Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 [ 68 ] 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84

Ипжеперпо-гоологическпе изыскапия позволяют выявить характор,,. стики, исобходпмыо для расчета осповапия: среднюю плотность, удельлоо сцепление, угол внутреннего треипя и модуль деформации. Для расчет, свайных осповапин требуются дополвитсльныо данные: кorффициeнт ко!ь систенции (для глинистых грунтов); вид групта по крунпости частиц (длд песчаных грунтов). Псмимо вгех церсчислеипых выше характеристик вет-ходи.мы даппые о специфических свойствах копкретпых грунтов (просадо.!. пости, тиксотроппости, наличию растительных или культурных остатког) о насыпном грунте, его возрасте п т. д.

Грунтовые воды. Уровень грунтовых вод, получеппый по n:!i,i-сканиям, влияет на глубину заложения фундаментов, а также обусловливает необходимость устройства гидроизоляции подземных помещений. Кроме того, следует учитывать степень агрессивности грунтовых вод по отпошсттн» к материалу фундамента. Характеристики грунтовых вод и мероприятия по защите от их воздействия определяются СНиП II-28-7.3 [17].

Одповремеппо с учето.м колебания уровня грунтовых вод должна приниматься во внимание возможность изменения их уровня в будущем. Значительное новыгаеггис уровня грунтовых вод паиболее вероятно прп глипистьи или пылевато-несчапых грунтах; при строительстве объектов с мокрыми процессами, а также в районе с вновь возводимыми водонодпорпыми сооружсппями. Понижение уровня грунтовых вод обеспечивается системами мелиорации (каналы, дренажи) илп подземными выработками (метро, горны1> подработки и др.).

Глубина заложепия фундаментов. Она регламентируется СИиП II- 1.5-74 [16, п. 3.28-3.39]. При этом учитываются:

1) 1шзпачение здапий, наличие подвалов, подземных коммуникации п фундаментов под оборудование;

2) размер и характер пагрузок, действующих на основание;

3) глубипа залонения фундаментов нримыкаюп(их зданий;

4) геологические и гидрогеологические условия площадки (свойства грунтов, уровень грунтовых вод и его возможные колебания);

5) климатические особевпостп района:

6) возможность пучопия грунтов прп промерзании и осадки при отта-пванип;

7) конструкция фундаментов п методы их возведения. Мипимальное заглубление фундаментов промышлеппых здании в есте-

ствспнып грунт 0,8 м; при палич1Г1 подвала - па 0,4-0,5 м пиже пола подвала.

При отсутствии данных многолетних наблюдений глубину промерзапия грунтов разрешается определять по карте из СИиП II-А.6-72 или расчст-пылг путс.иг. Прп опродел(?пнп глубины промерзапия учитывается влияние теплового режима здаппя: уменьшение в отапливаемых зданиях и увелнчевно в холодильниках.

Методика расчета основати!. Расчет выполняется в соответствии с требованиями СНиП 11-15-74 116, п. .145-3.81]. Расчеты по деформации (2-му предельному состоянию) для всех адапий и сооружений на нескальпых грунтах выполняются на основное сочетаппе нагрузок, а по несущей способности (1-му предельному состоянпго) прп регулярно действующих па осповавпе горизонтальных нагрузках (подпорные стенки и т. п.), при наличии скальпых грунтов или ограничонпи осповапия откосами - иа осповпое и особое сочетания пагрузок. Нагрузки, действующие па осповапие, собираются в соответствии со статической cxeMoii сооружения.

