Анализ опыта применения обычных забивных свай прямоугольного сечения 30X30 см в многоэтажном каркасном строительстве показал, что вследствие малой расчетной нагрузки на такие сваи, не превышающей 50-60 Т, их не удается практически разместить под колоннами каркаса, несущими нагрузки более 600-800 Т. При конструировании таких фундаментов получается по существу сплошное свайное поле, по которому необходимо выполнить мощный ростверк (способный в ряде случаев без участия свай передавать нагрузку на грунты основания).
Для многоэтажного строительства могут применяться сваи увеличенного сечения, например 35x35 см или 40Х Х40 см, расчетная нагрузка на которые в определенных грунтовых условиях может составить 120-150 Т и, таким образом, под опорами колонн будет относительно небольшое количество свай, что позволяет получить компактный, экономичный ростверк.
Возможным решением является конструкция свай-оболочек диаметром до 2 м, используемых, в частности, в мостостроении в связи с возможностью передачи на одну такую сваю нагрузки до 500-600 Т. При этом создается возможность опирать колонну на одну сваю-оболочку. Опыт показывает, что цилиндрические оболочки диаметром до Зм и длиной до 10-12 м достаточно легко погружаются вибропогружателями в любые сжимаемые грунты (со скоростью погружения порядка 0,5 м в минуту). При больших диаметрах свай-оболочек более целесообразно несколько утолщать стенки и не извлекать грунт изнутри оболочки, т. е. оболочка будет погружаться с открытым нижним концом и по мере погружения в ее полости будет образовываться грунтовая пробка (при относительно плотном грунте). Полые круглые сваи диаметром до 0,8 м при погружении их в слабые грунты должны иметь закрытые нижние концы, так как несущая способность таких свай вдвое больше, чем свай, погружаемых с открытым концом.
Однако в гражданском строительстве в условиях городской застройки такие сваи-оболочки имеют серьезный недостаток- сильная вибрация при их погружении представляет опасность для окружающих зданий, а шум при погружении этих свай делает невозможным проживание около площадки строительства.
Перспективными типами свайных фундаментов являются набивные сваи и в первую очередь освоенные производством в московском строительстве сваи системы "Беното" (рис. 11.1). Сваи такого типа, получившие широкое распространение в зарубежном строительстве, выполняются специальной установкой, с помощью которой в грунте образовывается ствол диаметром около 100 см и в него с помощью этой же установки укладывается бетон. Процесс сооружения набивной сваи состоит из следующих операций (см. рис. 11.1): разработки и экскавации грунта с помощью ударного грейфера, крепления стенок скважины с помощью металлических обсадных труб и, наконец, укладки бетона. Расчетная нагрузка на такие сваи, опирающиеся на достаточно прочные грунты основания, может достигать 500-600 Т, т. е. под колонну многоэтажного здания высотой 16-25 этажей потребуется одна или две сваи. Применение набивных свай по сравнению с обычными забивными позволяет значительно (в 2-3 раза) сократить расход арматурной стали.
Важнейшим преимуществом такого метода устройства набивных свай является комплексная механизация и высокие темпы работ. Верхняя часть сваи армируется заранее заготовленным пространственным каркасом только на высоту 5-6 м. В верхней торцовой части сваи может быть предусмотрено в случае необходимости гнездо для опирания колонны. . Бетон для свай применяется марки 300; в зимних условиях бетон укладывают с противоморозными добавками.
Конструкция фундаментов из свай типа "Беното" применена впервые в московской практике строительства для 16-этажного каркасно-панельного жилого дома серии МГ-601, построенного на Воробьевском шоссе (рис. 11.2, а). Под колоннами каркаса, усилия на которые достигают 600 Т, выполнено по одной свае. Концы свай опираются на слой крупнозернистого песка, расположенный на глубине около 20 м от поверхности. Отдельные сваи объединены железобетонным ростверком, который имеет чисто конструктивный характер. Выбор такого решения свайных фундаментов для 16-этажного дома в данном случае вызван характером грунтов основания - залеганием материкового грунта на большой глубине, что исключило возможность применения обычных фундаментов или забивных свай.
В настоящее время мощные глубинные опоры типа "Беното" успешно применяются для целого ряда каркасных зданий с высокими нагрузками на колонны, где необходима передача этих нагрузок на плотные прочные грунты, расположенные под слабыми напластованиями. Как показали проведенные технико-экономические расчеты, использование свай "Беното" с экономической точки зрения рационально при расположении плотных грунтов, имеющих достаточно высокую несущую способность, на глубине более 10-12 м (рис. 11.3). Максимальная нагрузка, которая может быть принята для сваи "Беното" диаметром 1,18 м, не должна превышать 600 Т.
Эффективность использования таких опор можно значительно повысить, применяя сваи с опорным уширением (см. рис. 11.2,6). В связных грунтах, плотных и средней плотности, как показал опыт, применение свай с опорным уширением позволяет полностью использовать несущую способность прочных ненарушенных грунтов, расположенных на значительной глубине. По форме нижняя часть сваи представляет собой усеченный конус; его образующая наклонена под углом ф к горизонтали. Угол ф выбирается с таким расчетом, чтобы опорное уширение было достаточно прочным без армирования (принимается ф>45°). Установка разрабатывает полость по форме фундамента диаметром до 2 м, которая после удаления грунта заполняется бетоном. Расчетная нагрузка на такую сваю может достигать 1000 Т.
Сваи типа "Беното" намечено в достаточно широких масштабах применять в московском строительстве.
Особенность статической работы таких опор заключается в передаче ими давления на грунт, сохраняющий свою естественную структуру, причем давление передается на большой глубине в условиях, исключающих возможность выпирания грунта из-под подошвы опоры.
При расчете несущей способности набивных свай большого диаметра по СНиП Н-Б.1-62 и СН 200-62 нагрузки на сваи получаются сильно заниженными, так как нормы не учитывают специфических условий работы глубоких опор, в частности оставляют нераскрытыми значительные резервы сопротивления по боковой поверхности сваи в связи с ненарушенной структурой грунта (что совершенно исключается при забивных сваях). За рубежом разработаны инженерные методы расчета, дающие проектировщикам возможность допускать на глубине опоры значительно большие нагрузки (в 2,5-3 раза), чем разрешают наши нормы. Однако, как показывают испытания свай, существующие методы расчета несущей способности глубоких опор как у нас, так и за рубежом дают большие запасы прочности.
Для определения несущей способности набивных свай необходимы данные о плотности грунтов ниже концов свай. что можно определить методом статического зондирования грунтов.
