и осадки свайного фундамента на соседние здания относительно немного, но в практической инженерии все больше внимания уделяется влиянию конструкции и осадки свайного фундамента на соседние здания. Таким образом, влияние осадки свайного фундамента на соседние здания, изученное в данной статье, окажет большую помощь при строительстве свайного фундамента в будущем.В данной работе метод конечных элементов и метод численного моделирования используются для исследования влияния осадки свайного фундамента на окружающую среду существующих высотных зданий. Поэтому изучение осадки свайных фундаментов высотных зданий неизбежно и имеет очень важное теоретическое и практическое значение. Поле смещения окружающего грунта получается с помощью теории осадки свайного фундамента, основанной на методе смещения при сдвиге, а затем рассчитываются значения осадки и смещения окружающих зданий, которые проверяются численным моделированием и инженерными примерами.

В наше время общество постоянно меняется в сторону урбанизации и модернизации. Возникновение многоэтажек - это еще и социальная потребность. Рост высоты отражает не только растущую стоимость земли и потребность в использовании площадей, но и демонстрацию силы капитала и символа экономического процветания. Существование высотных зданий повлияет на малоэтажные здания и многие прилегающие районы. Воздействие новых высотных зданий на окружающую среду в основном проявляется на этапе выемки котлована под фундамент здания и этапе строительства фундамента здания.Существует несколько исследований стадии нагрузки основной конструкции нового здания и стадии использования здания после герметизации крыши, и в большинстве ограниченных исследований не учитывается влияние надстройки. Этот метод рассматривает только нагрузку надстройки как равномерно распределенную нагрузку на основании здания. Этот метод не может полностью отразить дополнительное влияние нагрузки здания на окружающую среду. На этапе эксплуатации здания после герметизации кровли, когда здание подвергается ветровой нагрузке, под действием ветровой нагрузки будет происходить дополнительная деформация окружающей среды.В настоящее время нет однозначного вывода о дополнительной деформации окружающей среды, вызванной ветровой нагрузкой в ​​Китае. Свайный фундамент состоит из свай и крышек, соединенных с вершиной свай. Широко применяется при строительстве многоэтажных домов. Большое значение имеет обеспечение безопасности и устойчивости высотных зданий. В случае стихийных бедствий, таких как землетрясения или тайфуны, свайные фундаменты могут противостоять горизонтальным и моментным нагрузкам, вызванным землетрясениями или тайфунами, благодаря своей поперечной жесткости и общей устойчивости к опрокидыванию, чтобы избежать опрокидывания высотных зданий и обеспечить устойчивость высотных зданий.Разработка концепции зеленого архитектурного дизайна высотных зданий - новая концепция последних лет. Зеленые энергосберегающие технологии - основная техническая основа зеленого архитектурного дизайна. Применительно к проектированию высотных зданий это в основном относится к необходимости максимально сочетать характеристики самого высотного здания с помощью окружающих природных условий и окружающей среды. Дизайн экологичных зданий - это метод архитектурного проектирования, основанный на навыках защиты окружающей среды с использованием передовых достижений науки, технологий и оборудования.К основным характеристикам интеллектуального здания относятся комфорт, эффективность, адаптируемость, безопасность, удобство и надежность. Применение современных технологий может всесторонне улучшить психологический и физиологический опыт людей и создать комфортные условия для людей с точки зрения освещения, озеленения, освещения, вентиляции и других аспектов. В то же время применение интеллектуальной системы значительно сокращает потребление и расход ресурсов, энергии и расходов, снимает ограничения по времени и пространству, повышает эффективность использования ресурсов и обеспечивает более эффективное управление и услуги для люди.В процессе архитектурного проектирования мы должны уделять внимание гуманизации архитектурного пространства и учитывать множество факторов, включая художественные факторы, технические факторы и научные факторы. Если персонал сможет работать в комфортных условиях здания, люди не только будут испытывать чувство удовлетворения, но и смогут эффективно улучшать новаторство и эффективность работы. Ценность архитектуры в значительной степени зависит от комфорта архитектурной среды, которая включает в себя многие аспекты, такие как экологическая психология, архитектурная акустика и архитектурная оптика.При разработке архитектурных схем следует учитывать особые группы людей, включая инвалидов, пожилых людей, женщин и детей, чтобы создать разумную и научную безбарьерную среду, полностью отражающую гуманизацию. При исследовании эффекта уплотнения грунта свайного фундамента он применил теорию кругового расширения отверстия, предложенную предшественниками, для анализа упругопластического поведения трубных свай и получил аналитические выражения радиуса пластической зоны и смещения тела грунта. .Он проанализировал поле смещения, создаваемое сваей, находящейся под статическим давлением, методом конечных элементов и дало влияние отношения модулей сваи к грунту и характеристик трения границы раздела свая-грунт на поле смещения при забивании сваи. Донг [1], основываясь на теории средней объемной пластической деформации песка, предложил упрощенный метод прогнозирования размеров пластической зоны вокруг свай статического давления, а также проанализировано влияние параметров сваи на пластическую зону.Есть много достижений о влиянии котлована на окружающую среду. Ван и Сюй [2], основываясь на большом количестве инженерных данных в Шанхае, предложили прогнозирующую кривую осадки поверхности, а также предложили метод прогнозирования дополнительной деформации зданий, вызванной выемкой котлована под фундамент. Проанализировано, что деформации соседних зданий котлованов соответствуют разным формам деформации подпорных конструкций. Результаты показали, что при возникновении ударов и выпуклой деформации на поверхности подпорных конструкций здания, прилегающие к котлованам, будут претерпевать заметный вогнутый прогиб.В нем были применены испытания физической модели и методы численного моделирования для анализа влияния смещения грунта на деформацию, трещины и жесткость стен существующих каменных зданий. Тан Юн и другие измерили влияние глубокого котлована на поселение близлежащих зданий. Результаты анализа показывают, что расстояние между зданием и котлованом, тип конструкции здания и тип фундамента здания существенно влияют на окончательную расчетную величину.

