ОДМ 218.2.066-2016. Отраслевой дорожный методический документ. Методические рекомендации по использованию анкерных свай и микросвай в составе мероприятий инженерной защиты автомобильных дорог

(издан на основании Распоряжения Росавтодора от 03.08.2016 № 1516-р)

Издан на основании Распоряжения Федерального дорожного агентства от 3 августа 2016 г. № 1516-р

ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ АНКЕРНЫХ СВАЙ И МИКРОСВАЙ В СОСТАВЕ МЕРОПРИЯТИЙ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

ОДМ 218.2.066-2016

ОКС 93.080.99

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН обществом с ограниченной ответственностью «НТЦ ГеоПроект» (ООО «НТЦ ГеоПроект»).

Коллектив авторов: д-р техн. наук, проф. С.И. Маций (руководитель работ), канд. техн. наук, доц. Ф.Н. Деревенец, канд. техн. наук, доц. А.К. Рябухин, канд. техн. наук Н.Н. Любарский, канд. техн. наук Е.В. Федоренко, инж. В.А. Лесной, инж. В.Ю. Тимошенко.

2 ВНЕСЕН Управлением научно-технических исследований и информационного обеспечения, Управлением строительства и эксплуатации автомобильных дорог Федерального дорожного агентства.

3 ИЗДАН на основании распоряжения Федерального дорожного агентства от 03.08.2016 № 1516-р.

4 ИМЕЕТ РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ.

1 Область применения

1.1 Настоящий отраслевой дорожный методический документ (далее — методический документ) разработан в целях обеспечения нормативной базы рекомендациями по использованию анкерных свай и микросвай в составе мероприятий инженерной защиты автомобильных дорог.

1.2 В методическом документе перечислены основные требования к исходным данным для проектирования, приведены указания по выбору конструктивных решений, условиям применения, положения по проектированию и методике расчета анкерных свой и микросвай, порядок проведения их испытаний и геотехнического мониторинга.

1.3 Данный методический документ предназначен для использования при выполнении проектно-изыскательских работ, строительстве и эксплуатации анкерных свай и микросвай в составе мероприятий инженерной защиты автомобильных дорог.

2 Нормативные ссылки

В настоящем методическом документе использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 9.014-78 Единая система защиты от коррозии и старения. Временная противокоррозионная защита изделий. Общие требования

ГОСТ 9.301-86 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Общие требования

ГОСТ 9.303-84 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Общие требования к выбору

ГОСТ 9.304-87 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия газотермические. Общие требования и методы контроля

ГОСТ 9.305-84 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Операции технологических процессов получений покрытий

ГОСТ 9.307-89 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия цинковые горячие. Общие требования и методы контроля.

ГОСТ 9.602-2016 Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии

ГОСТ 380-2005 Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки

ГОСТ 3282-74 Проволока стальная низкоуглеродистая общего назначения. Технические условия

ГОСТ 5632-2014 Легированные нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки

ГОСТ 5781-82 Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций. Технические условия

ГОСТ 6727-80 Проволока из низкоуглеродистой стали холоднотянутая для армирования железобетонных конструкций. Технические условия

ГОСТ 8239-89 Двутавры стальные горячекатаные. Сортамент

ГОСТ 8240-97 Швеллеры стальные горячекатаные. Сортамент

ГОСТ 8731-74 Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Технические требования

ГОСТ 8734-75 Трубы стальные бесшовные холоднодеформированные. Сортамент

ГОСТ 10178-85 Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия

ГОСТ 10704-91 Трубы стальные электросварные прямошовные. Сортамент

ГОСТ 10884-94 Сталь арматурная термомеханически упрочненная для железобетонных конструкций. Технические условия

ГОСТ 14098-2014 Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций. Типы, конструкции и размеры

ГОСТ 18599-2001 Трубы напорные из полиэтилена. Технические условия

ГОСТ 19912-2012 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием

ГОСТ 23278-2014 Грунты. Методы полевых испытаний проницаемости

ГОСТ 23732-2011 Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия

ГОСТ 24846-2012 Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений

ГОСТ 26020-83 Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок. Сортамент

ГОСТ 28302-89 Покрытия газотермические защитные из цинка и алюминия металлических конструкций. Общие требования к типовому технологическому процессу

ГОСТ 31384-2017 Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Общие технические требования

ГОСТ 31937-2011 Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния

ГОСТ 31938-2012 Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций. Общие технические условия

СТБ EN 1536-2009 Выполнение специальных геотехнических работ. Буровые сваи

СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия (актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*)

СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений (актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*)

СП 24.13330.2011 Свайные фундаменты (актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85)

СП 28.13330.2017 Защита строительных конструкций от коррозии (актуализированная редакция СНиП 2.03.11-85)

СП 34.13330.2012 Автомобильные дороги (актуализированная редакция СНиП 2.05.02-85*)

СП 45.13330.2017 Земляные сооружения, основания и фундаменты (актуализированная редакция СНиП 3.02.01-87)

СП 47.13330.2016 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения (актуализированная редакция СНиП 11-02-96)

СП 48.13330.2011 Организация строительства (актуализированная редакция СНиП 12-01-2004)

СП 70.13330.2012 Несущие и ограждающие конструкции (актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87)

СП 116.13330.2012 Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения (актуализированная редакция СНиП 22-02-2003)

СП 11-102-97 Инженерно-экологические изыскания для строительства

СП 11-103-97 Инженерно-гидрометеорологические изыскания для строительства

СП 11-104-97 Инженерно-геодезические изыскания для строительства

СП 11-105-97 Инженерно-гидрометеорологические изыскания для строительства. Часть I. Общие правила производства работ

СП 11-105-97 Инженерно-гидрометеорологические изыскания для строительства. Часть II. Правила производства работ в районах развития опасных геологических и инженерно-геологических процессов

СП 11-105-97 Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть VI. Правила производства геофизических исследований

СП 12-136-2002 Решения по охране труда и промышленной безопасности в проектах организации строительства и проектах производства работ

3 Термины и определения

В настоящем методическом документе применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 инженерная защита автомобильных дорог: Комплекс сооружений и мероприятий, направленных на предупреждение отрицательного воздействия опасных геологических и инженерно-геологических процессов на территорию, здания и сооружения, а также защиту от их последствий.

3.2 коэффициент надежности по материалу (грунту): Коэффициент, учитывающий возможное неблагоприятное отклонение характеристик материала (грунта) от их нормативных значений.

3.3 коэффициент устойчивости (запаса устойчивости): Числовая величина, отражающая степень устойчивости склона. Если коэффициент больше единицы, склон (откос) считается устойчивым. Величина коэффициента меньше единицы соответствует нарушению устойчивого состояния склона и наступлению оползневой стадии. Коэффициент, приблизительно равный единице, означает состояние предельного равновесия грунтового массива, как правило, предшествующее оползневой стадии.

3.4 нормативный коэффициент устойчивости (требуемый, допустимый): Минимально допустимый коэффициент устойчивости склона (откоса) с учетом всех возможных погрешностей исходных данных и применяемых методов расчета устойчивости.

3.5 откос: Вертикальный или крутонаклонный участок поверхности земли, сформированный в результате инженерно-хозяйственной деятельности человека.

3.6 склон: Наклонный участок поверхности земли, сформированный в результате действия рельефообразующих процессов.

3.7 устойчивость склона (откоса): Способность склона (откоса) сохранять свой профиль в течение длительного времени.

4 Общие положения

4.1 В процессе инженерных изысканий, строительства и эксплуатации сооружений с использованием анкерных свай и микросвай следует руководствоваться указаниями соответствующих разделов норм, сводов правил, инструкций и иных действующих нормативных документов, а также требованиями настоящего методического документа.

4.2 Ввиду компактности оборудования для устройства анкерных свай и микросвай, их применение особенно рекомендуется при производстве работ в стесненных условиях плотной городской застройки, на горных и труднодоступных участках инженерной защиты автомобильных дорог.

4.3 Устройство анкерных свай и микросвай допускается во всех видах песчаных, глинистых и скальных грунтов, за исключением рыхлых песков (с плотностью сухого грунта менее 16,5 кН/м3 и коэффициентом пористости более 0,75), торфов, илов и глин текучей консистенции (с сопротивлением сдвигу менее 10 кПа), просадочных, набухающих, органоминеральных и органических грунтов.

Примечание - Для конкретных гидрогеологических условий возможность и целесообразность применения анкерных свай и микросвай определяется по результатам пробных испытаний.

4.4 В условиях слабых, сильно набухающих, а также трещиноватых скальных грунтов в основании анкерные сваи и микросваи могут применяться в комплексе с использованием искусственного закрепления таких грунтов (уплотнением, цементацией, химическим закреплением и др.).

4.5 Процессы строительства и эксплуатация сооружений инженерной защиты с применением анкерных свай и микросвай должны сопровождаться выполнением геотехнического мониторинга в соответствии с рекомендациями раздела 10.

5 Требования к исходным данным для расчета и проектирования анкерных свай и микросвай

5.1 Исходные данные должны включать все необходимые сведения о состоянии склона или откоса для проектирования эффективной защиты автомобильной дороги от влияния на нее опасных инженерно-геологических процессов. Необходимые сведения для проектирования определяются по результатам выполнения комплекса инженерных изысканий (геодезических, геологических, гидрометеорологических, экологических).

5.2 Инженерные изыскания для расчета и проектирования анкерных свай и микросвай должны проводиться в соответствии с положениями СП 24.13330.2011, СП 47.13330.2016, СП 11-102-97, СП 11-103-97, СП 11-104-97, СП 11-105-97 (части I, II, VI).

5.3 Основной целью выполнения инженерных изысканий является анализ фактической геологической ситуации на прилегающих к автомобильной дороге склонах и откосах с установлением необходимых параметров состояния грунтов (физических и механических свойств, коэффициента устойчивости и т.д.).