При наличии нескольких кратковременных пагрузок они вводятся п расчет с коэффициептамп сочетаний (например, коэффициенты, учитывающие вероятность одновременной загрузки перекрытий многоэтажных зданий), которые принимаются в соответствии с требованиями СНиП II-6-7i

Для .здании п сооружеппи нефтяной ji га.зовой промышленности, часто возводимых в районах со слонгаыии геологическими и гидрогеологическими условиями, особое зпачснис имеет выполнение требований С;НнП об указашШ

4 24

рабочих чертежах фундаментов значений усилий, действующих па осно-в!1\№- рчет по деформациям. Условием применения методики

тожеяия или размерах фундамента можно определить по таблицам, при-вдеппым в работе [1]. Прп этом пе требуется делать вычислений, связанных

ВС.,

с характеристиками грунтов. „ .,

В СНиП 11-15-74 [16, табл. 19] приведены тины здании, сооружении гоуптов, для которых расчет оснований может производиться по средним давлениям, без проверки осадки. При этом следует иметь в виду, что для перечислеппых в таблице грунтов и здапий нагрузка па полы должпа быть 2,0 тс/м2.

Предварительные размеры фундаментов при основании, слон!еппом горизонтальными, выдержанными по толщине слоями групта (сжимаемость которых пе возрастает па глубине двойной ширины наибольшего фундамента), а для зданий III -IV классов окопчательпые размеры допускается определять по условным расчетпы.м давлепия.м, приведеппым в СНиП 11-15-74 [16,

прил. 4].

Расчет по песущой способ пост и. Прп выполнении расчетов для скальпых груптов следует иметь в виду, что несущая способность осповапия из этих грунтов вычисляется путем умпожепия временного сопро-тпвлепия водопасыщонпых образцов скального групта на сжатие на при-ведеппую площадь фундамента. Прнведеппые пшрипа и д.липа фундамента с учетом эксцентриситетов прилогкопия равнодействующей всех нагрузок определяются по форму-лам 2.4) и (25), данным в СНиП 11-15-74 [16].

Несущая способность (устойчивость) осповапия из пескальпых грунтов определяется как предельное равновесие при сдвиге. При этом в грунте образуется поверхность скольжспия, охватывающая всю подошву фундамента, U0 которой происходит сдвиг массива грунта вместе с фупдам€пто1г сооружепия. Схема разрушения основания, применяемая в расчете, должна быть как статически, так и кинематически возможна для данного сооружепия. Формулы и указания по расчету приведены в СНиП II-15-74 [16, п. 3,75- -3.81].

Свайные фупдамепты. Расчет п проектированпе их выпол1шготся в соответствии с требованиями СНиИ II-Б.5-67 * [19] и «Рекомендациями по расчету свайных фупдаиептов в слабых грунтах» [9]. Свайные фупдамепты па многолетнемерзлых груптах проектируются в соответствии с требованиями СИиП II-Б.6-66 и в настоящей работе пе рассматриваются.

Тип фундадшпта (свайпые или обычпые па естественном осповапип) выбирают по результатам техпико-экономического сравпепия вариаптов. Как правило, применение свайпых фундаментов взамен ленточных па естественном основании бывает целесообразным при глубине заложепия фундаментов более 1,7 м от поверхности планировки, а для производствеппых зданий - При глубине заложепия отдельно стоящих фундаментов более 2,5 м. Особо целесообразны свайпые фундаменты при строительстве па слабых грунтах (пасыппых, заторфоваппых и др.), а также при высоком горизонте грунтовых вод и большой глубине промерзапия груптов.

Свайпые фундаменты состоят из ростверка и отдельных свай. Ростверком называется плитпая или массивная конструкция, объединяющая сваи к передающая па пих пагрузку от верхней части соорун{епия. Сваи подразделяются па сваи-стопки и висячие. Первые пияшим концом опираются на практически несжимаемые грунты (силы трепия групта по боковым поверхностям сваи в расчетах пе учитываются). Висячие сваи погружаются в сжимаемые групты, пагрузку на групт опи передают боковыми новорхпостями и нижними концами.

По способу погружения в групт сваи разделяют на забивные, набивпыо и винтовые. Забивные железобетоппые сваи применяются во всех груптах, позволяющих забивку или вибропогружепие спай при любых уровнях груп-

товых вод; деревянные же донускается использовать при условии валожепия голов свай ниже самого низкого уровня грунтовых вод.