Теория осадки свайного фундамента включает теорию осадки одиночной сваи и теорию осадки группы свай. Теория осадки одинарной сваи очень важна для анализа влияния конструкции и осадки свайного фундамента на соседние здания. По осадке одиночной сваи его можно расширить до расчета осадки группы свай. В настоящее время методы расчета осадки одиночной сваи в основном включают метод передачи нагрузки, метод теории упругости, метод сдвигового смещения, метод численного анализа и его упрощенный метод.Метод сдвигового смещения был первоначально установлен Куком [3] на основе экспериментального и теоретического анализа. Метод сдвигового смещения предполагает, что окружающее тело сваи в основном испытывает сдвиговую деформацию, а относительное смещение между сваей и грунтом отсутствует. Сопротивление трения со стороны сваи передается на окружающую область через кольцевой элемент. Деформация окружающего грунта вокруг стороны сваи идеально упрощается в виде концентрического цилиндра.Согласно методу сдвигового смещения Ma et al. [4, 5] обобщили его с упругой стадии на пластическую и получили анализ поля нелинейных перемещений грунта вокруг сваи. С быстрым развитием технологии численного анализа и компьютерных технологий и их широкого применения в инженерной практике, метод численного моделирования также быстро развивался и улучшался, а метод конечных элементов широко использовался при расчете свайных фундаментов. При анализе свай именно из-за зрелости и мощной функции метода конечных элементов, который может хорошо учитывать нелинейность и неоднородность грунта, а также характеристики границы раздела сваи и грунта, метод конечных элементов является наиболее важным. метод численного моделирования в инженерной практике и проектировании.Но на самом деле, из-за сложности расчета осадки свайного фундамента и многих соображений, метод конечных элементов все еще ограничивается анализом одной сваи и группы свай с небольшим количеством свай, и есть также ограничения. Однако некоторые результаты анализа методом конечных элементов отдельной сваи и группы свай были точно измерены с помощью инженерных и модельных испытаний [6]. Напряжение в фундаменте свайной группы формируется нагрузкой, действующей на одинарную сваю, распространяющуюся в фундамент, поэтому ее напряжение больше, чем у односвайного фундамента.Модуль упругости фундамента такой же, поэтому осадка фундамента свайной группы обычно больше, чем у односвайного фундамента. В инженерной практике обычно используемые методы расчета группы свай включают метод эквивалентного многослойного суммирования, метод коэффициента осадки и метод конечных элементов. Модель твердого фундамента является эквивалентным методом снятия фундамента. Он рассматривает свайный фундамент как твердый фундамент и рассчитывает осадку группы свай по неглубокому фундаменту без учета эффекта деформации сжатия между сваями.Из-за повреждения окружающего грунта уплотнительными сваями во время строительства теория кругового расширения отверстий и метод конечных элементов широко используются в практических инженерных расчетах. В данном исследовании в основном используются эти два метода для изучения влияния уплотнения при забивании свай на окружающую среду здания. При строительстве свайных фундаментов высотных зданий используются сваи двух видов: сборные свайные и монолитные. В данной статье в основном анализируются методы формирования сваи сборных железобетонных и монолитных свай.Бетонная свая - это свая из обычного железобетона или предварительно напряженного бетона. Сборные железобетонные сваи бывают двух типов: трубчатые и квадратные. Например, сборные бетонные трубные сваи обычно производятся центробежным методом на сборных заводах. Когда сборные длинные сваи, как правило, собираются рядом со строительной площадкой, обычно используется метод перекрытия. При изготовлении сборных железобетонных свай необходимо обеспечить ровность сборного участка и не допускать неравномерной осадки бетонных свай.Следует принять меры по изоляции между сваями, чтобы избежать склеивания между сваями или между сваями и нижними формами. Только когда прочность основной сваи или смежной сваи превышает 30%, можно заливать верхнюю сваю и прилегающую сваю. При заливке сборных железобетонных свай их следует заливать от верха сваи до конца сваи, чтобы избежать прерывания. Свая из сборных железобетонных труб . Как правило, монолитные сваи образуются в результате погружения трубы или эксплуатации. Арматурные каркасы закладываются в отверстия для свай, завершенные строительством, после чего производится заливка бетона.По окончании заливки бетон твердеет, после чего выполняется заливка конструкции свайного фундамента. Проходка сваи обычно осуществляется ударным или вибрационным методом. Поскольку эти два метода при использовании вызывают огромную вибрацию, перед строительством необходимо хорошо поработать с защитой. Обычно для просверливания отверстий используется ручное или механическое сверление, но при обнаружении глины механическое сверление не подходит. При использовании ручного сверления следует обратить внимание на дренажные работы. Подготовка к строительству . Перед началом строительства все виды мусора и мусора на строительной площадке необходимо вычистить и привести в порядок, чтобы строительная площадка оставалась чистой и ровной, обеспечивала благоприятные условия для возведения свайного фундамента многоэтажных домов, избегала На качество строительства влияет неупорядоченность и неровность площадки в процессе строительства, а также обеспечение устойчивости и вертикальности свайного фундамента многоэтажных домов. После выравнивания площадки следует провести конструкцию планировки и строго проверить оси строительной площадки.Строительный персонал должен точно определить местонахождение линии управления в соответствии со строительными чертежами и многократно проверять правильность положения каждой сваи в соответствии с требованиями чертежей, чтобы избежать смещения. Кроме того, нам также необходимо подготовить машину и оборудование, необходимые для строительства, разместить или установить машину и оборудование в разумном положении и закрепить буровую машину, необходимую для этого проекта, в разумном положении, чтобы обеспечить разумное положение сваи.Ствол охранника закопан. После того, как подготовительные работы будут выполнены, следует провести заглубленный защитный ствол. Только хорошо проведя строительство на этом этапе, можно избежать обрушения стенки отверстия в процессе бурения. Для обеспечения качества конструкции в этом проекте применен стальной защитный ствол. Добыча грязи. При бурении раствор можно использовать для охлаждения буровых долот и смазки бурового инструмента, а также для предотвращения обрушения свайных отверстий.Грязь обычно состоит из воды, глины и добавок. После определенной пропорции грязь можно полностью перемешать для достижения желаемых результатов. Буровая установка. Строительство сверления должно выполняться в соответствии с заданной последовательностью и строго в соответствии со строительными стандартами, чтобы обеспечить правильную осевую линию и вертикальность и избежать явления отклонения отверстия. Кроме того, следует также отметить, что при бурении предварительно приготовленная суспензия должна добавляться непрерывно, а строительство выгрузки шлака должно выполняться вовремя.Очистка строительства. При сверлении следует вовремя контролировать диаметр, глубину и расположение отверстия. Когда отверстие для сваи достигает указанного стандарта параметра, его следует немедленно очистить, чтобы избежать явления осаждения жидкого навоза из-за длительного времени. Это не только повлияет на качество строительства, но и может вызвать обрушение свайной ямы. В этом проекте для очистки отверстия используется вакуумный отсос. После завершения расчистки ямы должна быть проведена приемка качества строительства набивных свай на вышеуказанном этапе.Только когда качество каждого строительства будет соответствовать требованиям, можно будет продолжить строительство следующего этапа. Установка арматурного каркаса в отверстие. После завершения строительства очистки ствола, сборный стальной сепаратор вставляется в отверстие для позиционирования и фиксации. В процессе установки и установки стального каркаса в отверстие необходимо принять соответствующие меры для предотвращения деформации стального каркаса. Стальная клетка должна располагаться вертикально в отверстии для сваи, чтобы избежать повреждения стенки отверстия в процессе подъема стального каркаса.Длину подвесных стержней также следует разумно рассчитать, чтобы обеспечить плавную установку и установку стальных каркасов в отверстия. Когда установка арматурного каркаса в отверстие будет завершена, следует измерить глубину отверстия и толщину осадка в отверстии. Если он не соответствует требованиям, очистку скважины следует провести заново. Заливка бетона . Во избежание обрыва сваи и других явлений заливку бетона нельзя прерывать.Кроме того, следует отметить, что перед заливкой бетона необходимо хорошо провести перемешивание и перемешивание, чтобы водоцементное соотношение, осадка, удобоукладываемость и время начального схватывания бетона находились в предписанном диапазоне. Только обеспечив качество бетона, можно гарантировать качество монолитной сваи.

На основе фактического инженерного опыта создается трехмерная конечно-элементная модель и выполняется расчет выемки котлована под фундамент.Сравнивая результаты расчета модели с результатами измерений, можно увидеть, что численные результаты близки к результатам измерений, что показывает, что назначение геотехнических параметров является разумным в настоящее время. Проанализировано влияние осадки свайного фундамента на окружающие постройки. Результаты показывают, что в процессе строительства окружающие здания будут трескаться и разрушаться в близлежащих туннелях. Для собственно строительной инженерии монтажная нагрузка надстройки - это просто долгий процесс.Кроме того, форма фундамента нового здания в этом документе является единой и фиксированной, а фактический проект должен определять форму фундамента в соответствии с отчетом геологического исследования, поэтому в документе не рассматривается влияние различных форм фундамента. В инженерном строительстве здания меньше подвержены воздействию выемки котлована и давления свай статического давления. Текущее состояние зданий в основном связано с неравномерной осадкой, вызванной соседними зданиями.В подобных проектах в будущем следует в полной мере учитывать различные факторы, влияющие на использование построек. Во время строительства следует своевременно и точно наблюдать за трещинами в окружающих зданиях, чтобы иметь актуальное состояние существующих построек. Разумное и точное суждение, а не просто вера в то, что оседание сваи или строительство неизбежно приведет к повреждению окружающих зданий.

2. Метод
2.1. Набивка свайных труб под статическим давлением

Метод строительства свайного фундамента заключается в том, что при строительстве свайного фундамента создается эффект уплотнения, а при строительстве свайного фундамента возникает эффект вибрации. небольшой.Это не учитывается при анализе. В основном анализируется влияние эффекта уплотнения на близлежащие здания. Данные смещения и осадки могут быть измерены в соответствии с контрольными точками, проложенными на участке, и правилами измерения. Основным объектом исследования является комплекс Цзиньцзя на территории строительства. Поэтому данные измерений соединения Jinjia выбраны для анализа в этом исследовании. Из-за ущерба, нанесенного уплотнительными сваями окружающему грунту во время строительства, можно нанести ущерб соседним зданиям, когда строительство ведется в городах или соседних зданиях, например, растрескивание грунта соседних зданий, обрушение туннелей и другие последствия [7 ].Таким образом, в этом исследовании необходимо понять механизм и режим повреждения в процессе строительства и предложить некоторые меры по уменьшению ущерба близлежащим зданиям. Существующие методы исследования эффекта уплотнения грунта включают теорию кругового расширения отверстия, метод конечных элементов, метод траектории деформации, теорию линий скольжения и испытание на модели:

Геометрическое уравнение

Условие текучести грунта

граничное условие

По формулам (1) - (3) радиус пластической зоны может быть получен следующим образом:

Граничное радиальное смещение пластической зоны

Дифференциальное уравнение равновесия и геометрическое уравнение тело элемента может быть получено.В сочетании с условием текучести и граничным условием тела грунта максимальное напряжение расширения на границе сваи и грунта может быть получено следующим образом.

где - радиус расширительного отверстия, Rp - радиус пластической зоны, а - расстояние от центра цилиндрического расширительного отверстия.

