Работа свай в кусте.

Сваи трения передают усилия на грунты основания через боковую поверхность и нижний конец. В зависимости от соотношения этих усилий эпюра вертикальных напряжений, возникающих в горизонтальной плоскости, проходящей через нижний конец сваи, будет иметь различное очертание. Приближенно такую объемную эпюру можно представить в форме конуса, который проецируется на вертикальную плоскость в виде треугольника (рис. 11.17,д.). Под действием этой нагрузки в основании ниже указанной плоскости будут развиваться деформации грунтов.

При загрузке свайного куста конусообразные объемные эпюры пересекаются, и при некотором расстоянии а между осями свай суммарная эпюра напряжений в плоскости их нижних концов может быть представлена в разрезе в виде сложной фигуры (рис. 11.17,6), у которой максимальное напряжение существенно превышает напряжение, возникающее при загрузке одиночной сваи. Вследствие большей площади загружения в плоскости нижних концов свай в кусте и большей интенсивности давления следует ожидать большую осадку свайного куста по сравнению с осадкой одиночной сваи. В связи с этим максимальное сближение свай в кусте ограничивают, принимая расстояние между осями а не менее 3d (здесь d— диаметр свай). Однако и при а = 3d наблюдаются значительно большие осадки, чем при загрузке одиночной сваи.

По этой причине некоторые специалисты считают, что несущая способность свай в кусте меньше, чем одиночных. Это, в принципе, неверно, так как несущая способность сваи зависит от прочности — устойчивости грунтов, окружающих сваю, а не от деформации уплотнения грунтов в основании.

Давление, передаваемое нижним концом одиночной сваи в начале загружения, будет вызывать только упругие деформации грунта; по мере увеличения давления под сваей появится зона уплотнения, при некотором значении давления под сваей возникнет зона пластических деформаций, в которой грунт будет находиться в предельном равновесии. Зона пластических деформаций станет передавать давление от сваи как вниз, так и в стороны. В этом случае в основании одиночной сваи следует различать три зоны (рис. 11.18): зону предельного равновесия (пластических деформаций) 1, зону уплотнения грунта 2, вону упругих деформаций 3.

При сравнительно частом размещении свай в кустах развитие зон пластических деформаций ограничивается из-за возникновения в грунте напряженного состояния от загрузки соседних свай. По этой причине устойчивость грунтов под свайным кустом, как правило, существенно выше, чем под одиночными сваями. Однако осадка свайного куста вследствие большого объема грунта, подвергающегося уплотнению в его основании, превышает осадку одиночных свай при той же нагрузке на каждую сваю. Учитывая повышение устойчивости грунтов под свайным кустом, некоторые исследователи считают возможным уменьшать число свай в кусте, размещая их на большем расстоянии друг от друга.

При устройстве свайных кустов с низким свайным ростверком часто возникает желание учесть работу ростверка, пере* дающего часть давления на грунт межсвайного пространства по своей подошве. Такой учет возможен, когда под подошвой ростверка залегает относительно хороший грунт и в пределах длины свай нет слоев снльносжимаемых грунтов. Кроме того, необходимо помнить, что учет сжимаемости грунтов межсвайного пространства приводит к уменьшению значения трения свай о грунт, так как последний перемещается вместе са сваями вниз. При учете работы межсвайного пространства под ростверком свайные фундаменты проектируют по второй группе предельных состояний (по деформациям).

Для выяснения особенностей работы грунта основания свайного куста сопоставим ее с работой естественного основания под обычными фундаментами. На рис. 11.19 приведены линии равных вертикальных напряжений под узким (а) и широким (б) свайными фундаментами (правые части схем). В левых частях схем показаны аналогичные линии при отсутствии свай и той же ширине фундамента. Применение свай при узких фундаментах позволяет заглубить напряженную зону. В таком случае даже при однородных грунтах осадки существенно уменьшаются благодаря исключению осадок разуплотнения и возможного расструктуривания при отрывке котлована, а также вследствие того, что однородные грунты на глубине обладают, как правило, меньшей сжимаемостью.

Рассмотрение рис. 11.19,6 приводит к заключению, что при широких фундаментах применение висячих свай не позволяет существенно заглубить напряженную зону. В то же время про-1 резать всю толщу слабых грунтов часто затруднительно.

Изложенное свидетельствует, что во многих случаях целесообразно применять сваи большей длины. К окончательному суждению о рациональности того или иного, решения приходят на основе технико-экономического сравнения вариантов.