Винтовые сваи применяются преимуп;ествепно для сооружений, под. вержениых действию выдергивающих нагрузок, при любых грунтах, допускающих завинчивание, за исключением текучих глинистых, а также илов и заторфованных грунтов.

Набивные сваи можпо использовать во всех типах грунтов, за исключением глинистых текучей консистенции, торфов и илов (из-за возможности разрыва бетовного ствола при извлечении инвентарных труб или растекания бетона в слабый грунт, окружающий сваю). Рекомендуется применять набивные сваи при наличии вблизи зданий или сооружений, для которых вибрации и сотрясения, сонутствуюп1ие забивке или вибропогружепию, опасны.

Основные положения по расчету. По 1-му предельному состоянию (по несущей способности) расчет конструкций свай, свай-оболочек и ростверков необходимо выполнять во всех случаях на вертикальные и I оризонтальные нагрузки по прочности материала свай и свай-оболочек, а также по несущей способности грунта основания. Расчет по 2-му предельному состоянию (по дефор.мациям) свай производится для всех грунтов, за исключением глучаев опирапия свай на круппообломочные, плотные песчаные или твердые глиинстые грунты, а также при значительных горизонталь- ных нагрузках, вызывающих существенные горизонтальные перемещения.

По 3-му предельному состоянию (по трещиностойкости) рассчитываются железобетонные элементы свайных фундаментов в случаях, оговоренных СНиП П-В.1-62 *.

Перечень нормативных документов, в соответствии с которыми определяются нагрузки, действующие ва свайные фундаменты и пх основания, приведен в СНиП II-Б.5-67 * [19, и. 4.2].

Расчет свайных фундаментов и их оспований по деформациям цроизводится иа основное сочетание нормативных нагрузок, а расчет но несущей способности - па основные, дополнительные или особые сочетания расчетных нагрузок.

Конструкции свай рассчитываются не только на усилия, передаваемые сооружением, но и иа возникающие при изготовлении, складировании и транспортировке, а также подъеме на копер.

Испытания сван. Расчетная несущая способность свай должна обязательно корректироваться по результатам контрольных испытаний пробных свай. Действующими нормативами предписываются обязательнтле контрольные динамические, а контрольные статические испытания - по угмотрепию проектной организации [19, п. 9.9]. В то же время в ряде районов го слабыми грунтами (Лепинградская, Воркутинская, Тюменская обл. и др.) местными нормативами предусматриваются обязательные статические испытания пробных свай. Они требуются также и при недостаточной освещенности грунтов площадки в материалах изысканий (когда отсутствуют скважины глубиной па 5 м больше длины свай и скважины, прорезаюгаре всю толщу слабых грунтов), а также нри рыхлых песках и глинистых грунтах с коисистенцией В > 0,6 ((9, п. 5.4).

Учитывая трудность получения необходимых данных по предваритель-яы-м изысканиям, а также сложность организации контрольных испытаний свай при дтом (особенно в неосвоенных районах), рекомендуется обязательное проведение контрольных испытаний свай как статических, так и динамических.

При проведении испытаний помимо корректировки проекта отрабатывается технология погруя{епия свай, проверяется оборудовапие для погружения.

Указания по нснытанию свай приведены в СНиП II-Б.5-67 * 119. п.п. 3.2-3.3; 6.1-6.8) н в ГОСТ 5686-69 «Сваи и сваи-оболочки. Методы полевых испытаний». В этих нормативах дана методика испытаний, указано количество испытываемых свай, перечислена необходимая контрольная доку.чентация. Однако наиболее полно вопросы испытания свай, подбора оборудования для их погруясення и методы устранения недопогружения

освещены в работе [И]. В этой работе освещены также вопросы подготовки испытаниям, проведению статических и динамических испытаний свай; подбор сваебойного оборудования; обработка результатов испытаний и реко-цендацяи по устранению причин, вызывающих зиачитольные отклонения яесущей способности свай от принятых в проекте.