5.4 Задачами инженерных изысканий являются сбор необходимых параметров для проектирования, определение условий строительства и эксплуатации, обоснование принятых технических решений для обеспечения устойчивости прилегающих к автомобильной дороге склонов и откосов.

5.5 Границы производства инженерных изысканий устанавливаются по материалам рекогносцировочных обследований и уточняются при последующих исследованиях. Также рекогносцировочные обследования рекомендуется выполнять для прилегающих к защищаемой автомобильной дороге участков.

5.6 Состав, методы и объем работ по инженерным изысканиям определяются в соответствии с техническим заданием заказчика и зависят от уровня ответственности мероприятий инженерной защиты и сложности инженерно-геологических условий. Окончательный состав и объем работ уточняются после подписания договора, сбора и обработки материалов изысканий и исследований прошлых лет и могут корректироваться в случае выявления в процессе инженерных изысканий непредвиденных сложных или опасных природных и техногенных условий, которые могут оказать неблагоприятное влияние на строительство и эксплуатацию сооружений.

5.7 В районах развития склоновых процессов в рамках инженерных изысканий в соответствии с СП 47.13330.2016 производится анализ устойчивости склонов и откосов автомобильных дорог с целью выявления неустойчивых участков. Расчеты устойчивости целесообразно выполнять согласно рекомендациям [1, 2, 3] общепринятыми методами теории предельного равновесия с разбиением призмы оползания на отсеки (методы Моргенштерна — Прайса, Шахунянца, Бишопа и др.), а также методом конечных элементов с использованием метода снижения прочностных характеристик и упругопластической модели грунтов. Для участков с коэффициентом устойчивости меньше нормативного значения делается прогноз состояния откоса или склона в зависимости от изменения техногенных и природных условий, а также рассматриваются варианты мероприятий по усилению и стабилизации.

5.8 Инженерно-геодезические изыскания следует выполнять в соответствии с требованиями СП 11-104-97 для получения топографо-геодезических планов и поперечных профилей исследуемого участка, как правило, в масштабах от 1:500 до 1:2000.

5.9 Инженерно-геологические изыскания должны выполняться в соответствии с положениями СП 47.13330.2016, СП 11-105-97 (часть 1) в объеме работ для подземных сооружений с учетом возможного расположения части длины анкерных свай и микросвай за пределами границ сооружений.

5.10 При инженерно-геологических изысканиях горные выработки рекомендуется располагать в границах проектируемого сооружения, а при одинаковых грунтовых условиях не далее 5 м от нее.

Глубина инженерно-геологических выработок должна быть не менее чем на 5 м ниже проектируемой глубины заложения нижних концов микросвай при их рядовом расположении и нагрузках на куст микросвай до 3 МН и на 10 м ниже — при микросвайных полях размером до 10 x 10 м и нагрузках на куст более 3 МН. При микросвайных полях размером более 10 x 10 м глубина выработок должна превышать предполагаемое заглубление микросвай не менее чем на глубину сжимаемой толщи, но не менее половины ширины микросвайного поля и не менее чем на 15 м.

При наличии на строительной площадке слоев грунтов со специфическими свойствами (просадочных, набухающих, слабых глинистых, органоминеральных, органических, техногенных и рыхлых песков) глубину выработок устанавливают с учетом необходимости их проходки на всю толщу слоя для определения глубины залегания подстилающих прочных грунтов и их характеристик.

5.11 При применении анкерных свай и микросвай для усиления реконструируемых сооружений инженерной защиты при инженерно-геологических изысканиях дополнительно должны быть выполнены работы по обследованию оснований фундаментов и инструментальные геодезические наблюдения за перемещениями конструкций зданий и сооружений.

5.12 Обследование оснований фундаментов и состояния фундаментных конструкций производят путем проходки шурфов с отбором монолитов грунтов непосредственно из-под подошвы фундаментов и стенок шурфа. Ниже глубины шурфов инженерно-геологическое строение, гидрогеологические условия и свойства грунтов должны быть исследованы бурением и зондированием (статическим, динамическим), при этом буровые скважины и точки зондирования размещают по периметру здания или сооружения на расстоянии не более 5 м от них.

5.13 Обязательным условием при инженерно-геологических изысканиях для проектирования анкерных свай и микросвай является проведение статического и динамического зондирования грунтов.

5.14 Статическое и динамическое зондирование грунтов выполняется в целях:

• выделения инженерно-геологических элементов (толщины слоев и линз, границ распространения грунтов различных видов и разновидностей);
• оценки пространственной изменчивости состава, состояния и свойств грунтов;
• определения глубины залегания кровли скальных, крупнообломочных и мерзлых грунтов;
• количественной оценки характеристик физико-механических свойств грунтов (плотности, модуля деформации, угла внутреннего трения и сцепления грунтов и др.);
• определения степени уплотнения и упрочнения грунтов во времени и пространстве;
• оценки возможности забивки микросвай и установления глубины их погружения;
• определения сопротивления грунта под нижним концом микросвай и сопротивления грунта сдвигу по боковой поверхности анкерных свай и микросвай;
• выбора мест расположения опытных площадок и глубины проведения полевых испытаний, а также мест отбора образцов грунтов для лабораторных испытаний;
• контроля качества геотехнических работ.

5.15 При статическом зондировании осуществляется непрерывное вдавливание зонда в грунт, а при динамическом зондировании — непрерывная забивка или вибропогружение.

5.16 Точки зондирования рекомендуется располагать в непосредственной близости от горных выработок (на расстоянии 1,5 — 2,5 м).

5.17 При статическом зондировании по данным измерения сопротивления грунта под наконечником и на боковой поверхности зонда определяют:

• удельное сопротивление грунта под наконечником (конусом) зонда;
• общее сопротивление грунта на боковой поверхности (для механического зонда);
• удельное сопротивление грунта на участке боковой поверхности (муфте трения) зонда (для электрического зонда).

5.18 При динамическом зондировании измеряют:

• глубину погружения зонда от определенного числа ударов молота (залога) при ударном зондировании;
• скорость погружения зонда при ударно-вибрационном зондировании.

5.19 Подробные сведения по методике проведения статического и динамического зондирования, применяемому оборудованию и принципам обработки результатов испытаний представлены в ГОСТ 19912-2012.

5.20 Инженерно-гидрометеорологические изыскания следует выполнять согласно требованиям СП 11-103-97 для определения гидрогеологического состояния участка изысканий, климатических условий, метеорологических характеристик, а также влияния строительства на указанные характеристики.

5.21 Инженерно-экологические изыскания проводятся в соответствии с требованиями СП 11-102-97 с целью получения исходных данных для оценки воздействия на окружающую среду, предотвращения или снижения неблагоприятных последствий строительства.

5.22 Результаты инженерных изысканий должны быть достоверными и достаточными для обоснования конструктивных решений, содержать прогноз изменения инженерно-геологических, гидрологических и экологических условий.

6 Конструктивно-технологические решения по применению анкерных свай и микросвай

6.1 Условия применения анкерных свай и микросвай

6.1.1 В сравнении с другими методами геотехнического строительства и реконструкции конструкции из анкерных свай и микросвай обладают следующими преимуществами:

• технологичностью и высокими темпами устройства;
• применимостью устройства в сложных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях (в слабых и водонасыщенных грунтах, с твердыми включениями, в условиях сложного переслаивания скальных пород существенно различной прочности и т.д.);
• мобильностью и компактностью строительного оборудования;
• относительно малым весом и компактностью анкерных свай и микросвай;
• возможностью устройства с использованием ручного инструмента (диаметром до 30 — 40 мм и длиной до 6 м);
• возможностью выполнения в стесненных условиях и на труднодоступных площадках строительства без остановки технологических процессов защищаемого объекта;
• экологичностью процесса строительства за счет снижения ударных, вибрационных и динамических воздействий при вращательном бурении скважин малого диаметра;
• возможностью бурения сквозь бетонные и железобетонные конструкции без повреждения усиливаемой конструкции вокруг отверстия;
• возможностью закрепления оголовочной части анкерных свай или микросвай непосредственно на усиливаемой конструкции;
• отсутствием необходимости устройства дополнительных объединяющих и распределительных поясов и ростверков;
• возможностью устройства под произвольным наклоном.

6.1.2 Объектом применения конструкций из анкерных свай и микросвай могут быть существующие и вновь проектируемые объекты:

• земляное полотно автомобильной дороги;
• сооружения инженерной защиты на естественном и свайном основании (подпорные стены, свайные удерживающие сооружения и т.д.).

6.1.3 Анкерные сваи и микросваи целесообразно использовать для решения следующих геотехнических задач:

• увеличения прочности и устойчивости сооружений и их оснований;
• ограничения, снижения и выравнивания деформаций сооружений;
• строительства и реконструкции инженерной защиты в стесненных и труднодоступных условиях (плотной городской застройки, удаленных и узких участках автомобильных дорог, на крутых горных склонах, без возможности подъезда крупной строительной техники и (или) временной остановки или ограничения автомобильного движения и т.д.).