2.2. Метод конечных элементов

Метод конечных элементов - это технология компьютерного моделирования, которая, по сути, представляет собой численный метод решения математических и физических уравнений.Он сочетает в себе теорию упругости и пластичности с информатикой. Рождение метода конечных элементов обеспечивает мощный инструмент численных расчетов для решения практических инженерных задач. Суть метода конечных элементов состоит в том, чтобы разделить сложный континуум на конечное число простых единиц, превратить проблему беспроводной степени свободы в проблему с приоритетной степенью свободы и преобразовать задачу решения дифференциального уравнения (в частных производных) непрерывную функцию поля в задачу решения алгебраических уравнений с конечными параметрами.Основная идея метода конечных элементов состоит в том, чтобы разделить континуум на конечные элементы, то есть взять структуру в целом, состоящую из нескольких элементов, соединенных узлами, сначала провести анализ элементов, а затем объединить эти элементы. для представления исходной структуры для общего анализа. С математической точки зрения метод конечных элементов - это метод, который преобразует уравнение в частных производных в алгебраическую систему уравнений, а затем решает их на компьютере.Проведение анализа методом численного моделирования методом конечных элементов можно разделить на три этапа. На первом этапе (предварительная обработка), в соответствии с фактическим инженерным опытом, вся конструкция или часть моделируемого проекта преобразуется в математическую и физическую модель в идеальных условиях, а затем используется дискретизированный элемент конструкции из конечных элементов. для замены преобразованной модели сплошной твердой структуры или конкретной решаемой области; на втором этапе (расчет и анализ) для их объединения используется метод конечных элементов.На третьем этапе (постобработка) выводятся результаты расчетов с помощью программного обеспечения конечных элементов, и результаты сортируются, анализируются и суммируются. MIDAS / GTSNX (Система геотехнического и туннельного анализа) - это программное обеспечение для визуального и интуитивно понятного моделирования сложных геометрических моделей, таких как геотехнические и туннельные. Его уникальный многофронтальный решатель может обеспечить максимальную скорость вычислений. Программное обеспечение сочетает в себе основной анализ методом конечных элементов с профессиональными требованиями к геотехнической конструкции туннеля и сочетает в себе преимущества текущего программного обеспечения для геотехнического анализа туннелей.Программное обеспечение в основном включает нелинейный упругопластический анализ, анализ нестабильной фильтрации, анализ стадии строительства, анализ связи между фильтрацией и напряжением, анализ консолидации, сейсмический анализ и динамический анализ. На этапе постобработки он может автоматически выводить краткие книги расчетов в виде таблиц, графиков и диаграмм. Программное обеспечение MIDAS / GTSNX применялось во многих крупномасштабных геотехнических и туннельных проектах по всему миру с его полностью китайским культурным операционным интерфейсом, интуитивно понятной и удобной предварительной обработкой, разнообразными функциями анализа, многочисленными базовыми моделями материалов, а также краткой и всеобъемлющей постобработкой.

2.3. Моделирование эксперимента

Метод тестирования модели - это метод исследования, очень похожий на метод эксперимента гипотез. Но эта недоказанная теория была построена исследователями в качестве модели. Затем каждая часть модели подтверждается экспериментами один за другим. Модельный эксперимент относится к эксперименту с сущностью, который получает соответствующие данные и проверяет конструктивные дефекты путем проведения соответствующих экспериментов на уменьшенных или равных моделях. Это метод исследования, очень похожий на метод гипотезы эксперимента.Но эта недоказанная теория была построена исследователями в качестве модели. Затем каждая часть модели проверяется экспериментами один за другим, что называется методом тестирования модели.

3. Эксперимент

Основная цель этого исследования заключается в том, что это место находится между павильоном Цзефан и улицей Шуньцзин в районе Лисия города Цзинань, к северу от Западной Хэйхуцюань-роуд, к западу от Северной Хэйхуцюань-роуд, к востоку от Шуньцзин-стрит и к югу от Quancheng Road, занимая площадь около 11,28 га 2 (169.18 му). На большинстве участков проекта требуется выемка котлована глубиной 6 3–9 1 м. Для поддержки котлована используются опорные сваи. В соответствии с инженерно-геологическими условиями площадки и условиями окружающей среды параметры грунта на площадке показаны в таблице ниже.

Согласно данным таблицы 1, эти два метода используются для изучения воздействия забивки свай и уплотнения почвы на окружающую среду здания. Основные допущения теоретической модели кругового расширения отверстия следующие: (1) грунт представляет собой однородный и изотропный идеальный упругопластический материал; (2) насыщенный мягкий грунт несжимаем; (3) эффективное напряжение почвы одинаково во всех направлениях до небольшого расширения отверстия.Дифференциальное уравнение равновесия, геометрическое уравнение, условие текучести грунта, граничное условие, радиус пластической зоны и радиальное смещение пластической зоны могут быть получены в соответствии с вышеуказанными условиями. Можно получить сбалансированное дифференциальное уравнение и геометрическое уравнение агрегата. Комбинируя условия текучести грунта и граничные условия, можно получить максимальное напряжение расширения на границе раздела сваи и грунта. Результаты показаны на рисунке 1.


Номер слоя почвы Название почвы Средняя толщина слоя почвы (м) Модуль упругости (МПа) Коэффициент Пуассона Угол трения (градусы) Сцепление (кПа)

1 Разное заполнение 0.5
2 Илистая глина 1,3 23,7 0,30 22 10 глина подшипник 24,2 0,18 25 12
4 Гравий 2,5 104,0 0,23 38 9015 9015 .0 27,3 0,35 13 25
6 Остаточный грунт 5,2 20,6 0,30 12 диорит 13,8 50,0 0,25 10–50 53–55
8 Диорит сильно выветренный 5,6 147.0

Из рисунка 1 видно, что исходя из теории кругового расширения отверстия, параметры и начальные условия грунта, диапазон повреждения грунта вокруг свай, а также можно получить закон изменения уплотнения грунта с помощью обычного испытания на трехосное сжатие [8, 9]. Среди них учитываются избыточное давление поровой воды, возникающее в результате мгновенного процесса уплотнения при забивке сваи, и увеличение напряжения уплотнения.Когда предполагается, что объем сжат, его можно получить. Для разных грунтов может принимать разные значения, глина - 0,98, а илистая глина - 0,90, которую можно подставить в формулу, упомянутую выше, и построить кривую изменения напряжения в радиальном направлении забивки сваи, как показано на Рисунок 2.


Как показано на рисунке 2, можно видеть, что (1) сжимающее напряжение находится между радиальным и касательным напряжением; (2) радиальное напряжение является наибольшим, а касательное напряжение наименьшим в численном значении; (3) на внешней границе пластической зоны оно равно по модулю, но является напряжением сжатия и переходит в напряжение растяжения.

4. Результаты и обсуждение

В многоэтажных домах с свайным фундаментом в качестве фундамента не все свайные фундаменты многоэтажных зданий являются свайными фундаментами на плотах, и широко используются свайные фундаменты без плотины. Основываясь на приведенных выше примерах, в данном исследовании проводится расчет и анализ моделирования.

По упрощенной формуле поля смещения грунта вокруг свай, полученной из теории оседания группы свай, может быть получена величина осадки древних построек.В этом исследовании группа свай рассматривается как одна свая, а древние постройки рассматриваются как «множественные точки» выравнивания. Согласно теории расчета и формуле группы свай рассчитываются значения осадки трех точек с одинаковым диаметром сваи L = 16, 18, 20 и 22 м, и строится график, как показано на рисунке 3. Из рисунка 3 видно, что при одинаковом диаметре сваи многоэтажного дома, чем больше длина сваи, тем меньше осадка.С увеличением расстояния между старинным зданием и свайным фундаментом многоэтажки величина осадки имеет тенденцию к уменьшению, но величина осадки между расчетными точками A7-A8 больше, чем с обеих сторон. Это связано с тем, что при расчете учитывается влияние свайного фундамента на южной стороне древнего здания, а значение осадки для каждой расчетной точки основывается на величине наложения осадки, вызванной свайным фундаментом с северной и южной стороны здания. Здание Чжаогу.


Общая высота старинного здания в этом проекте составляет около 8 метров. По результатам моделирования можно получить кривые наклона древнего здания при разной длине свай свайного фундамента высотных зданий, как показано на рисунке 4. Согласно рисунку 4, чем больше длина сваи, тем меньше наклон старинного здания. При длине сваи более 22 м наклон старинной постройки практически нулевой.


Согласно численному моделированию, можно получить не только кривую осадки древних зданий, вызванную оседанием свайного фундамента высотных зданий, но и смещение древних построек с разной длиной свай при одинаковом диаметре свай.На рисунках 5 и 6 видно, что с увеличением длины сваи смещение древних построек постепенно уменьшается. При длине сваи L = 22 м осадка свайного фундамента высотных зданий мало влияет на старинные постройки.



Согласно кривой данных на Рисунке 6, когда длина сваи составляет 14 м, смещение верха, очевидно, больше, чем смещение низа, и нисходящий тренд верха также очень быстрый.

5.Заключение

Существующие многоэтажные дома в нашей стране достигли определенных успехов в ситуации непрерывного развития, но с постоянным повышением уровня жизни людей анализ различных факторов, влияющих на смещение фундамента здания, показывает, что здание менее подвержено влиянию при выемке котлована и опрессовке свай статического давления в инженерном строительстве. Основная причина его нынешнего состояния - разница, вызванная заселением соседних построек.Согласно полевым наблюдениям, во временной строительной стене, которая находится ближе к месту раскопок и имеет низкую жесткость, трещин не произошло, что также убедительно подтверждает этот вывод. В подобных проектах в будущем следует в полной мере учитывать различные факторы, влияющие на использование зданий, и следует уделять внимание своевременному и точному наблюдению за трещинами в окружающих зданиях до начала строительства, чтобы иметь разумную и точную оценку текущего состояния. существующих зданий и оценивать влияние окружающих зданий, а не просто предполагать, что строительство высотных зданий неизбежно.

Доступность данных

Никакие данные не использовались для поддержки этого исследования.