Основными способами испытаний являются, как указывалось выше, динамический и статический. Статический способ - наиболее достоверный, он заключается в пзмереиии деформаций свай под увеличивающейся сту-неяя.ми нагрузкой. Наиболее распространенными являются испытания свай 0ри помощи загрузочной платформы и передачи реактивных усилий от домкратов яа анкерные сваи.

Динамический способ испытаний свай заключается в замерах числа ударов и соответствующих величин погружения свай. Замеряют, как правило, число ударов на каждый метр погружения в начале забивки и отказы (величина погружения от одного удара) на последнем метре забивки. Отказы замеряют повторно, после нормируемого отдыха, т. е. перерыва после окончания забивки и перед началом добивки. Динамические испытания помимо определения расчетного сопротивления свай уточняют параметры сваебойного оборудования.

Конструкции свай и ростверков. Забивные сваи - наиболее распространенный тип. Опи бывают железобетонными, деревянными и стальными. Железобетонные сборные сваи имеют прямоугольное и квадратное сечение, напрягаемую и яепапрягаемую арматуру. Размер стороны сечсшш сваи - 25, 30, 35 и 40 см, длина сваи (оез острия) - 4,0; 4,5 и от 5,0 до 20,0 м с градацией через 1 м. Наиболее часто применяются квадратные сваи со стороной 30 и 35 см при длине от б до 12 м.

В действующий общесоюзный каталог включены забивные сваи следующих серий:

1)1.011-1 -предназначены для фундаментов в любых сжимаемых грунтах, варианты армирования - как с напряжением, так и без напряжения;

2) 1.011-2 - служат для устройства фундаментов в песках средней плотпости, в рыхлых грунтах, в пластичных п текучих супесях, в суглинках а мягких глинах;

3) 1.011-4 - имеют круглую полость иХпредпазначены для свайпых фупда-ментов в песчаных грунтах средней плотности и в глинистых грунтах с консистенцией В = 0,25-0,5. "

Помимо железобетонных применяют деревянные сваи длиной от 5 до 25 м, толщиной от 15 до 40 см. Стыки свай по длине выполняются с металлическими накладками и штырем по оси, с плотной прйторцовкой в стыке. При изготовлении сваи обработка ствола дерева ограничивается снятием коры, заострением нижнего и обработкой верхнего конца. Заострение нижнего конца должно быть симметричным, чтобы при забивке не произошло отклопепия от вертикали. Чаще всего заострение выполняется в виде четырехгранной пирамиды длиной 1,25-1,5 диаметра сваи; кончик спиливается, иногда защищается полосовойсталью. Головку сваи защищают отразмочали-вания во время забивки обручем из полосовой стали.

Металлические сваи, как правило, изготовляют из труб полость которых после забивки заполняется бетоном. Однако если нагрузки на сваю незначительные и нет необходимости в бетонном сердечнике, полость свай может быть оставлена свободной. Так поступают, например, нри возведении сооружений для каспийских морских нефтепромыслов.

Острие трубчатой металлической сваи выполняется из листов сварным, коническим или пирамидальным. Высота конуса принимается равной 1-1,5 диаметра. Стыковка свай по высоте выполняется на сварке, с использованием заранее приваренных монтажных планок или колец (рис. 9.7).

Железобетонпый свайный ростверк проектируется в зависимости от конструкции здания или сооружения, опирающегося на пего. Ростверки Могут быть в виде одиночных, ленточных (под стоны), кустовых (под колонны или столбы) конструкций, а также плитных под «свайное поле» (под дымовые

Рис. 9.7. Мета.1лическая трубчатая свая.