6.1.4 Возможные варианты использования конструкций из анкерных свай и микросвай приведены ниже.

g В качестве дополнительного конструктивного мероприятия:

• анкерное крепление удерживающих сооружений, а также ограждающих конструкций строительных выемок;
• подкосное крепление наклонными опорными микросваями существующих удерживающих сооружений на свайном основании;
• крепление вертикальными и наклонными опорными микросваями фундаментов подпорных стен на естественном основании;
• анкерное крепление заглубленных транспортных сооружений от всплытия в условиях высоких уровней подземных вод;
• увеличение внутренней устойчивости подпорных стен из массивных бетонных блоков посредством сквозного армирования микросваями;
• повышение несущей способности свайных удерживающих сооружений на продавливание грунта между сваями;
• увеличение устойчивости грунта нижележащего склона наклонными анкерными сваями;
• анкерное крепление противоэрозионных и противообвальных конструкций на грунтовых и скальных склонах и т.д.

g В качестве самостоятельных сооружений:

• свайные и свайно-анкерные противооползневые удерживающие конструкции из анкерных свай и микросвай;
• свайные и свайно-анкерные ограждающие конструкции из анкерных свай и микросвай для крепления временных строительных выемок;
• анкерное крепление оползневых грунтов с использованием поверхностных упорных конструкций (плитных, балочных и решетчатых);
• анкерное крепление оползнеопасных и обвалоопасных массивов, а также отдельностей скальных пород;
• разделительные стены между существующими и вновь возводимыми (или реконструируемыми) сооружениями.

6.1.5 Примеры возможных вариантов конструктивных решений с применением анкерных свай и микросвай приведены на рисунках 1 и 2.

а — анкерное крепление удерживающих сооружений; б — усиление удерживающих сооружений опорными и подкосными микросваями; в — анкерное крепление транспортных сооружений от всплытия; г — усиление сборных подпорных стен; д — анкерное крепление грунтов склона; е — усиление свайного поля от продавливания грунта; 1 — защищаемый объект; 2 — усиливаемое удерживающее сооружение; 3 — микросвая крепления; 4 — оползневой массив

Рисунок 1 — Примеры применения анкерных свай и микросвай в качестве дополнительного конструктивного мероприятия

а — временное удерживающее сооружение из микросвай; б — свайно-анкерное сооружение; в — анкерное противооползневое сооружение; г — скальное противообвальное сооружение; 1 — защищаемый объект; 2 — усиливаемое удерживающее сооружение; 3 — микросвая; 4 — оползневой (обвалоопасный) скальный массив

Рисунок 2 — Примеры применения анкерных свай и микросвай в качестве самостоятельных сооружений

6.2 Классификация анкерных свай и микросвай

6.2.1 Анкерные сваи классифицируются по следующим признакам:

• по сроку службы: постоянные и временные (до двух лет);
• наличию предварительного натяжения: без предварительного натяжения и напрягаемые (тяга которых закреплена на конструкции с предварительным натяжением более 10% расчетной нагрузки).

6.2.2 Микросваи в свою очередь классифицируются:

• по направлению скважины в пространстве: вертикальные, наклонные и горизонтальные;
• характеру работы: опорные, воспринимающие преимущественно нагрузки на вдавливание в грунт, и анкерные, работающие на выдергивание из грунта;
• типу несущего элемента: с одиночными несущими элементами (арматурными стержнями, прокатными профилями, трубами, а также трубчатыми штангами) и пространственными стержневыми каркасами;
• форме ствола: с цилиндрическими, телескопическими стволами, уширенной пятой, промежуточными уширениями и т.д.;
• способу образования скважины: буровые с проходкой скважин без обсадных труб, под обсадными трубами, глинистым раствором, шнеком и с погружением обсадной трубы (вдавливанием, вибропогружением и т.д.);
• способу заполнения скважины: заполняемые бетонной смесью или раствором без избыточного давления, напорным методом;
• способу формирования ствола: инъекционные опрессовкой однократной или многоэтапной, виброуплотнением и др.

6.3 Технологии устройства анкерных свай и микросвай

6.3.1 Технологию устройства анкерных свай и микросвай следует выбирать в зависимости от инженерно-геологических условий строительства, требований конкретного объекта инженерной защиты и возможностей подрядной строительной организации.

Наиболее распространенными микросваями по способам устройства являются:

• буроинъекционные, устраиваемые в предварительно пробуренных скважинах путем нагнетания (инъецирования) в них мелко зернистой бетонной смеси;
• изготовленные методом непрерывного полого шнека (НПШ).

Наиболее распространенными анкерными сваями по способу устройства являются самозабуриваемые винтонабивные с одновременной подачей водоцементного раствора и применением буровой штанги в качестве центрального армирующего элемента.

6.3.2 Устройство буроинъекционных микросвай с предварительной проходкой скважины допускается практически во всех типах грунтов. Работы, как правило, выполняются в следующей последовательности (рисунок 3):

• бурение скважины (с креплением стенок или без);
• при необходимости устройство уширения пяты механическим способом или трамбованием;
• погружение армокаркаса (несущего элемента);
• заполнение скважины бетонной смесью или цементным раствором;
• извлечение обсадных труб;
• инъекционная опрессовка ствола.

а — бурение скважины; б — устройство уширения пяты механическим способом (при необходимости); в — погружение армокаркаса; г — заполнение скважины бетонной смесью или цементным раствором; д — инъекционная опрессовка ствола

Рисунок 3 — Технологическая схема устройства буроинъекционной микросваи с предварительным бурением скважины

6.3.3 Устройство микросвай методом НПШ допускается во всех типах грунтов, за исключением скальных и крупнообломочных. Работы, как правило, выполняются в следующей последовательности (рисунок 4):

• центровка и установка в вертикальное положение шнека буровой машины;
• бурение грунтов колонной полых шнеков до заданной проектной глубины с выдачей грунта на поверхность посредством спиральной навивки шнека;
• подача бетонной смеси, цементного или цементно-песчаного раствора с помощью бетононасоса в полость буровой колонны до полного ее заполнения;
• первоначальный ограниченный подъем буровой колонны на 10 — 30 см для открытия затвора;
• закачивание насосом под давлением твердеющей смеси в буровую колонну при непрерывном ее подъеме от забоя до устья без остановок;
• разъединение и вращение шнеков до заполнения скважины;
• погружение пространственного арматурного каркаса с помощью вибропогружателя в полностью заполненную бетонной смесью и подготовленную скважину с зачищенным устьем;
• демонтаж вибропогружателя после достижения каркасом проектной отметки и его закрепление;
• удаление извлеченного грунта и зачистка устья скважины со снятием верхнего слоя бетона.

Примечания

1 Буровая колонна полых шнеков должна быть оборудована затвором с уплотнителем для предотвращения попадания грунта внутрь.

2 Следует поддерживать избыточное давление бетонной смеси 0,2 — 0,3 МПа, которое обеспечивает опрессовку забоя, стенок скважины, уплотнение прилегающих слоев грунта, повышение несущей способности сваи.

3 Использование вибропогружателя позволяет качественно уплотнить бетонную смесь.

4 При малой глубине скважины допускается погружение каркаса без вибропогружателя.

а — центровка, установка в вертикальное положение и забуривание шнека до проектной глубины; б — напорное бетонирование с подъемом шнека и извлечением грунта; в — погружение армокаркаса; 1 — буровая установка; 2 — автомобиль-самосвал; 3 — погрузчик; 4 — автобетоносмеситель; 5 — бетононасос; 6 — автомобильный кран; 7 — вибропогружатель; 8 — армокаркас

Рисунок 4 — Технологическая схема устройства микросваи методом НПШ

6.3.4 Устройство самозабуриваемых винтонабивных анкерных свай допускается во всех видах песчаных, глинистых и скальных грунтов, за исключением условий, приведенных в подразделе 4.3. Винтонабивные микросваи являются разновидностью буроинъекционных свай и отличаются способом устройства.

Устройство таких анкерных свай производится путем последовательного забуривания в грунт трубчатых винтовых штанг (ТВШ) с муфтовым соединением и буровой коронкой при одновременной промывке скважины буровым цементным раствором (рисунок 5). По достижении проектной глубины производят опрессовку скважины более густым цементным раствором.

1 — фиксирующая гайка; 2 — опорная плита; 3 — защитная трубка из ПВХ; 4 — зона первичного инъецирования грунта; 5 — вмещающий грунт; 6 — цементное тело; 7 — трубчатая винтовая штанга; 8 — внутренний канал штанги; 9 — соединительная муфта; 10 — центратор; 11 — буровая коронка; 12 — инъекционное отверстие; d — диаметр буровой коронки; D — диаметр скважины

Рисунок 5 — Схема закрепления анкерной сваи из ТВШ в грунте

6.4 Армирование анкерных свай и микросвай

6.4.1 Общие положения

6.4.1.1 В качестве несущих (армирующих) элементов микросвай следует применять стержневую арматуру, сварные объемные арматурные каркасы, стальные прокатные профили (ГОСТ 8239-89, ГОСТ 26020-83, ГОСТ 8240-97), трубы (ГОСТ 8734-75, ГОСТ 10704-91), а анкерных свай — трубчатые винтовые штанги.

6.4.1.2 Для устройства анкерных свай необходимо применять марки стали, имеющие относительное удлинение не менее 15%, предел текучести не более 600 МПа и выраженную площадку текучести.

6.4.1.3 Армирующие элементы, которые при установке используются как часть бурового става, должны изготавливаться из высокопластичной стали с ударной вязкостью не менее 40 Дж/см2 при температуре -20 °C и не менее 27 Дж/см2 при температуре -50 °C.

6.4.2 Арматурные каркасы микросвай

6.4.2.1 Продольные арматурные стержни объемных каркасов должны быть соединены не только хомутами, но и трубчатыми кольцами, установленными на сварке по длине каркаса на расстоянии не реже чем через пять его диаметров (но не чаще чем через 2 м). В целях обеспечения защитного слоя бетона между грунтом и арматурными стержнями каркаса последний должен быть оснащен фиксаторами, а также крестообразными анкерами, установленными в нижнем конце каркаса для исключения возможности его подъема при извлечении обсадных труб.

6.4.2.2 Фиксаторами защитного слоя, обеспечивающими центрирование каркаса в скважине, также должны быть оснащены одиночные арматурные стержни, армирующие профильные элементы и трубы.

