Погружение свай во влажные и водонасыщенные песчано-глинистые грунты.

Явления в грунтах оснований, происходящие при возведении свайных фундаментов

1.В результате погружения забивных или набивных свай происходит боковое отдавливание грунта; грунт частично уплотняется за счет фильтрационной консолидации, частично перемещается в сторону свободной поверхности (вверх). В результате происходит незначительное поднятие дна котлована в пределах свайного поля. При этом размеры свайного поля несколько больше, чем расстояние между рядами свай (Рис.1). Подобные явления характерны для песков рыхлых и средней плотности и песчано-глинистых грунтов маловлажных. Здесь механические процессы преобладают над фильтрационной консолидацией.

Уплотнение грунтов в этом случае носит позитивный характер и приводит к повышению несущей способности грунтов основания.

Погружение свай во влажные и водонасыщенные песчано-глинистые грунты.

Преобладает фильтрационная консолидация. Уплотнение происходит за счет отжатия поровой воды, причем медленно. В процессе погружения свай уплотнение вокруг нее незначительно. Это происходит за счет отжатия пор воды вверх по стволу сваи. Основная зона деформаций находится на некотором расстоянии, зависящем от физико-механических свойств грунта. В этой зоне происходит смещение частиц грунта в стороны и вверх. Данные деформации растянуты во времени (реологические процессы) и приводят к частичному поднятию дна котлована (как и в первом случае)

Частичное поднятие дна котлована приводит к поднятию ранее забитых свай, и следует добивание свай.

Отличие от первого случая заключается в том, что во влажных песчано-глинистых грунтах происходит нарушение природной структуры грунта. Формируются зоны микросдвигов. Это приводит к снижению несущей способности грунтов межсвайного пространства. К снижению несущей способности грунтов приводят и динамические воздействия на грунты.

Отжатие воды из пор грунта приводит к своеобразному «смазыванию» боковой поверхности свай и снижению трения по боковой поверхности, соответственно следует снижение несущей способности свайного фундамента.

Наиболее ярко это проявляется в увеличении глубины погружения сваи от 1 удара молота или за 1 минуту работы вибропогружателя.

Подобные явления заставляют задуматься над способами их нейтрализации. На практике вопрос решается очень просто: сваям до их загрузки предоставляется «отдых». За время «отдыха» происходит релаксация напряжений в уплотненных грунтах, восстанавливается их структура, вода с контакта «свая-грунт» отфильтровывается во вмещающие грунты, следовательно повышается несущая способность грунтов межсвайного пространства, восстановление несущей способности свай и свайных фундаментов в целом.

Продолжительность «отдыха»:

- супеси, пески – 1 неделя;

- суглинки – 2 недели;

- глины >3 недель.

Для первого случая сопротивление свай погружению с глубиной растет, «отдых» практически не влияет на несущую способность свай

Другой процесс:

погружение свай в водонасыщенные грунты (песчаные) рекомендуется производить вибрированием. При этом происходит виброуплотнение песков, следовательно, повышается их несущая способность.

Изложенное относится к забивным сваям (погружение без выемки грунта). При изготовлении, например, буронабивных и буроинъекционных свай подобные процессы не наблюдаются, поскольку отсутствует уплотнение грунта по боковым поверхностям свай. На практике это частично компенсируется трамбовкой набивных и опрессовкой буроинъекционных свай. В ряде случаев применяются направленные взрывы (в зоне острия).