трубы, сплосы, резервуары и т. п.). В ростверках фундаментов под зда1П1я в углах и пересечениях necjinnx стен обязательно должпы быть устаповлеиь! сваи. При передаче на фундамент пебольпгпх вертикальных пагрузок и при отсутствии изгибающих моментов (например, под фахверковые стойки) допускается выполнять фупдамепты из двух сваи. Размещение свай в кусте должно быть центрировано на равподействуюп1ую постоянных пагрузок.

Расстояние между осями cBaii должно быть не менее 3 диаметров при забивных и пабнвпых сваях и 2J) диаметра при мероприятиях по облегчению забивки (лидеры и т. п.). При этом (и в дальпейпюм) за d принимается диаметр круглого или сторона квадратного (или больщая сторона прямоугольного) сечения.

Глубину заложепия иодопшы ростверков назначают с учетом следующих положенин:

1) в жилых и общественных каменных зданиях при отсутствии подвала или технического подполья подонша ростверка должпа быть па 10-15 см

пия;е планировочных отметок, а Монтажные планки при наличии подвала или под-I полья ростверки под наружные

степы закладываются с отметкой g верха, равпой отметке пола подвала, а под внутренние степы - с отметкой подошвы, равпой отметке пола подвала;

2) в производственных зданиях при наличии подвала илп примыкающих к ростверку каналов, приямков и т. п. отметка верха ростверка должпа соответствовать отметке пола заглубленных участков; при отсутствии заглубленных участков верх ростверка назначается для железобетонных колопп по типовым рептепиям па отмотке -0,15, для металлических - па отметке -1 м;

3) при сильно пучипистых груптах между грунтом и подошвой ростверков (под которыми групт в процессе эксплуатации .может промерзнуть) необходимо предусмотреть зазор не менее 20 см; сохраппость этого зазора должпа быть обеспечена па все время эксплуатации здания.

Заделка сваи в ростверк выполняется, как правило, путем разбивки бетона верхней части - «головы» - сваи с заводкой в плиту ростверка распрямленных выпусков продольпон арматуры. Ростверки выполняются ире-нмуп;ествеппо монолитными железобетоппымц, с учетом требовапий по нро-октировапию обычных фуггдамептов [8].

Для ростверков под сборные железобетонные колонны - со стакапамп - конструктивные габаритные размеры определяются с учетом следующих положений:

а) размещения необходимого числа сван под подошвой;

б) расстояния от грани сваи до края ростверка пе менее 5 см;

в) минимальной долщины степок стакана 22,5 см;

г) ми1гимальной толщины ростверка пиже дпа стакана 40 см.

На рис. 9.S, а показан мополптпый ростверк под типовую сборную железобетонную колоппу сечепием 400 X 600 мм, установлеппый па четырех сваях сечепием 300 X 300 мм, а на рис. 9.8, 6 - сборпый л;олеаобетопный ростверк, установлеппый па шести сваях того же сечения. Копструкции ростверков аналогичны; правда, в ко1гструм;ию монолитного ростверка добавлены монтажные петли, а сопряжение свай с ростверком достигается прп по.мощи мополитпо!! бстоппой подушки. В подушку заделывают свая и на цементном растворе устанавливают ростверк.

На рис. 9.8, 6 показан случай, когда выдергивающие нагрузки па сп«и отсутствуют. При наличии их ростверк соединяется с монолитной плитой путем сваркп закладных деталей.

Другим вариантом сборных железобетонных ростверков являются сбоР" пыс железобетонные оголовки на каждой свае (рис! 9.9). Оголовки выставляются при подющи инвентарных металлических хомутов, которые

150,225 550 225J5Q

Бетонная подготовка

Монтажные j петли У

Цементный М \ раствор\г-I I-L

Монолитный~4,ь. /-.йг •-ili Щ -бетон чарки 20Wy

1500

Рис. 9.8. Железобетонные ростверки. а монолитный; б - сборный.