6.4.2.3 Толщина защитного слоя бетона для рабочей арматуры должна быть не менее ее диаметра, но не менее 30 мм, для поперечной и конструктивной арматуры — не менее 20 мм. Для постоянных конструкций, работающих в агрессивных средах (ГОСТ 31384-2017), толщина защитного слоя бетона и соответственно диаметр каркаса назначаются с учетом требований СП 28.13330.2017.

6.4.2.4 Продольная арматура должна располагаться равномерно по периметру каркаса. Коэффициент армирования, определяемый отношением площади сечения продольной арматуры к площади сечения микросваи, должен составлять не менее 0,5%. Минимальное расстояние в свету между стержнями продольной арматуры — не менее наибольшего диаметра стержня, но не менее 30 мм [4].

Примечание - Расстояние в свету между стержнями периодического профиля определяется по номинальному диаметру без учета выступов и ребер.

6.4.2.5 При длине микросваи более 12 м арматурный каркас, как правило, должен состоять из отдельных блоков, стыкуемых предварительно или при опускании в скважину. Соединение блоков следует производить сваркой выпусков продольной арматуры внахлест по ГОСТ 14098-2014 или при помощи соединительных муфт с обеспечением равнопрочности стыков и арматуры, а также возможности проведения опрессовки скважины.

6.4.2.6 Длину блоков следует назначать в проекте с учетом конкретных условий строительства (допускаемых габаритов, характеристик бурового и грузоподъемного оборудования), избегая размещения стыков в зонах максимальных расчетных усилий. Количество типоразмеров арматурных каркасов и составляющих их блоков должно быть минимально возможным.

6.4.2.7 Каркасы должны обладать достаточной жесткостью, исключающей возможные деформации при их транспортировании и подъеме в вертикальное положение. Жесткость каркаса достигается введением в его состав диагональных поперечных связей или прокатных профилей.

6.4.2.8 В качестве элементов каркаса следует, как правило, применять:

• горячекатаную арматуру классов А-III (А400) и А-IV (А600) по ГОСТ 5781-82, термически упрочненную стержневую свариваемую арматуру классов Ат400С, Ат500С и Ат-IV (Ат600) по ГОСТ 10884-94; А400С, А500С и А600С согласно пособию [4] диаметром 12 — 32 мм для рабочей продольной стержневой арматуры;
• горячекатаную арматуру классов А-II (А300) и А-I (А240) по ГОСТ 5781-82 диаметром от 6 до 10 мм для поперечной конструктивной и диаметром от 12 до 22 мм для монтажной арматуры;
• арматурную проволоку типа 5 Вр1 по ГОСТ 6727-80 для спиральной навивки;
• двутавры стальные горячекатаные по ГОСТ 8239-89 и ГОСТ 26020-83;
• швеллеры стальные горячекатаные по ГОСТ 8240-97 при комбинированных балочно-арматурных каркасах;
• элементы стальных труб по ГОСТ 10704-91, ГОСТ 8731-74, ГОСТ 8734-75 и горячекатаного листового и фасонного проката из углеродистой стали марки Ст3 по ГОСТ 380-2005 для элементов жесткости и закладных деталей;
• проволоку отожженную стальную низкоуглеродистую по ГОСТ 3282-74 диаметром 1,2 — 2 мм для крепления поперечной арматуры и спиральной навивки.

6.4.2.9 Поперечное армирование следует выполнять в виде круглых по наружному диаметру каркаса арматурных хомутов или спиральной навивки арматурной проволоки с шагом не более 10 диаметров рабочей арматуры, но не более 300 мм [4].

6.4.2.10 Не допускается применять арматурную сталь с отслаивающейся ржавчиной без предварительного удаления отслоившегося слоя. Допускается использовать арматурную сталь с налетом ржавчины толщиной до 100 мкм, так как она не снижает прочности сцепления арматуры с бетоном и влияет незначительно на коррозионное состояние арматуры после бетонирования. Допускается хранение арматурной стали на открытом воздухе в количестве, которое будет израсходовано в течение одного месяца [5].

6.4.2.11 При соответствующем расчетном обосновании допускается применение для арматурных каркасов микросвай неметаллической композитной арматуры по ГОСТ 31938-2012 в соответствии со стандартом [6].

6.4.3 Несущие элементы винтонабивных анкерных свай из ТВШ

6.4.3.1 В качестве несущего элемента винтонабивных анкерных свай из ТВШ используется сборная буровая колонна, включающая:

• инвентарные трубчатые винтовые штанги длиной от 2 до 6 м;
• соединительные муфты;
• центраторы;
• теряемую буровую коронку;
• упорную пластину оголовка;
• фиксирующую шаровую сферическую гайку.

Примечание - Трубчатая винтовая штанга представляет собой ребристую стальную трубу и служит одновременно буровой штангой и инъектором для подачи в грунт бурового и цементного растворов, а также является несущим элементом анкерной сваи в период ее эксплуатации.

Конструкция винтонабивной сваи из ТВШ приведена на рисунке 6.

1 — фиксирующая гайка; 2 — опорная плита; 3 — трубчатая винтовая штанга; 4 — соединительная муфта; 5 — центратор; 6 — буровая коронка; 7 — инъекционное отверстие

Рисунок 6 — Конструкция винтонабивной сваи из ТВШ

6.4.3.2 Профиль крупной сплошной резьбы на поверхности штанг должен обеспечивать их соединение, беспрепятственное прокручивание при забуривании в грунт, подачу бурового раствора опрессовки по длине ствола.

Примечание - Возможна резка, соединение и отсоединение частей штанг при их монтаже на строительной площадке.

6.4.3.3 Применяемые трубчатые винтовые штанги и комплектующие элементы к ним должны соответствовать утвержденным Техническим условиям или Техническим свидетельствам производителя о пригодности продукции для использования в строительстве на территории Российской Федерации.

6.4.3.4 Трубчатые винтовые штанги следует применять из мелкозернистой углеродистой стали обыкновенного качества в соответствии с ГОСТ 380-2005, а также из коррозионно-стойкой стали, соответствующей ГОСТ 5632-2014.

6.4.3.5 Комплектование штанг в единую тягу необходимо производить при помощи соединительных муфт, которые должны обеспечивать прочность на растяжение узлов соединения ТВШ не менее прочности соединяемых трубчатых винтовых штанг. Для обеспечения равномерности закручивания штанг рекомендуется оснащать муфты по центру внутренней прокладкой и упором.

6.4.3.6 Для постоянных конструкций перед каждой соединительной муфтой следует устанавливать центрирующую распорку (центратор), обеспечивающую при бурении и нагнетании цементного раствора равномерное покрытие анкерной сваи цементным слоем толщиной не менее 20 мм в качестве антикоррозионной защиты.

Примечание - Центрирующая распорка способствует стабильности направления при бурении.

6.4.3.7 Для преднапряженной анкерной сваи необходимо устройство изоляции штанги в пределах проектной свободной длины от сцепления с цементным камнем и грунтом с помощью защитных труб (например, полиэтиленовых труб по ГОСТ 18599-2001).

6.4.3.8 На передовую штангу навинчивается буровая коронка, тип и размер которой подбираются в зависимости от вида проходимых грунтов и диаметра используемых винтовых штанг. Буровая коронка должна иметь от двух до четырех выпускных отверстий диаметром, как правило, от 8 до 10 мм для подачи в грунт бурового и инъекционного цементных растворов через внутреннюю полость винтовых штанг.

6.4.3.9 Закрепление анкерной сваи на конструкции осуществляется с применением стальной упорной плиты и фиксирующей шаровой гайки, которая навинчивается на выпуск штанги до упора в конусный проем упорной плиты или через специальную промежуточную шайбу.

6.4.3.10 Закрепление анкерной сваи на монолитных железобетонных подпорных стенах следует выполнять внутри закладных анкерных стаканов, входящих в состав каркасов. После испытаний и затяжки фиксирующей гайки выпуск штанги должен быть отрезан, а полость стакана закрыта защитной плитой и заполнена твердеющим герметизирующим материалом или специальной конструкцией.

6.5 Антикоррозионная защита анкерных свай и микросвай

6.5.1 Постоянные анкерные сваи и микросваи по всей длине должны иметь равнозначную по надежности антикоррозионную защиту, степень которой следует назначать в зависимости от продолжительности эксплуатации и уровня агрессивности среды в соответствии с требованиями СП 28.13330.2017 и ГОСТ 9.602-2016.

6.5.2 Антикоррозионная защита стальных несущих элементов анкерных свай и микросвай должна отвечать следующим требованиям:

• обеспечивать надежную защиту на весь период эксплуатации;
• не допускать снижения прочностных характеристик стали;
• охватывать защищаемый от коррозии стальной несущий элемент без микроскопических пустот;
• не допускать снижения сцепления несущего элемента с цементным раствором и грунтом.

6.5.3 Способы антикоррозионной защиты стальных несущих элементов анкерных свай и микросвай:

• изготовление элементов из коррозионно-стойких марок стали (пункт 6.5.4);
• защита элементов слоем цементного раствора;
• нанесение на поверхность элементов различных видов покрытий (например, горячего цинкования) (пункт 6.5.5);
• покрытие поверхности элементов вторым слоем антикоррозионного состава (пункт 6.5.7).

6.5.4 Изготовление несущих элементов анкерных свай и микросвай из коррозионно-стойких марок стали должно осуществляться в соответствии с ГОСТ 5632-2014.

6.5.5 Антикоррозионную защиту нанесением на поверхность стальных несущих элементов различных видов покрытий следует выбирать в соответствии с требованиями ГОСТ 9.301-86, ГОСТ 9.303-84, ГОСТ 9.304-87, ГОСТ 9.307-89. Технология на несения защитного слоя должна соответствовать ГОСТ 9.305-84, ГОСТ 28302-89.