Конфликт интересов

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

Сравнительное исследование защитных схем для ограждающих туннелей, прилегающих к группам свай

Прохождение защитных туннелей, прилегающих к группам свай, всегда является неизбежной проблемой при строительстве городских метро. Случай был обнаружен в проекте линии метро Тяньцзинь 7, где защитный туннель будет построен рядом с существующими свайными группами моста Шию.Весь щитовой тоннель приближен к свайным группам, а минимальное расстояние составляет всего 0,8 м. Поэтому в данной статье предлагается четыре вида защитных схем. Очень важно выбрать подходящую схему защиты, чтобы гарантировать безопасность при строительстве тоннеля. В этом исследовании основные механические характеристики и физические параметры грунта участка были получены путем лабораторных испытаний. Кроме того, был проведен трехмерный метод конечных элементов для сравнения и анализа эффективности защитных схем в смягчении последствий проходки туннелей на соседние группы свай.Результаты показывают, что схема заделки глубоких отверстий лучше контролирует боковую деформацию и изгибающий момент свай, в то время как схема опоры свайного фундамента эффективнее снижает оседание конструкции моста и деформацию грунта. Наконец, будет принята схема усиления заделки глубоких отверстий для обеспечения беспрепятственного прохождения экрана через свайные группы.

1. Введение

С развитием городского подземного пространства появляется все больше и больше случаев прокладки щитов под существующими свайными фундаментами зданий или рядом с ними.Строительство туннеля неизбежно перераспределяет начальное напряжение грунта, вызывая просадку поверхности, наклон, изменение кривизны, горизонтальное смещение и прерывистую деформацию, которые могут повлиять на близлежащие свайные основания, тем самым создавая потенциальную угрозу безопасности для строительных конструкций [1–7]. Воздействие прокладки туннелей на существующие свайные фундаменты вызвало большие затруднения при проектировании и строительстве городского метро, ​​и многие исследователи изучали его численными и аналитическими методами [8–16].Кроме того, был проведен ряд модельных испытаний центрифуг [17–23] и полевых наблюдений [24–31] для изучения влияния проходки туннелей на земле и близлежащих свайных фундаментах.

Подземные свайные фундаменты плотные в городах с многолюдной застройкой. Если расстояние между свайным фундаментом и щитом слишком мало, прокладка туннелей может вызвать неравномерную осадку, деформацию конструкции и трещины в зданиях [32–37]. Чтобы обеспечить плавное продвижение щита и безопасность прилегающих свайных фундаментов, необходимо принять некоторые защитные меры [38–50].Билотта и Руссо [42] использовали простой ряд свай, чтобы предотвратить повреждение зданий при прокладке туннелей. С помощью трехмерного анализа методом конечных элементов и центробежных испытаний был сделан вывод, что уменьшение осадки существенно для очень малых расстояний, а сваи с большим интервалом также помогают снизить среднюю горизонтальную деформацию. Bai et al. [43] применили три метода защиты в сложных строительных процессах: подземная перегородка использовалась для разделения зданий и туннелей на расстоянии менее 5 м; метод армирования раствором был принят при минимальном расстоянии от 5 до 10 м; а если минимальное расстояние больше 10 м, были выбраны оптимизированные параметры строительства, чтобы уменьшить влияние, вызванное выемкой грунта.Fu et al. [45] оценили эффективность подземных стеновых перегородок, залитых струйным раствором, в смягчении воздействия строительства защитного туннеля на существующие свайные конструкции с помощью численного анализа и полевого мониторинга. Их результаты показали, что наличие перегородки может избавить существующие сваи от дифференциального смещения, тем самым улучшая механические характеристики взаимодействия сваи и сваи. Wang et al. [46] расширили и укрепили плотный фундамент моста Фенци и улучшили композитный грунт.Они проанализировали данные мониторинга до и после того, как тело щита пересекает мост, и обнаружили, что эти улучшения могут эффективно уменьшить осадку моста во время проходки туннелей и улучшить механическое состояние мостовых конструкций.

Однако, несмотря на такую ​​сложную инженерную подготовку, предыдущие исследования в этом аспекте все еще недостаточно богаты. В процессе урбанизации появляется больше проектов прокладки туннелей под свайным фундаментом или рядом с ним, а расстояние между свайным фундаментом и щитом становится меньше.Эти исследования в основном сосредоточены на обычном свайном фундаменте, в то время как мало исследований проводилось для изучения глубоких оснований путепроводов или путепроводов, особенно когда туннель находится так близко к свайному фундаменту.

В проекте линии метро Тяньцзинь 7 туннель был построен рядом с существующими свайными группами моста Шию. Чтобы обеспечить плавное продвижение щита и безопасность смежных групп свай, в данной статье проводится сравнительное исследование влияния защитных схем на снижение влияния конструкции туннеля на свайные основания.План документа выглядит следующим образом: Раздел 2 представляет собой обзор проекта линии 7 метро Тяньцзиня и описывает геологию участка. Основные механические характеристики и физические параметры грунта участка были получены в результате лабораторных испытаний. В разделе 3 описывается метод построения трехмерной численной модели туннеля и моста, а также определяющая модель и параметры расчета. В разделе 4 показаны четыре схемы защиты и их применение. В разделе 5, путем выполнения серии трехмерных анализов методом конечных элементов, были изучены напряжения и деформации групп свай, влияющие на туннелирование.Численные результаты трех случаев были сравнены, чтобы оценить эффективность защитных схем в смягчении воздействия строительства туннеля на соседние группы свай. И была предложена схема, подходящая для строительства тоннеля. Наконец, представлены выводы и резюме статьи.

2. Инженерная подготовка
2.1. Обзор проекта

Как показано на Рисунке 1, линия метро Тяньцзинь 7 расположена в Тяньцзине, Китай. Общая протяженность линии метро составляет 26,5 км, она построена в виде двухстворчатых однопутных тоннелей с 21 станцией.Согласно проектной документации, промежуточный туннель от станции Lijiang Road до станции Tumor Hospital должен был проходить через прилегающие группы свай моста Shiyou Bridge. Сдвоенные туннели с внешним диаметром 6,0 м и толщиной футеровки 0,3 м были проложены с использованием двух бурильных машин для проходки щитовидного грунта (EPB). Покрытие над тоннелем варьируется от 17,3 до 19,1 м. Мост Shiyou представляет собой мост с опорными колоннами, а конструкция палубы представляет собой бетонную непрерывную коробчатую балку шириной 7 м.Под каждой шапкой сваи по четыре буронабивные сваи диаметром 1 м, длиной 40 м и шагом 2,6 м.


Соотношение пространственного положения групп свай и защитного туннеля можно найти на рисунке 2. Область исследования находится между расчетным пробегом правой линии YDK21 + 134,382 и расчетным пробегом левой линии ZDK21 + 201,596. Тоннель находится очень близко к свайным группам, а минимальное расстояние по горизонтали от левой линии до сваи составляет 0,8 м. Расстояние между правой линией и соседними сваями - 1.18 м, 1,20 м и 1,64 м соответственно.


2.2. Состояние площадки

Строительная площадка расположена на морско-аллювиальной прибрежной равнине. Как показано на Рисунке 3, пласт от поверхности земли до глубины 60 м разделен на 7 слоев с точки зрения характеристик почвы, то есть слой разной засыпки, от коричневого до коричневого серого илистого слоя глинистой глины (CL-1), коричневого серого ила. слой (ML), слой серой алевритистой глины (CL-2), слой от черно-серой до серой илистой глины (CL-3), слой серовато-желтой илистой глины (CL-4) и слой желтовато-коричневой илистой глины (CL-5) .Щитовая машина в основном пересекает слой серой илистой глины (CL-2) по прибытии на мост Шию. Подземные воды в этой области представляют собой четвертичные поровые воды, которые можно разделить на грунтовые воды и замкнутые воды. Глубина залегания фреатической воды составляет 2,5–3,8 м, и замкнутая вода в основном существует в слое ила и слое илистого песка под туннелем. Поэтому при возведении щита влияние подземных вод не учитывается.


2.3. Механические испытания грунта на участке

В соответствии с различными слоями грунта на строительной площадке был пробурен ненарушенный грунт с семью точками глубины для проведения лабораторных испытаний на трехосное сжатие.Для каждого слоя почвы, полученного на участке, было приготовлено не менее 6 тестовых образцов почвы. На образцах были проведены испытания на сдвиг консолидированного недренированного материала при изменении ограничивающего давления от 100 кПа до 350 кПа с приращением давления 50 кПа. На рис. 4 показаны кривые напряжения-деформации грунта пятого слоя при различных ограничивающих давлениях. Из кривых испытаний видно, что с увеличением деформации сдвига напряжение сдвига постепенно увеличивается, а напряжение сдвига увеличивается быстрее на начальной стадии.Когда деформация сдвига увеличивается до определенной степени, тенденция к увеличению напряжения сдвига замедляется и постепенно достигает своего пикового значения. Прочностные параметры образцов приведены в таблице 1.


образцы почвы были загружены повторно во время 9154

Номер образца грунта Пласт (рис. 3) Глубина (м) Когезия (кПа) Угол трения (°)

1 Заполнение 1.8 5 10,1
2 Илистая глина (CL-1) 5,6 14,4 15,9
3 Ил (ML14 )
4 Глина илистая (CL-2) 21,2 15,9 20,9
5 Глина илистая (CL-3) 28,9 148 148 148 148 6 Глина илистая (CL-4) 34.5 23,6 19,4
7 Глина илистая (CL-5) 42,6 24,4 20,1

контрольная работа. На рис. 5 показаны кривые напряжения-деформации четвертого слоя грунта при повторной нагрузке, из которых можно сделать вывод, что грунт демонстрирует характеристики размягчения при небольшом ограничивающем давлении, но с увеличением ограничивающего давления грунт проявляет характеристики упрочнения.Пиковая прочность образцов грунта увеличивается с увеличением ограничивающего давления. Глубина проходки щита составляет около 20 м, а зона воздействия проходки щита на свайный фундамент в основном сосредоточена в четвертом слое грунта. Следовательно, в основной модели следует учитывать характеристики упрочнения грунта.


