ПРЕИМУЩЕСТВА И ОСОБЕННОСТИ ПЛИТНО-СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА

В настоящее время активно развивается высотное строительство, которое характеризуется значительными нагрузками на фундамент. При этом существует недостаток в площадях для строительства, поэтому зачастую строительство ведется на «слабых грунтах, в стесненных городских условиях с плотным примыканием к уже существующим фундаментам.

Решением данных проблем является плитно-свайный фундамент (ПСФ), современный экономичный и технический продуктивный вид фундамента. ПСФ представляет собой совокупность монолитной плиты с различными типами свай (свайное поле, куст, лента либо одиночные сваи).

Главной особенностью данного фундамента является не сам факт наличия двух данных составляющих, а то, что обе эти составляющие – плита и сваи, являются несущими элементами. Все это позволяет обеспечить непосредственную передачу нагрузок от надфундаментной конструкции на грунт основания (плита - подошвой, а сваи – боковой поверхностью и нижним концом).

Рисунок 1. Плитно-свайный фундамент, общий вид

Рассмотрим основные случаи применения плитно-свайных фундаментов.

Слабые и насыпные грунты

Так как существует проблема дефицита «сильных» грунтов, приходится разрабатывать новые способы устройства фундаментов на слабых и насыпных грунтах.

Среди расчетных требований наиболее важными являются параметры:

а) ограничение величины общей (средней) осадки:

S*≤S_ult                                                  (1)

где S*- средняя расчетная осадка; S_ult – предельно допускаемая нормами средняя осадка;

б) для насыпных грунтов – ограничение давления по подошве:

                                              Р*≤R                                                     (2)

где Р*- среднее давление на основание; R- расчетное сопротивление насыпного грунта, устанавливаемое приложением Д, СП 22.13330.2016.

Для соблюдения требуемых условий, на несущих участках с наибольшим давлением, по всей площади плиты устанавливают подкрепляющие сваи. Вид и количество свай определяют из расчета и распределения нагрузки, которую должны воспринять сваи.

Для выполнения первого условия на каждом расчетном участке формируется свайный куст, несущая способность которого рассчитывается по формуле:

(3)

где N_i – полная нагрузка на рассматриваемом расчетном участке.

Здесь коэффициент К_а≈0,8 необходим для того чтобы учесть примерное уменьшение опорной площади плиты при появлении свайного участка (грузовой площади сваи).

Для выполнения второго условия на каждом расчетном участке формируется свайный куст, несущая способность которого рассчитывается по формуле:

                                            (4)

где А_i – грузовая площадь участка.

Неравномерная сжимаемость основания

Зачастую структура основания неоднородна, при неравномерном распределении скального грунта на строительной площадке возможна неравномерная осадка. А в случае, если скальный грунт вообще отсутствует, применение свай-стоек недопустимо. В таком случае сваи будут подкреплять плиту, выравнивать её неравномерные осадки (рисунок 2).

Рисунок 2. Подкрепляющие сваи при выравнивании неравномерных осадок плитного фундамента

Тогда для каждого расчетного участка плиты на сжимаемо грунте определяется допускаемая («желаемая») осадка S_i,a , совокупность значений которой по всем участкам обеспечивает удовлетворение требований Норм по неравномерности деформаций.

Для получения такой осадки, необходимо чтобы величина суммарного отпора грунта Ni,req, кН, под подошвой плиты на участке была снижена до значения:

                                       (5)

где С_z,i – коэффициент постели естественного основания участка.

Разница ∆Ni= Ni -Ni,req , где Ni- полная нагрузка на участок, которую воспринимают подкрепляющие сваи. Следовательно, расчетная несущая способность куста свай Фi, должна удовлетворять условию:

Фi=∆Ni.

Примыкание к фундаментам существующих зданий

В условия плотной застройки, существует необходимость устройства плитного фундамента, который примыкает к уже существующему зданию. В этом случае, чтобы не повредить существующий фундамент, плитный фундамент необходимо опереть на буронабивные сваи (рисунок 3).  С помощью свай-стоек полностью можно исключить повреждение существующего фундамента. Чтобы выровнять осадки плиты, также необходимо устроить дополнительные подкрепляющие сваи, это сделает осадку плиты равномерной (рисунок 3а).  Желаемую осадку  определяют по ранее описанному методу.

а) б)

Рисунок3. Примыкание плитного фундамента к существующему фундаменту: а) применение свай-стоек; б) консольный вариант примыкания

Рассмотрим консольный вариант примыкания, когда сваи-стойки применить нельзя (рисунок 3б). В этом случае ряд из висячих буронабивных свай устраивается со смещением внутрь относительно стены (ряда колонн). При этом, если устроить под подошвой деформативную подкладку, можно снять отпор грунта по подошве на краевой полосе между сваями и краем плиты. За счет такой подкладки, зона придачи нагрузки смещается от существующего фундамента и снижает уровень воздействия на него. Ряд висячих свай повышают несущую способность и снижают деформативность основания, где значительно сконцентрированы усилия. Подкрепляющие сваи рассчитываются по предыдущим пунктам.

Возможно и применение свай с антифрикционной оболочкой, то есть с искусственным зазором между сваей и скважиной в верхней части, который заполняют легко деформируемым материалом. В таком случае можно убрать консольный участок плиты и снять сопротивление(трение) грунта по боковой поверхности, что позволит минимизировать воздействии на близкорасположенное сооружение.

Метод «отложенного решения»

Еще эффективно можно применять плитно-свайные фундаменты в методе «отложенного решения». Этот метод связан с управление параметрами фундамента в процессе строительства, из-за отсутствия необходимой информации о строении и свойствах грунтового основания, прямо в процессе строительства принимаются решения об установке подкрепляющих свай.

Первоначально устраивается плитный фундамент, с установкой в нем отверстий в виде гильз. Когда выявлена возможность осадки, через существующие отверстия устанавливают буроинъецированные сваи. Таким образом плитный фундамент становится плитно-свайным.

Таким образом, данный метод не широко распространен и не часто используется, но дает толчок в развитии фундаментостроения.

Список литературы:

1. Плитно-свайные фундаменты, применение и перспективы. URL: http://www.uralnias.ru/psf2.html (дата обращения: 18.12.2017);
2. СП 22.13330.2016 "Основания зданий и сооружений". URL: https://dwg.ru/dnl/14269 (дата обращения: 16.12.2017);
3. Патент РФ №2301303, 20.06.2007. Лушников Владимир Вениаминович (RU), Оржеховский Юрий Рувимович (RU), Сметанин Максим Викторович (RU), Ярдяков Артем Сергеевич (RU). Плитно-свайный фундамент.