В качестве одного из видов такой антикоррозионной защиты допускается применение горячего цинкования. Для гарантии целостности цинкового покрытия после бурения системы процесс цинкования осуществляется при температуре не менее 550 °C. Данный способ защиты от коррозии допускается для конструкций со сроком эксплуатации не более 30 лет.

Примечание - Металлоизоляционное покрытие необходимо защищать от механических повреждений при складировании, транспортировании и установке несущего элемента при помощи трубы-оболочки.

6.5.6 С целью увеличения срока эксплуатации конструкции с антикоррозионной защитой гальваническим методом рекомендуется использовать дополнительное покрытие поверхности конструкции вторым слоем лакокрасочных или полимерных материалов.

6.5.7 Способы антикоррозионной защиты головных конструкций анкерных свай и микросвай:

• монолитная заделка головной конструкции в железобетонном ростверке с толщиной защитного слоя бетона не менее 30 мм;
• механическая защита от коррозии с помощью защитных колпаков, предотвращающих доступ кислорода и влаги к головной конструкции анкерных микросвай;
• антикоррозионное покрытие в соответствии с пунктами 6.5.5, 6.5.6;
• применение окрасочных антикоррозионных покрытий для металлических изделий головных конструкций с учетом сроков эксплуатации, последовательного мониторинга и обслуживания, указанного производителями.

6.5.8 В соответствии с требованиями СП 45.13330-2017 для подтверждения эффективности принятых мероприятий по предупреждению коррозии все антикоррозионные защитные системы должны подвергнуться, как минимум, одному испытанию.

В ходе визуального контроля необходима оценка следующих характеристик антикоррозионной защиты:

• толщины стенки и целостности пластиковых труб;
• целостности соединений и прокладок;
• положения центрирующих элементов;
• положения и расстояния между трещинами в цементном камне, в местах, где он служит в качестве антикоррозионной защиты;
• степени заполнения труб и других полостей раствором, полимером и антикоррозионным раствором;
• толщины и целостности защитного слоя цементного камня;
• сцепления на контактных поверхностях;
• смещения элементов конструкции анкера во время монтажа и под нагрузкой.

6.5.9 В неагрессивных и среднеагрессивных грунтах при надлежащем обосновании для постоянных анкеров и микросвай допускается применение штанг и соединительных элементов из стали обычного качества с соблюдением необходимой толщины защитного слоя цементного камня.

6.5.10 Допускается применение несущих элементов без дополнительной антикоррозионной защиты при условии назначения размеров сечения с учетом проектного срока эксплуатации и темпа коррозии для конкретных условий строительства.

6.5.11 Временную антикоррозионную защиту штанг, изготовленных из стали обычного качества, на период их транспортирования и хранения выполняют в соответствии с требованиями ГОСТ 9.014-78.

6.6 Цементные растворы

6.6.1 Цементы для приготовления раствора следует выбирать в зависимости от вида и трещиноватости (пористости) пород, в которые погружается анкерная свая или микросвая, устойчивости его в агрессивной среде, а также срока схватывания и твердения. При неагрессивных грунтовых водах рекомендуется применять портландцементы марки не ниже М400 (ГОСТ 10178-85). При сульфатной агрессии грунтовых вод желательно использовать сульфатостойкий и пуццолановый портландцементы.

6.6.2 Вода для затворения смесей должна отвечать требованиям ГОСТ 23732-2017. В слабофильтрующих глинистых грунтах и при производстве работ в зимнее время в инъекционный цементный раствор следует вводить добавки в соответствии с СТБ EN 1536-2009.

6.6.3 В качестве альтернативы цементному раствору могут использоваться полимеры и полимерные растворы при условии, что их пригодность к применению подтверждена сертификатом соответствия. Для проверки качества смеси, времени схватывания и других характеристик необходимо проводить лабораторные и полевые исследования согласно СТБ EN 1536-2009.

6.7 Конфигурация сооружений с применением анкерных свай и микросвай

6.7.1 Конфигурация сооружений с применением анкерных свай и микросвай определяется в зависимости:

• от величин и направлений нагрузок на сооружение инженерной защиты;
• инженерно-геологических и технологических условий участка инженерной защиты;
• проектных решений по плановой и вертикальной планировке защищаемого объекта и т.д.

6.7.2 Ввиду малого диаметра анкерные сваи и микросваи обладают незначительной жесткостью и трещиностойкостью при изгибе. Поэтому их применение ограничивается восприятием в основном осевых нагрузок. При необходимости восприятия разнонаправленных нагрузок следует использовать комбинации анкерных свай и микросвай соответствующей ориентации в пространстве. Поперечные нагрузки, изгибающие и торсионные моменты с помощью конструктивных решений (например, ростверков, объединяющих группу микросвай), должны распределяться между отдельными микросваями в виде осевых нагрузок.

6.7.3 Сооружения инженерной защиты могут предусматриваться с одно- и многорядным расположением микросвай в плане. Для многорядных сооружений рекомендуется шахматное расположение микросвай. Головы всех свай в таких сооружениях следует объединять единым ростверком.

6.7.4 С целью увеличения несущей способности удерживающих сооружений на боковое давление грунта в сочетании с вертикальными микросваями целесообразно применять ряды наклонных микросвай с уклоном как в сторону удерживаемого массива, так и в обратную сторону.

6.7.5 Для повышения сопротивления продавливанию грунта рекомендуется использовать:

• вертикальные микросваи в просвете между сваями большого диаметра свайного удерживающего сооружения;
• перекрестно-решетчатое расположение элементов удерживающего сооружения из микросвай.

6.7.6 Микросваи также могут применяться для увеличения устойчивости грунта, расположенного ниже удерживающего сооружения по склону. Для достижения этой цели предусматривается устройство анкерных микросвай, направленных от опорной конструкции в сторону нижерасположенного склона и расположенных корневыми частями веерообразно на разных уровнях оползневого массива.

7 Расчеты конструкций анкерных свай и микросвай

7.1 Общие положения

7.1.1 Анкерные сваи и микросваи следует рассчитывать преимущественно на действие осевых нагрузок.

7.1.2 Расчетная осевая нагрузка на анкерную сваю или микросваю F, кН, не должна превышать наименьшее из двух значений — несущей способности анкерной сваи и микросваи по материалу Rm, кН, и несущей способности по грунту Rg, кН (подраздел 7.3.2)

F \leq \frac{R}{\gamma_{n}} , (1)

где R — расчетная несущая способность анкерной сваи или микросваи, принимаемая наименьшей из Rm и Rg с учетом соответствующих частных коэффициентов запаса, кН;

\gamma_{n} — коэффициент надежности по ответственности сооружения (при расчетах по предельным состояниям первой группы принимается для временных анкерных свай или микросвай равным 1,2, для постоянных — 1,5).

7.1.3 Сопротивление грунта основания висячей опорной микросваи без уширения пяты ввиду малой опорной площади допускается в расчетах не учитывать.

7.1.4 Для опорных микросвай, расположенных в слабых грунтах (например, водонасыщенных грунтах при величине удельного сцепления в грунте менее 15 кПа), дополнительно следует выполнять проверку продольной устойчивости.

7.1.5 Оценка эффективности сооружения с применением анкерных свай или микросвай должна выполняться из условия обеспечения общей и местной устойчивости и прилегающих объектов, а также допустимых дополнительных деформаций сооружений окружающей застройки.

7.1.6 Анализ устойчивости прилегающего к сооружению массива грунта может производиться с использованием методов предельного равновесия, конечных элементов и комбинированных методов [3, 7]. Расчеты устойчивости методами предельного равновесия с учетом удерживающих сооружений выполняются в соответствии с рекомендациями [8].

7.1.7 Оценка влияния проектируемого сооружения на объекты окружающей застройки производится из условия

Sad <= Sadu, (2)

где Sad — дополнительная осадка основания фундамента (совместная дополнительная деформация оснований и сооружений, которая определяется по результатам расчетов системы «сооружение — грунтовый массив»), мм;

Sadu — предельное значение дополнительной осадки основания фундамента в соответствии с заданием на проектирование или указаниями СП 22.13330.2016 в зависимости от технического состояния сооружений окружающей застройки, мм.

В случае невыполнения данного условия необходима корректировка проектных решений: изменение типа ограждающей конструкции, анкерных свай или микросвай, применение предварительного натяжения анкерных свай, разработка мероприятий по усилению и защите сооружений окружающей застройки.

7.1.8 Анкерные сваи без предварительного натяжения должны включаться в работу натяжением на величину около 10% эксплуатационной нагрузки. При этом устраняются все возможные монтажные зазоры в опорной и головной конструкциях и выполняется активация сцепления анкерной сваи по грунту вдоль боковой поверхности.

7.1.9 Использование предварительного натяжения анкерных свай (на величину более 10% эксплуатационной нагрузки) может быть рационально в следующих случаях:

• для максимально полного предотвращения деформаций закрепляемого сооружения: при существенных динамических нагрузках, высоких требованиях к величине максимальной дополнительной осадки на защищаемом участке и т.д.;
• для возвращения защищаемого сооружения в требуемое планово-высотное положение (например, уменьшение чрезмерных деформаций аварийных сооружений);
• при проектировании многоярусного крепления подпорных стен анкерными связями с целью корректировки эпюры и снижения прогнозируемых изгибающих моментов.

7.1.10 В случае применения предварительного натяжения анкерных свай следует учитывать, что итоговые прогнозируемые усилия в них повышаются на величину, сопоставимую с предварительным натяжением.