3. Численное моделирование
3.1. Цифровая модель

Согласно обзору проекта 7-й линии метро Тяньцзинь, вдоль строительной линии имеется много свай.Для численного моделирования использовалась программа конечных элементов Midas GTS. Учитывая влияние граничных эффектов на точность численных результатов, была выбрана область с наибольшим риском строительства для построения трехмерной конечно-элементной модели для анализа влияния конструкции туннеля на 12 смежных групп свай. Перспективный вид численной модели показан на рисунке 6. Сетка, примененная в этой модели, состояла из 37 254 узлов и 73 193 элементов. Размеры грунтового тела были выбраны 120 м (длина) × 120 м (ширина) × 65 м (глубина).Для моделирования грунтового массива, четырехсвайных крышек и футеровки туннелей использовались элементы тетраэдра. Щит и настил моста моделировались пластинчатыми элементами. А балочные элементы использовались в сваях. В этой модели грунтовый массив и сваи рассматривались как сплошные твердые тела. Щитовая машина была упрощена как сплошная оболочка. Облицовка туннелей моделировалась как сплошное твердое тело без учета стыков. Для моделирования граничных условий смещение четырех вертикальных границ было установлено равным нулю в горизонтальном направлении и оставлено свободным для установки в вертикальном направлении.При этом нижняя граница была фиксированной, а верхняя - свободной.


3.2. Конститутивная модель и параметры расчета

На точность результатов численного моделирования в основном влияют два фактора: конститутивная модель и параметры расчета. В ходе трехосного испытания основной характеристикой кривой напряжения-деформации мягкого грунта Тяньцзиня, исследованного в этой статье, является то, что он показывает поведение твердения с увеличением ограничивающего давления. Применимость различных геоматериалов, составляющих модель, была изучена для типичного мягкого грунта Тяньцзиня.Материальные модели Мора – Кулона и Друкера – Праги, обычно используемые в численном моделировании, плохо отражают характеристики упрочнения. Поскольку предполагается, что прочность мягкого грунта на сдвиг не меняется со временем, модифицированная модель Кембриджа не принимается. Наконец, определяющее поведение мягкого грунта моделируется с помощью модифицированной модели Мора – Кулона, которая может не только компенсировать недостаток модели Мора – Кулона, но также моделировать поведение твердого грунта в мягком грунте. Модифицированная конститутивная модель Мора – Кулона учитывает корреляцию между жесткостью грунта и напряженным состоянием и принимает режимы двойного упрочнения в направлении сдвига и сжатия.Его критерий текучести включает нелинейно-упругую часть и пластическую часть. Кроме того, по сравнению с моделью Мора – Кулона, модифицированная модель Мора – Кулона более эффективна в вычислительном отношении.

Параметры почвы, принятые при численном моделировании, в основном определяются путем сопоставления данных местных исследований и лабораторных испытаний (Таблица 2). Сваи, футеровка туннелей, корпус щита и раствор обрабатываются как линейные изотропные эластичные материалы. В футеровке туннелей использовался бетон C50 (кубическая прочность 50 МПа), а в сваях - бетон C25 (кубическая прочность 25 МПа).В таблице 3 представлены параметры мостовой конструкции и материалов.

Заливка

Слой (Рисунок 3) Толщина (м) r (кН / м 3 ) e 9009 P I L Es 1-2 (МПа) c (кПа) φ (°)
49
2 19.7 0,84 0,31 13,7 0,41 4,5 5 10,1
Глина илистая (CL-1) 6 1914 0,814 0,69 5,6 14,4 15,9
Ил (ML) 8 19,7 0,72 0,25 9,6 0,47 13,73
Глина илистая (CL-2) 11 18,8 0,89 0,25 14,2 0,84 4,9 15,9 20,9 20,9 5 20,7 0,57 0,25 12,5 0,29 7,0 18,7 14,5
Илистая глина (CL-4) 8 19153 73 0,32 13,9 0,54 6,8 23,6 19,4
Илистая глина (CL-5) 25 20,0 0,614 7,1 24,4 20,1

r : вес агрегата; и : отношение пустот; μ : коэффициент Пуассона; I P : индекс пластичности; I L : индекс жидкости; Es 1-2 : модуль упругости при сжатии; c : сплоченность; φ : угол трения.

9015

При численных расчетах механическая модель массива грунта сильно нелинейна, а граница раздела грунт-сваи является прерывистой.Эти два фактора приводят к проблеме несходимости расчетного процесса. Изучаемые в данной работе сваи относятся к фрикционным сваям, несущая способность которых в основном зависит от бокового трения свай. Под действием большой силы выдавливания в конструкции щита граница раздела сваи и грунта будет вызывать скольжение дислокаций. Поэтому элементы интерфейса использовались для моделирования взаимодействия сваи с грунтом сбоку и в основании свай. Границы раздела регулируются жесткостью на сдвиг K t , нормальной жесткостью K n и конечной силой сдвига.Конечная сила сдвига - это предел прочности грунта вокруг свай на сдвиг, полученный в результате лабораторных испытаний. Чжу [51] применил полевые испытания для изучения взаимосвязи контакта сваи с почвой в илистой глине. Результаты показывают, что жесткость на сдвиг увеличивается с увеличением нормального давления тела сваи, и значение K t находится между 35,7 МПа / м и 102 МПа / м. Донг [52] изучил параметры границы раздела сваи и грунта в ходе полевых испытаний. Результаты показывают, что значение K t находится между 1/10 и 1/100 значения K n , и когда значение K t превышает порядок 0.1 МПа / м меньше влияет на параметры границы раздела сваи и грунта, что близко к результатам, рассчитанным с помощью программного обеспечения. На основе предыдущих исследований и постоянных попыток использования программного обеспечения параметры границы раздела сваи и грунта, использованные в анализе, показаны в таблице 4.


Материалы Модуль упругости (кПа) Коэффициент Пуассона Плотность (кН / м 2,7 × 10 7 0,22 23
Пирс 4,6 × 10 7 0,2 24
Крышка 5.7 × 10 7 0,18 25
Свайный фундамент 2 × 10 6 0,3 21
Футеровка 3,45 9014 9014 9014 9014

9014 0,3 9014 24
Защитный экран 2,1 × 10 8 0,2 78
Затирка 4 × 10 5 0,3 22,5

Слой (Рисунок 3) K n (МПа / м) K t (МПа / м) Боковое трение сваи (кПа)

Илистая глина (CL-1) 40 18.29
Ил (ML) 550 55 41,85
Глина илистая (CL-2) 650 65 43,65
Cl 750 75 46,02
Илистая глина (CL-4) 900 90 53.97
Илистая глина (CL-5) 1000 100

3.3. Численная процедура

Типичный «пошаговый» подход был принят для моделирования процесса строительства щита [13, 53, 54]. Численное моделирование состояло из трех основных этапов: проходка защитного туннеля, сборка футеровки и заливка цементным раствором хвостовой части экрана. Как показано на Рисунке 7, соблюдается следующая последовательность моделирования: (1) В этой статье рассматривается только влияние проходки экрана на группы свай. Таким образом, первым шагом было моделирование желаемой сваи на месте, и осевая нагрузка, определенная в результате испытания сваи на нагрузку, была приложена к головке сваи.Затем смещения были сброшены до нуля. (2) Равномерно распределенные давления были приложены к почвенным сеткам на забое выемки, чтобы имитировать опорные давления забоя во время проходки защитного туннеля. Соответствующие почвенные элементы были удалены из модели методом «смерть элемента». Щитовая машина была продвинута вперед на 7 срезов (каждый срез имеет одно кольцо шириной 2 м), и элементы щита были активированы одновременно. (3) Первый слой облицовки был активирован после раскопок.Подъемные усилия были приложены перед щитом для имитации процесса подъема. (4) В хвостовой части щита в зазоре между облицовкой и вынутым грунтом был активирован слой цементного раствора. Радиальное давление применялось на периферии грунта для имитации давления цементного раствора.

При последовательной выемке грунта на каждом этапе строительства один слой элементов почвы был деактивирован в модели, а соответствующие элементы были активированы или деактивированы. Во время моделирования строительства всего 120 шагов (по одному срезу на каждом шаге выемки); сначала продвигалась левая линия, а затем была вырыта правая линия.

4. Выбор защитных схем

Проходка защитных туннелей вызовет сильное нарушение окружающей почвы и окажет большое влияние на соседние группы свай, что вызовет определенную степень деформации изгиба свайного фундамента, что еще больше повлияет на несущую способность свайный фундамент. Поэтому для обеспечения безопасности свайной конструкции необходимо принять некоторые меры, среди которых в первую очередь следует оптимизировать параметры конструкции щита. Согласно предыдущему опыту и ссылкам [55–58], нарушение проходки защитных туннелей в грунт можно уменьшить, контролируя давление опоры забоя (200 кПа), синхронное давление цементного раствора (250 кПа) и усилие подъема (3500 кПа).Кроме того, эффективными схемами, позволяющими существенно снизить влияние проходки туннелей, являются усиление грунта или самой прилегающей сваи, изоляция и опора свайного фундамента. В этой статье будут выбраны подходящие схемы путем всестороннего рассмотрения.