7.1.11 Использование предварительного натяжения анкерных свай должно выполняться при соответствующем опытно-расчетном обосновании. При этом необходимо учитывать следующее:

• ввиду релаксации напряжений в анкерных сваях с течением времени для поддержания требуемого предварительного натяжения необходимо проведение мониторинга;
• оголовочные части анкерных свай должны быть доступны для контроля, обеспечивать возможность корректировки натяжения;
• выполнение многоярусных креплений и их преднатяжение производятся поэтапно, по мере разработки выемки под защитой ограждающих конструкций. При выполнении предварительного натяжения креплений очередного яруса натяжение креплений предыдущего яруса изменяется;
• некорректно выбранная величина предварительного натяжения анкерных свай разных ярусов может привести к перенапряжению ограждающей конструкции по высоте;
• эксплуатационные усилия в предварительно напряженных анкерных сваях по сравнению с вариантом без предварительного натяжения увеличиваются приблизительно на величину блокировочного усилия.

Примечания

1 Необходимо помнить, что величины расчетных анкерных усилий всегда завышены по отношению к реально действующим в конструкции. Причиной этого является учет в расчетах анкерных усилий целого ряда факторов запаса (коэффициентов надежности по величинам физико-механических свойств грунтов, материалов конструкций, внешних нагрузок, выбора наиболее невыгодного и, как правило, редкого сочетания нагрузок и т.д.). В результате предварительное натяжение анкерных свай в конструкции (фактически испытывающей существенно меньшие нагрузки от бокового давления грунта) может привести к ее перегрузке.

2 Эксплуатационными усилиями в конструкции инженерной защиты следует считать величины силовых факторов после полного ее возведения в проектном составе и положении вне зависимости от степени завершенности строительства прилегающих объектов.

3 Предварительное натяжение выполняется, как правило, до начала разработки грунтов выемки следующего яруса. В итоге, чем больше ограничиваются боковые деформации грунта, тем в меньшей степени реализуется активное давление, а результирующее боковое давление приближается к величине давления грунта в состоянии покоя. В случае применения чрезмерных величин предварительного натяжения анкерных свай есть риск повысить боковое давление грунта до величин пассивного отпора.

7.2 Расчет усилий в анкерных сваях и микросваях

7.2.1 Оценку прогнозируемых усилий в сооружениях с применением анкерных свай и микросвай допускается выполнять с использованием как численных методов (основанных на методах конечных элементов, конечных разностей и пр.), так и традиционных подходов в рамках теории предельного равновесия.

7.2.2 Расчеты сооружений нормального уровня ответственности допускается проводить в рамках статической модели взаимодействия системы «сооружение — грунтовый массив» с учетом требований СП 22.13330.2016, СП 45.13330.2017, а также с использованием сертифицированных программных расчетных комплексов. Применение динамических моделей рекомендуется для расчета объектов повышенного уровня ответственности в условиях значительных динамических нагрузок (например, на сейсмические нагрузки).

7.2.3 Расчеты основных параметров сооружений с использованием анкерных свай и микросвай должны вестись с учетом этапности производства строительных работ.

7.2.4 Расчеты необходимо проводить с учетом реально возможных и наиболее неблагоприятных сочетаний нагрузок, геометрических и физико-механических условий как на этапе строительства, так и эксплуатации сооружения в нормальных и особых условиях.

7.2.5 В случае расчета сооружений численными методами по возможности рекомендуется учитывать следующие факторы:

• последовательность основных этапов строительства и эксплуатации;
• деформационные характеристики конструкций с учетом реального и прогнозного их состояния (толщины защитного слоя бетона, степени раскрытия трещин, степени и скорости коррозии стальных несущих элементов);
• нелинейность физико-механических свойств грунта;
• изменение физико-механических свойств глинистого грунта во времени в зависимости от степени увлажнения;
• природное напряженное состояния грунта;
• жесткость и предварительное натяжение элементов.

7.2.6 Расчеты сооружений общепринятыми инженерными методами, как правило, проводят с учетом следующих допущений:

• ограждающая конструкция рассматривается как статически неопределимая балка;
• балка закреплена на неподвижных опорах;
• история нагружения не учитывается (каждый этап строительства рассматривается независимо от предыдущего);
• влиянием жесткости опор допускается пренебречь;
• давления грунта принимаются линейно-распределенными по глубине.

7.2.7 Величины расчетных осевых нагрузок F на анкерные сваи и микросваи определяются расчетом от действия бокового давления грунта и грунтовых вод, неблагоприятного сочетания внешних нагрузок с соответствующими коэффициентами надежности, условий работы и сочетаний нагрузок по СП 20.13330.2016 и СП 116.13330.2012.

7.3 Расчет несущей способности анкерных свай и микросвай

7.3.1 Предельную осевую нагрузку на анкерную сваю или микросваю из условия несущей способности по материалу определяют исходя из следующего условия:

R_{m} = \frac{R_{n,m}}{\gamma_{m}} , (3)

где Rn,m — нормативная несущая способность анкерной сваи или микросваи по материалу (определяется в зависимости от его типа), кН;

\gamma_{m} — коэффициент надежности по материалу, равный 1,15.

7.3.2 Предельную осевую нагрузку на анкерную сваю или микросваю из условия несущей способности по грунту рассчитывают исходя из следующего условия:

R_{g} = \frac{R_{n,g}}{\gamma_{g} \cdot \xi} , (4)

где Rn,g — нормативная несущая способность анкерной сваи или микросваи по грунту, кН;

\gamma_{g} — коэффициент надежности по грунту (таблица 1);

\xi — коэффициент разброса полевых испытаний (таблица 2).

Таблица 1

Значение коэффициента надежности по грунту

Исходные данные	Величина коэффициента \gamma_{g} для микросвай
	анкерных	опорных
Статическое зондирование	1,15	1,10
Статистические опытные данные	1,50	1,40

Таблица 2

Значение коэффициента разброса полевых испытаний

Количество полевых испытаний	2	3	4	5 и более
Величина коэффициента \xi	1,25	1,15	1,05	1,00

Примечание - При расчете, основанном на статистических опытных данных, величина коэффициента разброса полевых испытаний принимается равной 1,00.

7.3.3 В общем случае нормативную несущую способность анкерной сваи или микросваи по грунту Rn,g рассчитывают по формуле

R_{n,g} = \sum (A_{i} \cdot q_{s,i}) , (5)

где Ai — площадь боковой поверхности анкерной сваи или микросваи в пределах i-го слоя грунта, м2

A_{i} = \pi \cdot (d + a) \cdot L_{i} ; (6)

qs,i — удельное сопротивление грунта сдвигу по боковой поверхности анкерной сваи или микросваи в пределах i-го слоя грунта, кПа;

d — диаметр бурового инструмента, м;

a — размер увеличения диаметра скважины при бурении, м;

Li — длина участка анкерной сваи или микросваи в пределах i-го слоя грунта, м.

Примечание - Для самозабуриваемых винтонабивных анкерных свай увеличение диаметра скважины к размеру бурового инструмента рекомендуется принимать равным 0,02 м.

7.3.4 Величину удельного сопротивления грунта сдвигу qs самозабуриваемых винтонабивных анкерных свай, рекомендуется определять по данным полевых испытаний (таблица 3) методом статического зондирования. Для предварительных оценочных расчетов величину qs допускается принимать в соответствии с таблицей 4.

Таблица 3

Удельное сопротивление грунта сдвигу по боковой поверхности анкерной сваи или микросваи по данным статического зондирования

Удельное сопротивление под конусом зонда qc, МПа	Величина qs, кПа
Несвязные грунты
7,5	170 — 210
15	255 — 320
>= 25	305 — 365
Связные грунты
60	70 — 80
150	115 — 125
>= 250	140 — 150

Таблица 4

Удельное сопротивление грунта сдвигу по боковой поверхности анкерной сваи или микросваи по статистическим опытным данным

Наименование грунта	Величина qs, кПа
1	2
Глины мягкопластичные	60
Глины тугопластичные, пески мелкие, пылеватые, рыхлые	100
Пески мелкие, средние и крупные, средней плотности	150
Пески мелкие, средние и крупные, плотные	175
Грунты гравелистые средней плотности	200
Грунты гравелистые плотные	250
Скальные выветрелые породы	350
Скальные слабовыветрелые породы	750
Скальные породы средней прочности (известняк, песчаник)	1000
Скальные прочные породы (гранит, гнейс)	1400

Примечание - Промежуточные значения допускается получать интерполяцией.

7.3.5 В свайных удерживающих сооружениях из свай большого диаметра (более 300 мм, обычно от 800 до 1500 мм) и микросвай следует учитывать влияние последних на сопротивление продавливанию грунта между свайными элементами:

• при шаге свай в осях до трех диаметров и расстоянии между рядами свай и микросвай до 0,5 — 2 диаметров свай применение микросвай позволяет повысить сопротивление свайного поля продавливанию грунта на 25% — 50%;
• расстоянии между рядами свай и микросвай более двух диаметров свай ряды элементов работают как отдельные конструкции, «вклад» микросвай в общее сопротивление сооружения продавливанию грунта составляет около 40% — 50%.

7.3.6 Шаг микросвай из условия совместного сопротивления продавливанию грунта следует определять в соответствии с указаниями рекомендаций [8].

7.3.7 Групповое взаимодействие микросвай одинакового диаметра следует учитывать при расстоянии между ними менее трех диаметров микросваи. Размеры зоны взаимного влияния микросвай и свай различного диаметра необходимо принимать из расчета трех диаметров наиболее крупной в поперечном сечении сваи.

8 Испытания анкерных свай

8.1 В данном разделе рассматриваются анкерные сваи со стальными одиночными несущими элементами. Испытания микросвай с пространственным стержневым каркасом необходимо производить в соответствии с требованиями СП 24.13330.2011.

8.2 Испытания анкерных свай следует выполнять после достижения цементным камнем прочности на одноосное сжатие не менее 21 МПа.