4.1. Схема армирования цементно-цементного раствора для глубоких отверстий

Как показано на рисунке 8 (а), процесс внедрения схемы цементно-силикатного раствора для глубоких отверстий заключается в равномерном впрыскивании цементно-силикатного раствора в половину или всю секцию защитного туннеля.Закачиваемая суспензия выдавливается и просачивается в окружающую почву существующего туннеля, что изменяет физико-механические параметры почвы и путь фильтрации грунтовых вод. По мере увеличения общей прочности грунта усилие выдавливания, создаваемое проходкой щита, больше расходуется в армированном грунте, тем самым снижая влияние конструкции щита на фундамент свайной группы. Схема затирки имеет преимущества низкой стоимости, низкого уровня шума и небольшой вибрации. Предыдущие исследования показали, что схема армирования цементным раствором для глубоких отверстий может эффективно уменьшить осадку грунта.

4.2. Схема усиления цементного раствора для свай

Подобно схеме затирки глубоких отверстий, существующий фундамент свайной группы укрепляется путем заливки раствора вокруг свай (Рисунок 8 (b)). Затирка улучшает механические свойства грунта вокруг свай, формирует грунт со стороны свай и фундамент свайной группы в целом с высокой прочностью. Кроме того, механические свойства границы раздела сваи и грунта улучшаются после заливки раствором. В полной мере задействуется поверхностное трение сваи, а также повышается несущая способность свайного основания.Однако из-за того, что свайный фундамент, изучаемый в этой статье, имеет длину 40 м, схему армирования цементным раствором вокруг свайного фундамента построить сложно. Поэтому применять эту схему не рекомендуется.

4.3. Схемы изоляционных свай и перегородок

На рисунке 9 представлены схемы изоляционных свай и перегородок. Туннелирование щита создает большое усилие выдавливания во время строительства. Сила выдавливания передается на свайный фундамент окружающей почвой в качестве среды, которая оказывает большое влияние на свайный фундамент.Чтобы свести к минимуму передачу этой силы, между свайным фундаментом и туннелем устанавливаются изолирующие сваи или перегородка. Жесткость изоляционной конструкции используется для блокировки силы выдавливания в процессе строительства, чтобы контролировать деформацию окружающей почвы и защищать близлежащий фундамент свайной группы. Предыдущие исследования показывают, что эта схема может избавить существующие сваи от дифференциального смещения, тем самым улучшив механические характеристики свай.Однако на реализацию схемы изоляции сильно влияет строительная площадка, и расстояние между свайным фундаментом и защитным туннелем также ограничено. Когда туннель расположен слишком близко к сваям, строительство изоляционной конструкции вызовет оседание грунта, а также окажет определенное влияние на свайный фундамент. Вдоль линии строительства много групп свай, минимальное расстояние от сваи до стороны тоннеля составляет 0,8 м. Поэтому применять схемы изоляции нецелесообразно.

4.4. Схема подкладки свайного фундамента

Проходка туннелей с помощью щита имеет большее влияние на несущую способность свайного фундамента, тем самым влияя на безопасность конструкции моста. На Рисунке 10 (а) показана технология активной опоры свай. Установив новый свайный фундамент, нагрузка, действующая на существующий свайный фундамент, может быть передана на опорную сваю через опорные балки. Во время строительства щита большая часть внешней нагрузки будет перенесена на новый свайный фундамент, что приведет к оседанию нового свайного фундамента.Технология пассивной опоры свай заключается в увеличении конструкции крышек свай и формировании новой несущей системы свайных групп с новыми сваями и существующими сваями, как показано на Рисунке 10 (b). Новые свайные фундаменты разделяют часть верхней нагрузки, чтобы улучшить несущую способность существующего свайного фундамента. Схема пассивной свайной опоры может быть применена к проекту, изучаемому в этой статье.

5. Сравнительный анализ защитных схем

В соответствии с фактическими условиями строительной площадки были выбраны две подходящие защитные схемы: схема усиления затирки глубоких отверстий и схема опоры свайного фундамента.И две разные модели конечных элементов (рис. 11) были созданы для дальнейшего выбора лучшей схемы из двух схем защиты. При моделировании схемы заделки глубоких отверстий глубина заделки составляет 0,5 м, и вся секция заливается раствором перед выемкой щита. Каждая ступень приведения щита в движение представляет собой одно кольцо, и заливка швов опережает один шаг раскопки щита. В схеме опоры свайного фундамента было увеличено в общей сложности четыре заглушки и добавлено восемь свайных фундаментов перед выемкой туннеля, как показано на Рисунке 11 (b).В результатах расчетов вертикальное смещение моста, осадка поверхности земли, поперечная деформация свай и изгибающий момент свай были выбраны в качестве опорных значений для сравнения и анализа смягчающего эффекта двух схем.

5.1. Вертикальное смещение моста

На рисунке 12 сравнивается результат расчета вертикального смещения всей модели после проходки щита для трех схем. Показано, что оседание моста, вызванное строительством тоннеля, очевидно уменьшается после принятия защитных схем.Среди них максимальная осадка без защиты составляет около 8,0 мм. В схемах подсыпки свайного фундамента и затирки глубоких ям максимальная осадка составляет около 2,9 мм и 4,4 мм соответственно, что снизилось примерно на 63,2% и 45,4%. Такое уменьшение означает, что схема заделки глубоких отверстий лучше влияет на уменьшение общей осадки. Из результатов расчета видно, что крышки и соответствующая надстройка испытали почти одинаковую осадку из-за использования бетонных эластичных материалов.Кроме того, из рисунка 12 (c) видно, что после рытья туннеля конструкция моста (включая настил моста, опоры и заглушки) имеет большую осадку, особенно осадка надстройки фундамента свайной группы (F2) является самой большой. (около 7,8 мм), что показывает, что проходка экрана действительно оказывает большое влияние на устойчивость конструкции моста. В отличие от рисунка 12 (а), очевидно, что оседание всего моста значительно уменьшается после цементирования глубоких отверстий, а распределение осадки аналогично неармированной схеме.Это связано с тем, что цементный раствор улучшает прочность окружающего грунта, тем самым уменьшая влияние выработки туннеля на весь мост. По сравнению со схемой опоры свайного фундамента на Рисунке 12 (b) очевидно, что общая осадка моста, а также разница осадки соседних опор являются наименьшими в трех схемах. После армирования фундаментов свайных групп F1, F2, F11, F12 осадка соответствующей надстройки значительно уменьшается, а максимальная осадка происходит на надстройках F5 и F6.Опорный свайный фундамент используется для усиления конструкции моста, и когда туннель выкопан, нагрузка передается на подкрепленные сваи, чтобы заменить соседние сваи, чтобы выдержать нагрузку, что делает конструкцию более устойчивой по силе и более равномерной по осадке. . Результаты показывают, что мост безопасен в конце прохода туннеля. Схема заделки глубоких отверстий снижает осадки всей конструкции моста, а распределение осадки моста аналогично неармированной схеме.Схема подкладки свайного фундамента лучше влияет на контроль осадки конструкции моста. Изменилось расчетное распределение конструкции моста, значительно уменьшилась осадка надстройки железобетонного свайного фундамента.

5.2. Осадка земной поверхности

Выкапывание туннеля вызовет просадку поверхности, в результате чего образуется осадочный желоб, а наличие свайного фундамента под поверхностью изменит форму желоба. Рисунок 13 получен из данных осадки грунта в продольном направлении туннеля Y = 42 (затронутый свайным фундаментом F2) и Y = 55 м (не затронутый свайным фундаментом).Из рисунка 13 (а) видно, что максимальное оседание грунта происходит именно там, где находится заглушка, а оседание заглушки намного больше, чем оседание земли, что указывает на то, что конструкция туннеля оказывает большее влияние на конструкцию моста. чем почва. Схема заделки глубоких отверстий значительно снижает осадку грунта, но осадка на F2 все еще относительно велика. Схема подкладки свайного фундамента не только снижает влияние свайного фундамента на осадку грунта, но и снижает осадку грунта за счет усиления F2.Из рисунка 13 (b) видно, что три кривые осадки симметричны относительно центральной линии двух туннелей. Когда туннель вырывается напрямую, кривая осадки имеет V-образную форму, а максимальное оседание грунта достигает примерно 3,1 мм. В схеме подсыпки свайного фундамента и схеме заделки глубоких ям видно, что после строительства тоннеля на поверхности земли образуются явные осадочные желоба. При этом максимальная просадка грунта при двух схемах защиты составляет около 1.8 мм, и их кривые осадки грунта в основном совпадают друг с другом, что показывает, что контролирующее воздействие двух схем на осадку грунта схоже, и оба эффекта значительны (снижение примерно на 41,9%). Данные измерений деформации поверхности земли при выемке щита были получены на участке метро Тяньцзинь [59]. Измеренные результаты оседания поверхности показаны на Рисунке 14, а окончательная просадка поверхности составляет менее 4 мм. Можно видеть, что результаты измерений аналогичного проекта в той же области в основном согласуются с результатами расчетов, что может подтвердить, что результаты расчетов, полученные с помощью метода конечных элементов, являются надежными в данном исследовании.

5.3. Поперечная деформация свай

Сжимающее действие при проходке щита вызывает определенное горизонтальное смещение прилегающего свайного фундамента. Когда внешняя нагрузка продолжает прикладываться к деформированному свайному фундаменту, свайный фундамент будет находиться в неблагоприятном состоянии внецентренного сжатия, что крайне вредно для свайного фундамента. Поэтому важно обсудить и проанализировать боковую деформацию свай как важный параметр. После завершения строительства щита горизонтальное смещение в направлении выработки туннеля меньше, чем в направлении, перпендикулярном выработке туннеля.По этой причине данные последнего были выбраны так, как показано на рисунке 15. По результатам расчетов максимальная боковая деформация свайного фундамента без армирования составляет около 8,4 мм. Ссылаясь на Технический кодекс строительства свайного фундамента (JGJ 94–2008) [60], поперечная деформация свайного фундамента чувствительного здания не должна превышать 6 мм, а поперечная деформация свайного фундамента общего здания должна быть менее 10 мм. . Это означает, что боковая деформация некоторых свай превысила аварийное значение, указанное в кодексе, и эти сваи будут в опасном рабочем состоянии.Поэтому необходимо принять некоторые меры по защите свай. Максимальная поперечная деформация свайного фундамента снижается до 5,1 мм и 3,1 мм после подсыпки свайного фундамента и затирки глубоких ям соответственно, что значительно меньше деформации для свай без защиты. На рисунке 15 (г) показана поперечная деформация свайного фундамента всего в 0,8 м от туннеля. Можно заметить, что максимальная боковая деформация происходит на глубине около 20 м, что совпадает с глубиной туннеля.Боковая деформация свайного фундамента заметно уменьшилась после принятия двух защитных схем. Боковая деформация сваи после цементирования глубоких отверстий является минимальной, что позволяет сделать вывод о том, что схема заливки глубоких отверстий может привести к лучшим механическим характеристикам свай, взаимодействующих с почвой.

5.4. Изгибающий момент свай

В модели направление единичной системы координат свайного фундамента отличается от направления системы координат модели.Направление Y единичной системы координат свайного фундамента - это направление X системы координат модели (перпендикулярно направлению проходки туннелей), а направление Z единичной системы координат - это направление Y . системы координат модели (направление туннелирования). На рисунке 16 показано распределение изгибающего момента по сваям в трех схемах. Как можно видеть на Рисунке 16, сила выдавливания, создаваемая защитным туннелем, действительно вызывает значительное увеличение изгибающего момента свай, особенно расположенных рядом с туннелем.Максимальный изгибающий момент возникает на соответствующей глубине туннеля, а диапазон влияния проходки экрана на изгибающий момент тела сваи примерно равен диаметру туннеля. Результаты показывают, что две защитные схемы значительно снизили влияние на внутреннюю силу свай при проходке щита, а эти две схемы уменьшили максимальный изгибающий момент свай на 39,9% и 34,8% соответственно. После проходки щита фундаменты свайных групп F1 и F11 подвержены наибольшему воздействию, но с точки зрения изгибающего момента они могут выдержать соответствующую горизонтальную деформацию.Сравнивая Рисунки 16 (a) –16 (c), становится ясно, что защитная эффективность схемы заделки глубоких отверстий лучше, чем у свайного фундамента, подкладывающего фундамент в процессе строительства. В связи с этим для защиты групп свай предлагается использовать схему заделки глубоких отверстий.

5.5. Обсуждение

Путем сравнения результатов расчета напряжения и деформации групп свай в трех рабочих условиях, упомянутых выше, было обнаружено, что группы свай и надстройка моста претерпели огромные изменения во время строительства щита.При использовании двух схем защиты напряжение и деформация групп свай, конструкции моста и грунта резко снижаются, что показывает очевидный защитный эффект. Однако между двумя схемами все же есть некоторые различия. Среди них схема заделки глубоких отверстий лучше контролирует боковую деформацию и изгибающий момент тела сваи, а схема опоры свайного фундамента лучше снижает осадки мостовой конструкции и деформацию грунта.Недостатком схемы свайной опоры является то, что горизонтальное смещение свай вблизи туннеля все еще остается относительно большим после проходки туннеля, и эта технология будет ограничена строительной площадкой. Конструкция свайного фундамента не только требует длительного периода строительства, но и влияет на движение транспорта по мосту. Кроме того, свойства мягкого грунта могут быть хуже на фактической площадке туннеля, а схема заделки глубоких ям может улучшить механические свойства грунта и обеспечить устойчивость конструкции туннеля во время эксплуатации метро.Таким образом, на основании сравнительного анализа двух приведенных выше схем, лучше выбрать схему армирования для цементирования глубоких отверстий.

Поскольку этот проект все еще находится на стадии демонстрации дизайна, сравнительный анализ данных мониторинга и результатов расчетов не проводится. Но, согласно анализу результатов расчетов и данных предыдущих измерений, можно считать, что результаты расчетов в этой статье являются надежными и могут играть ведущую роль в оценке инженерной безопасности.Из-за ограничений численных расчетов и допущений при анализе методом конечных элементов трудно сделать количественное и точное прогнозирование инженерных решений. Поэтому, согласно результатам расчетов и инженерному опыту, в чувствительных конструкциях следует размещать больше точек мониторинга, и больше внимания следует уделять мониторингу. Мониторинг деформации моста при возведении щита должен осуществляться в режиме реального времени. Когда обнаруживается, что данные мониторинга превышают значение срабатывания сигнализации, необходимо своевременно предупредить об этом, чтобы обеспечить плавное продвижение туннеля.

6. Выводы

Изучаемый район инженерных сооружений расположен между станцией Lijiang Road и станцией опухолевой больницы на линии метро Tianjin 7. Левая и правая линии расположены в центре моста Shiyou, и весь щитовой туннель чрезвычайно вблизи свайных групп ближайшее расстояние всего 0,8 м. Поэтому очень важно выбрать подходящую схему защиты, чтобы гарантировать безопасность конструкции моста при строительстве туннелей и, как следствие, эксплуатации метро.В связи с этим путем лабораторных испытаний были определены основные характеристики и механические параметры грунта участка. Трехмерная модель конечных элементов была проведена для сравнения и анализа напряжения и деформации моста после земляных работ для трех случаев. Основные выводы таковы: (1) В численной модели контактный элемент без толщины используется для моделирования поведения взаимодействия сваи с грунтом, которое контролируется тремя параметрами: модуль нормальной жесткости K n , тангенциальная жесткость. модуль K t и предельное усилие сдвига.Результаты показывают, что когда модуль жесткости контактного элемента превышает 10 5 Па / м, параметры свайного фундамента и грунта будут меньше зависеть от увеличения модуля жесткости. С увеличением нормального давления модуль тангенциальной жесткости постепенно увеличивается, и модуль тангенциальной жесткости свайного основания из илистой глины составляет от 35,7 МПа до 102 МПа. Значение модуля нормальной жесткости в 10 раз больше модуля тангенциальной жесткости. (2) Результаты расчетов показывают, что общая осадка грунта и надстройки моста велика во время проходки экранирующих туннелей без защитной схемы, а горизонтальное смещение моста велико. прилегающий свайный фундамент превышает нормы безопасности.Таким образом, защитные схемы проходки щитов выполняются с трех сторон: источник возмущения, среда передачи и объект возмущения. (3) Сравнивая различные схемы защиты, выбираются и анализируются подходящая схема цементирования глубоких ям и схема опоры свайного фундамента. Установлено, что эффект усиления двух схем очевиден: деформация и напряжение групп свай, конструкции моста и грунта, очевидно, контролируются, и экран может плавно и безопасно проходить через сложные группы свай.Разница между двумя схемами заключается в том, что схема заделки глубоких отверстий лучше контролирует боковую деформацию и изгибающий момент оснований свайных групп, тогда как схема опоры свайного фундамента эффективнее снижает осадки конструкции моста и деформацию грунта. Учитывая, что опора свайного фундамента требует длительного периода строительства, а процесс строительства повлияет на движение по мосту, для защиты групп свай в этом проекте предлагается схема армирования с помощью цементного раствора с глубокими отверстиями.Хотя это исследование не может выявить идеальный рабочий механизм мер усиления из-за ограничений численной модели, такие выводы могут показать основные принципы разработки аналогичной защитной схемы.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения выводов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Работа выполнена при финансовой поддержке Национального фонда естественных наук Китая (грант №51978066), Проект социального развития департамента науки и технологий провинции Шэньси (№ 2018SF-382), Специальный фонд фундаментальных научных исследований центральных колледжей Чананьского университета (№№ 310821172004, 310821153312 и 310821165011).

Технология возведения платформы для строительства свайного фундамента для моста через гавань Санменкоу

[1] Цзинь-цюань Ван (Jin-quan Wang) : Опыт конструирования новых технологий с встречи по обмену.(2008).

[2] Вэнь-юань Ян и Бен Сюй: Справочник инженера по строительству мостов (China Communication Press, Китай, 2003).

[3] Сы-мин Ян, Пэн-фэй Чжан и Цзянь-чжоу Ши : шоссе, т.03 (2006), стр. 6.

[4] Е-кун Гуй, Ши-чжун Цю : Специальный технический справочник по строительству мостов (China Communications Press, Китай, 2005 г.).