8.3 При проведении испытаний усилия необходимо контролировать по показаниям динамометра или манометра гидравлического домкрата, а перемещения — индикатором часового типа или прогибомером, устанавливаемым на неподвижном репере (штативе). Измерительные приборы должны быть защищены от прямого воздействия солнечных лучей, сильного ветра и атмосферных осадков, гидравлический домкрат с манометром — предварительно оттарирован, а динамометр и прибор для измерения перемещений — поверены с составлением соответствующих актов.

8.4 Анкерные сваи следует подвергать пробным, контрольным и приемочным испытаниям выдергивающей осевой ступенчато-возрастающей нагрузкой. В особых случаях возможно проведение специальных испытаний.

Пробные испытания рекомендуется проводить с целью окончательного выбора типа и конструкции анкерных свай, отвечающих требованиям проекта в части несущей способности, надежности, долговечности, условиям строительства и стоимости. После завершения пробных испытаний по возможности желательно выполнить откопку анкерных свай и установить общее состояние; определить длину, конфигурацию и размеры заделки, состояние антикоррозионной защиты окружающего грунта.

Контрольные испытания необходимо проводить в процессе строительства с целью проверки правильности принятых в проекте технических решений путем подтверждения несущей способности используемых анкерных свай, а также сопоставления полученных результатов с результатами пробных испытаний.

Приемочные испытания осуществляют в процессе строительства с целью проверки эксплуатационной пригодности каждой установленной анкерной сваи.

Специальные испытания выполняются в особых случаях в соответствии со специально разработанным регламентом. К ним относятся испытания:

• на статическую осевую вдавливающую нагрузку;
• статическую поперечную нагрузку;
• динамическую нагрузку;
• другие виды, обусловленные особенностями конструкции элементов сооружения или технологии его устройства в данных инженерно-геологических условиях.

Решение о необходимости проведения специальных испытаний принимается проектной организацией с учетом особенностей проектных решений, сложности инженерно-геологических условий, а также результатов авторского надзора и мониторинга.

8.5 Пробные и контрольные испытания анкерных свай следует проводить комиссионно, с участием представителей подрядчика, генподрядчика, заказчика, проектной организации.

8.6 Количество анкерных свай, подвергаемых испытаниям, определяется проектом. Как правило, следует предусматривать:

• для пробных испытаний — не менее трех анкерных свай для каждого яруса крепления;
• контрольных испытаний — не менее 10% всех анкерных свай;
• приемочных испытаний — все анкерные сваи, за исключением тех, на которых были проведены контрольные испытания.

8.7 Величина испытательной нагрузки Pи, кН:

• для пробных испытаний принимается равной максимально возможной нагрузке Rm, но не менее чем 1,75F;
• для контрольных испытаний — не менее 1,5F;
• для приемочных испытаний — не менее 1,25F.

8.8 Все испытания выдергивающей осевой ступенчато-возрастающей нагрузкой следует выполнять начиная с P0 = 0,2Pи (где P0 — начальная нагрузка на анкерную сваю во время испытаний, кН).

При проведении пробных и контрольных испытаний диапазон нагрузок между P0 и Pи разбивают на шесть ступеней.

При приемочных испытаниях после достижения P0 нагрузку следует доводить до величины Pи без промежуточных ступеней.

8.9 При выполнении пробных и контрольных испытаний выдержку во времени на каждой ступени нагрузки \Delta t следует принимать:

• для скальных и несвязных грунтов, а также связных с показателем текучести IL < 0 — 15 мин;
• связных грунтов с показателем текучести 0 <= IL <= 1 — 180 мин.

При проведении приемочных испытаний выдержку во времени осуществляют для единственной ступени Pи, при этом \Delta t = 15\text{мин} для всех случаев.

8.10 При выдержке во времени следует фиксировать общие перемещения свободного конца несущего элемента \Delta l , мм, относительно неподвижного репера, принимая за точку отсчета величину перемещений при P0. Перемещения следует фиксировать через 1; 3; 5; 7; 10; 15; (20; 30; 180) мин после достижения заданной для данной ступени нагрузки.

8.11 После выдержки нагрузки на каждой ступени для разделения общих перемещений \Delta l на упругие \Delta l_{s} и остаточные \Delta l_{\text{у}} необходимо выполнять разгрузку до величины P0 и производить измерение \Delta l_{s} .

При следующей ступени нагружения следует регистрировать перемещения на каждой промежуточной ступени нагрузки.

По окончании проведения контрольных и приемочных испытаний нагрузку доводят до блокировочной, величина которой устанавливается проектом.

При выполнении пробных испытаний не менее чем для двух анкерных свай нагрузку необходимо доводить до разрушающей и после достижения значения Pи увеличивать ступенями по 0,1Pи.

8.12 По результатам испытаний вычисляют коэффициент ползучести Ks и предельную нагрузку Ps. При необходимости также определяют и другие параметры в соответствии с нормами [7].

8.13 Коэффициент ползучести Ks для каждой ступени определяют по формуле

K_{s} = (\Delta l_{t2} - \Delta l_{t1})/lg(t_{2}/t_{1}) , (7)

где \Delta l_{t1} и \Delta l_{t2} — перемещения свободного конца несущего элемента анкерной сваи, мм, за периоды времени соответственно t1 и t2, мин.

Критерием пригодности анкерной сваи следует считать коэффициент ползучести Ks < 2 мм.

8.14 Нагрузку Ps, при которой Ks достигает 2 мм, следует считать предельной и определять по графику, у которого по оси абсцисс откладываются ступени нагрузок, а по оси ординат — соответствующие им коэффициенты ползучести.

9 Организация строительно-монтажных работ

9.1 Строительно-монтажные работы по устройству анкерных свай и микросвай рекомендуется проводить в соответствии со стандартом [9].

9.2 Устройство анкерных свай и микросвай следует выполнять на основании проекта производства работ (ППР), согласованного и утвержденного в порядке, установленном СП 48.13330.2011. Общестроительные разделы в ППР разрабатывают в соответствии с СП 48.13330.2011, СП 12-136-2002, нормами [10], правилами [11].

9.3 К основным работам по устройству анкерных свай и микросвай относятся:

• бурение скважин;
• погружение несущих элементов в скважины;
• заполнение и опрессовка скважин.

9.4 Бурение скважин рекомендуется выполнять с применением универсальных буровых установок шнекового и ударного типов, позволяющих помимо бурения скважины производить установку арматурных каркасов, бетонирование (подачу цементного раствора) и извлечение обсадных труб.

9.5 Скважины бурятся, как правило, сплошным забоем с периодической, по мере наполнения рабочего органа, выдачей грунта на поверхность в отвал с последующей погрузкой в транспортные средства.

9.6 В глинистых грунтах твердой и полутвердой консистенции, а также плотных песках и супесях с твердыми включениями допускается использовать ударно-вращательное, виброударное бурение.

9.7 В качестве обсадных труб следует использовать стальные или пластмассовые трубы, извлекаемые после заполнения (или по мере заполнения) скважины бетонной смесью (цементным раствором) и погружения несущих элементов.

Примечание - Применение обсадки стенок скважины целесообразно при большом расходе бурового раствора или в случае использования обсадной трубы для подачи бетонной смеси (цементного раствора).

9.8 Для крепления стенок скважины допускается использовать:

• затирание стенок скважин глиноцементными композициями при их подаче в забой по ходу бурения шнеком;
• впрессовывание (за счет повторной проходки коническим наконечником) в стенки скважины обоймы из сухой смеси песка, цемента и порошкообразной извести с ее твердением при подсосе влаги из окружающего грунта;
• многократное впрессовывание в стенки скважины цементно-песчаного раствора с В/Ц 0,26 — 0,32 за несколько проходов пневмопробойника.

9.9 Процесс бурения скважин методом НПШ должен производиться за один цикл без остановки до проектной отметки. При выполнении буровых работ затвор на нижнем торце шнека необходимо закрыть для исключения попадания воды и грунта во внутреннюю полость шнека.

9.10 При проходке техногенных грунтов, скальных включений, а также необходимости разбуривания фундаментов усиливаемых конструкций следует использовать вращательное бурение колонковой трубой или шарошечным долотом с промывкой буровым раствором или продувкой сжатым воздухом.

9.11 В процессе бурения каждой скважины следует контролировать:

• правильность установки бурового агрегата по проектным осям;
• правильность наклона скважины, глубину и условия бурения;
• соответствие фактического напластования извлекаемых грунтов с проектными данными.

При бурении следует давать запас по глубине скважины 0,1 — 0,5 м.

9.12 При резком несоответствии грунтов данным инженерно-геологических изысканий, а также обнаружении обвалов стенок скважин и выноса водонасыщенного песка бурение необходимо приостановить, вызвать представителей проектной организации и принять решение о способе дальнейшего производства буровых работ.

9.13 При определении последовательности и способа погружения в скважину несущих элементов следует учитывать:

• материал заполнения скважины (бетонную смесь, цементный раствор);
• тип несущего элемента;
• условия погружения (скважина сухая, заполненная буровым или цементным раствором, бетонной смесью);
• метод и оборудование для опрессовки скважины.

9.14 Несущие элементы анкерных свай и микросвай перед погружением в скважину очищают от загрязнений, удаляют ржавчину, масло. При необходимости выполняют прогрев стального несущего элемента для предотвращения образования ледяной корки по поверхности при погружении.

9.15 Способы строповки, подъема и погружения несущих элементов в скважину должны быть указаны в ППР и исключать появление деформаций. При погружении необходимо обеспечить центральное положение несущего элемента по оси скважины, проектное покрытие бетонной смесью (цементным раствором) по всей длине.

9.16 Несущие элементы должны быть зафиксированы в скважине так, чтобы сохранять свое положение при заполнении и опрессовке скважины.