[5] JTG / T F50-2011 : Технические спецификации для строительства автомобильных мостов и водопропускных труб (China Communications Press , Китай 2011).

[6] Чжо Чен, Де-цин Лю: Мировые мосты, т. 02 (2007), стр. 25.

Технология SiteLink® | Свайная динамика

Ваш проект моста профинансирован и готов к работе.Вам необходимо быстро и недорого протестировать фундамент, чтобы ваш проект мог продвигаться вперед. Удаленное тестирование с помощью технологии SiteLink * - вот ответ.

Что такое SiteLink?
SiteLink - это технология, которая позволяет инженерам проводить динамическое тестирование фундамента, а также профилирование термической целостности, вертикальности и объема вала и проверку чистоты дна, где бы они ни находились.

Почему SiteLink?
SiteLink предлагает высокотехнологичное решение для быстрого строительства.Это исключает конфликты в расписании и поездки инженера на места для проведения теста, сводя к минимуму время до отправки отчета. Инженер контролирует работу удаленно, используя программное обеспечение, которое отслеживает и контролирует испытание свай.

Когда динамическое тестирование фундамента выполняется с помощью технологии SiteLink:
В поле отправляется анализатор забивки сваи (КПК) со всеми необходимыми приборами; он там, когда он вам нужен. Строительная бригада обучена настраивать приборы и запускать SiteLink.Высококвалифицированный инженер по КПК выполняет весь тест из любого места в режиме реального времени, точно так же, как если бы он присутствовал на работе.

Профилирование термической целостности, вертикальность и объем вала, а также проверка чистоты дна выполняются аналогичным образом, с участием квалифицированного инженера, который координирует свои действия с сотрудниками на месте и оценивает данные в режиме, близком к реальному времени. Технология SiteLink помогает поддерживать проекты в движении, экономя время и деньги на месте.

* SiteLink требует программного обеспечения TeamViewer. Приобретается отдельно у третьего лица.

Преимущество SiteLink

      • Более быстрое тестирование
      • Оптимальное расписание
      • Более низкая стоимость
      • Нет времени на дорогу или затрат для инженера
      • Больше тестов за задание
      • Более благоприятные факторы безопасности (LRFD *)
      • Быстрая оценка изменчивых почвенных условий
      • Более быстрые решения
      • Бескомпромиссное качество испытаний

* Согласно спецификациям проектирования мостов с коэффициентом нагрузки и сопротивления (LRFD) AASHTO, фундамент должен быть рассчитан на требуемое номинальное сопротивление, которое должно превышать расчетную нагрузку, деленную на коэффициент сопротивления.Коэффициенты сопротивления зависят от метода проверки емкости (статическое или динамическое испытание, волновое уравнение или динамическая формула). LRFD позволяет получить более высокие коэффициенты сопротивления при увеличении количества испытаний свай, что позволяет создать более экономичный дизайн фундамента. При динамическом испытании 100% свай достигается такой же благоприятный фактор сопротивления, как при статическом испытании в коде AASHTO 2010.

Технологический прогресс в оборудовании для забивки свай

Александр Крошле, старший инженер G-Octopus, компании Cathie Associates

Мониторинг забивки свай (PDM) во время забивки и динамические испытания свай (PDT) широко используются при строительстве на суше и на море для обеспечения структурной целостности свай во время забивки и обеспечения безопасной и экономичной установки свай.PDM помогает оценить поведение сваи во время установки и подтверждает предположения, сделанные при проектировании свай. Кроме того, он обеспечивает соответствие вождения установленным критериям и предоставляет ключевые элементы для расчета сопротивления почвы во время мониторинга и оценки производительности системы.

Мониторинг забивки сваи включает прикрепление тензодатчиков и акселерометров к верхней части сваи. Удар по свае молотком генерирует волны напряжения, которые распространяются по валу сваи и мобилизуют трение вала и сопротивление свае основания.Затем генерируются восходящие волны, движущиеся к головке сваи.

Падающие и отраженные волны регистрируются датчиками, установленными на вершине сваи, и анализируются, преобразуя деформации в напряжения и силы в свае, а ускорения интегрируются в скорости и смещения частиц. Нисходящая (падающая) волна и восходящая (отраженная) волна могут быть изолированы от измеренных суммарных волн на уровне датчиков, зная их компоненты силы и скорости. Предел несущей способности сваи или сопротивление грунта при непрерывной забивке можно оценить путем инверсии зарегистрированной отраженной волны по сравнению с падающей.Это широко известно как методология согласования сигналов. Записанные сила и скорость, интегрированные во времени, также используются для расчета фактической энергии удара, передаваемой свае, предоставляя информацию о производительности системы забивки.

Пример согласования сигналов

Разработка приборов для забивки свай для определения несущей способности забивных или пробуренных (в случае испытаний на динамическую нагрузку) свай началась в 1950-х годах. Существующие приборы для забивки свай имеют много преимуществ, но также имеют определенные ограничения.

Заменив традиционные испытания на статическую нагрузку испытаниями на динамическую нагрузку или приборами во время забивки для определения осевой нагрузки сваи, стало возможным значительно снизить сложность, стоимость и время проведения испытаний. Это особенно верно для контроля и проверки морских свай.

Однако стандартный мониторинг забивки сваи не позволяет точно измерить распределение сопротивления вдоль вала и дает только приблизительную оценку.Напряжения, возникающие вдоль ствола сваи во время забивки, рассчитываются на основе измерений, проведенных на головке сваи, и гипотез о динамическом поведении грунта. Знание этих напряжений и их распределения по свае необходимо для определения усталости, накопленной сталью во время забивки, или для контроля и снижения риска повреждения подошвы сваи.

Последние технологические достижения в волоконно-оптических датчиках и, в частности, в доступной частоте сбора данных позволяют использовать их для успешного забивания свай, расширяя некоторые из встречающихся ограничений.С начала 2018 года компания G-Octopus выполнила несколько свайных контрольно-измерительных приборов, используя эту технологию, либо вдоль ствола сваи (в сочетании с обычными контрольно-измерительными приборами на вершине сваи), либо в качестве частичной замены стандартных контрольно-измерительных приборов на вершине сваи.

Теперь эта технология дает множество преимуществ для борьбы с сваями. По сравнению с обычными приборами воздействие на конструкцию (и особенно на забивные сваи) относительно невелико из-за размера и веса датчиков.Для них не требуются крепежные отверстия или сварные швы, которые считаются критическими для структурной целостности фундаментных свай в морских ветряных электростанциях. Эти датчики также не требуют использования защитных углов, которые в недавнем прошлом вызывали инциденты во время установки или были проблематичными для сбора данных. Использование оптоволоконных тензодатчиков позволяет использовать контрольно-измерительные приборы во время вождения (в сочетании с акселерометрами), но те же датчики можно использовать впоследствии для долгосрочного мониторинга состояния конструкции.

Фактически, проведенные контрольно-измерительные приборы привели к измерениям с очень высоким разрешением и увеличению выживаемости оптоволоконных датчиков, установленных вдоль ствола сваи, почти до 100 процентов по сравнению с 20-30 процентами для традиционных датчиков (или даже меньше). в среднесрочной и долгосрочной перспективе). Их использование вдоль ствола сваи позволяет измерять напряжения при забивке по всей длине сваи. Это приложение особенно полезно, когда существует риск повреждения наконечника в тяжелых условиях вождения, и определяет усталость, накопленную сталью на этапе установки.Учитывая их выживаемость, датчики могут быть повторно использованы для отслеживания деформаций и напряжений в течение всего срока службы сваи, отвечая растущим требованиям новых технических решений на рынке морских ветроэнергетических установок.

В морской среде оптоволоконные датчики обладают большей долговечностью и менее хрупкими, чем датчики резистивного типа при сопоставимой стоимости. Чувствительность к воде снижается при отсутствии тока, поскольку из-за явления окисления ударопрочность выше, а потеря информации ниже в случае ослабления сигнала.Используя оптоволоконные датчики во время установки свай, можно продемонстрировать их полезность и эффективность не только в мониторинге поведения свай во время забивки, но и в мониторинге конструкций в течение их срока службы.

Заключение
Измерение качества и возможность увеличения точек измерения из-за размера датчиков могут значительно снизить неопределенность интерпретации. Тем не менее, интерпретация данных по-прежнему требует знаний в области структурной и геотехнической инженерии, а также навыков численного моделирования, чтобы понять распространение и наложение волн во время забивки свай.

Доказано, что ограничения, связанные с использованием оптоволоконных тензодатчиков, незначительны. Фактически, температурная компенсация, необходимая для долгосрочного мониторинга конструкции, может быть обеспечена с помощью оптоволоконного датчика.

Использование оптоволоконных датчиков деформации, расположенных по всей длине ствола сваи, выше и ниже уровня земли, в настоящее время развивается таким образом, чтобы можно было подтвердить гипотезы проекта, такие как взаимодействие грунта и сваи и динамическое поведение грунта во время установки сваи, вызванные напряжения вдоль сваи и влияние геометрии сваи на процесс забивки.Кроме того, это позволит выявить возможное ухудшение сопротивления грунта со временем или повреждение самого фундамента из-за циклических запросов.

Технология свайно ростверкового фундамента: 🔨 условия применения, технология, утепление, порядок проведения работ, расчёт стоимости. Заказ фундамента в Москве.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Scroll to top