9.17 Метод заполнения и опрессовки скважины назначают в зависимости:

• от типа устраиваемой конструкции;
• геологических условий;
• материала заполнения скважины (бетонной смесью, цементным раствором);
• технологического оборудования.

9.18 Заполнение скважины может производиться через опускную инвентарную бетонолитную трубу (инъектор, манжетную трубу, гибкий шланг бетононасоса, обсадную трубу), через полость бурового става (непрерывного шнека, колонн ТВШ) или опускного несущего элемента (рисунок 7).

Примечание - При использовании входящей в состав конструкции анкерной сваи манжетной трубы для многоразового инъецирования заполнение скважины производится через нижние выпускные отверстия.

а — заполнение через бетонолитную или опускную трубу; б — одноэтапная подача раствора через временную обсадную трубу; в — одноэтапное заполнение через несущий элемент; 1 — опускная бетонолитная труба; 2 — извлекаемая обсадная труба; 3 — полый несущий элемент

Рисунок 7 — Методы заполнения скважины

9.19 Бетонирование микросвай под водой или под глинистым раствором следует производить только методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ) или напорным способом с помощью бетононасосов (см. рисунок 7а) в соответствии с ППР и требованиями раздела «Специальные методы бетонирования» СП 70.13330.2012.

9.20 Во всех случаях заполнение скважины производят от забоя к устью скважины до полного вытеснения бурового раствора (воды), признаком чего является вытекание из устья подаваемого цементного раствора (контроль по плотности) или бетонной смеси. Объем поданной в скважину бетонной смеси (цементного раствора) должен быть не менее объема скважины.

Примечание - Для обеспечения полного заполнения скважины без отсутствия непробетонированных мест и включений бурового раствора следует предотвратить возникновение воздушной пробки или препятствий для выхода бурового раствора.

9.21 В проницаемых и сильно трещиноватых грунтах для предотвращения неконтролируемой потери раствора и обеспечения условий для формирования ствола анкерной сваи или микросваи целесообразно выполнение предварительного нагнетания для тампонажа трещин. Решение принимается на основании данных гидравлических испытаний скважины по ГОСТ 23278-2014.

9.22 Допускается выполнять заполнение скважины через обсадную трубу в один этап с опрессовкой при последовательном ее подъеме (см. рисунок 7б) не реже чем через каждые 2 м по длине скважины. После полного извлечения обсадной трубы необходима доливка смеси в скважину до проектного уровня.

9.23 Для самозабуриваемых винтонабивных анкерных свай и микросвай возможно одноэтапное напорное заполнение скважины через полость и нижний торец (см. рисунок 7в). При необходимости опрессовка может быть повторно выполнена через меньший срок схватывания смеси или после промывки полости несущей трубы.

9.24 Допускается выполнять опрессовку свежеуложенного бетона и стенок скважины путем закачки бетононасосом дополнительного объема бетонной смеси. Опрессовка, как правило, выполняется под давлением 0,2 — 0,3 МПа в течение 2 — 5 мин. Если за это время не удается достигнуть указанного давления, опрессовку следует повторить через 1 — 2 ч [12].

9.25 Опрессовка, как правило, выполняется путем разрыва цементной обоймы первичного заполнения скважины с обжатием ее стенок и проникновением цементного раствора в грунт, способом одноэтапного или многоэтапного его нагнетания через все отверстия манжетной трубы (рисунок 8а), несколько трубок, установленных уступами (рисунок 8б), манжетную трубу при помощи опускного инъектора с двойным тампоном или специальным клапаном (рисунок 8в).

а — одноэтапное нагнетание сразу через все отверстия манжетной трубы; б — многоэтапное нагнетание через три опускные инъекционные трубки; в — многоэтапное нагнетание через манжетную трубу при помощи опускного инъектора с двойным тампоном; 1 — манжетная труба; 2 — выпускное отверстие диаметром 5 — 8 мм, перекрытое защитной манжетой; 3 — двойной тампон (пакер); 4 — инъекционная трубка; 5 — опускной инъектор, оборудованный двойным тампоном

Рисунок 8 — Методы опрессовки скважины

9.26 В процессе инъецирования необходимо контролировать давление подачи цементного раствора по манометру измерительной системы и расход раствора.

9.27 Инъецирование следует прекратить, когда:

• расход инъекционного раствора в течение 10 мин снизится до 5 л/мин;
• давление, необходимое для опрессовки, превысит 6 МПа;
• при постоянном давлении подачи на опрессовку израсходовано не менее 500 л раствора.

9.28 Контрольный объем раствора, который нужно запрессовать для обеспечения достаточной несущей способности анкера по грунту, должен уточняться в процессе производства работ и по результатам испытаний.

9.29 При выходе инъекционного цементного раствора из буровой скважины или соседних буровых скважин опрессовку следует прекратить. Необходимо промыть инъекционную трубку водой для обеспечения возможности выполнения повторного инъецирования через 12 — 24 ч.

10 Геотехнический мониторинг

10.1 Геотехнический мониторинг рекомендуется осуществлять в соответствии с СП 22.13330.2016, СП 24.13330.2011, а также рекомендаций [13]. Кроме того, методика геотехнического мониторинга должна быть увязана с требованиями ГОСТ 24846-2012 и ГОСТ 31937-2011.

10.2 Основной целью геотехнического мониторинга является обеспечение надежности строительства, безопасной эксплуатации защищаемого участка автомобильной дороги и других сооружений, расположенных в зоне влияния опасных склоновых процессов (оползней, обвалов, селей и т.д.).

10.3 Геотехнический мониторинг рекомендуется выполнять на всем протяжении производства строительно-монтажных работ до стабилизации, но не менее одного года с момента сдачи сооружения в эксплуатацию. При отсутствии стабилизации, а также при активизации геотехнический мониторинг требуется продлевать.

Примечание - Стабилизацией следует считать отсутствие изменений контролируемых параметров в течение не менее трех месяцев с момента затухания деформаций; активизацией — превышение получаемых значений напряжений или деформаций по сравнению с предыдущими значениями более чем на величину точности измерений.

10.4 Геотехнический мониторинг включает:

• разработку программы работ;
• установку геотехнического оборудования и выполнение измерений;
• обработку и анализ полученных результатов наблюдений.

10.5 Программа геотехнического мониторинга разрабатывается согласно требованиям СП 22.13330.2016, рекомендаций [13] и содержит:

• общие сведения об объекте геотехнического мониторинга;
• инженерно-геологические и гидрогеологические условия строительства;
• сведения о зданиях и сооружениях окружающей застройки (уровнях ответственности, прогнозируемых и предельных значениях деформаций от влияния нового строительства, предполагаемых защитных мероприятиях и т.д.);
• конструктивные и технологические решения объекта мониторинга;
• контролируемые параметры, требования к точности измерений, методы, состав, сроки и объем наблюдений;

Примечание - Объем наблюдений в период строительства может варьироваться как в большую, так и меньшую сторону по сравнению с объемом работ, заложенным в программе геотехнического мониторинга за счет фактического изменения состояния инженерно-геологических условий и строительных конструкций строящихся и эксплуатируемых сооружений.

• критериальные показатели сооружений, в том числе опасных для них склоновых процессов (оползни, обвалы, сели и т.д.);
• перечень применяемого оборудования, его технические и конструктивные параметры (диапазон измерений, долговечность и т.д.);
• камеральную обработку и хранение результатов геотехнического мониторинга, а также перечень и порядок предоставления отчетной документации заказчику и заинтересованным лицам;

Примечание - Критериальные показатели — это пороговые и предельные значения несущей способности объектов геотехнического мониторинга.

• сведения по охране труда.

10.6 Состав, объем и периодичность наблюдений определяются в зависимости:

• от категории защищаемой автомобильной дороги (СП 34.13330.2012);
• категории сложности инженерно-геологических условий (СП 11-105-97, часть I).

Периодичность наблюдений контролируемых параметров увязывается с графиком проведения строительно-монтажных работ и корректируется по факту в зависимости от получаемых результатов измерения этих параметров или при выявлении прочих опасных отклонений. Внеплановые наблюдения рекомендуется выполнять в том случае, если конструкции испытывают воздействия высоких температур при пожаре, опасных склоновых процессах (оползнях, селях, обвалах), взрывных работах, а также землетрясении (интенсивностью 5 баллов и более по шкале MSK-64).

10.7 Геотехнический мониторинг сооружений с применением анкерных свай и микросвай может предусматривать выполнение следующих видов наблюдений:

• визуальных;
• геодезических;
• тензометрических.

При необходимости могут выполняться геофизические наблюдения.

10.8 Для сооружений с применением анкерных свай и микросвай, расположенных на участках автомобильных дорог III категории и ниже, геотехнический мониторинг рекомендуется осуществлять в рамках визуальных и геодезических наблюдений. Для сооружений, расположенных на участках автомобильных дорог I и II категорий, а также в сложных инженерно-геологических условиях (III категория), рекомендуется дополнительно производить тензометрические наблюдения.

10.9 Задачей визуальных наблюдений является фиксация по внешним признакам дефектов и деформаций для выделения наиболее слабых и поврежденных зон надземных частей анкерных свай и микросвай, при этом фиксируются трещины, сколы, следы коррозии и т.д.

10.10 Состав полевых работ визуальных наблюдений за дефектами и деформациями включает:

• обнаружение и фотофиксацию;
• измерение простейшими способами;
• описание и занесение в реестр (ведомости, полевые журналы и т.д.);
• установление необходимости проведения геодезических и тензометрических наблюдений.

10.11 При визуальном наблюдении объектов геотехнического мониторинга применяются простейшие инструменты (линейки, мерные рулетки, маяки, трещиномеры и т.д.), которые выбираются в зависимости от наблюдаемого контролируемого параметра.

10.12 При геодезических наблюдениях выполняется контроль планово-высотного положения оголовков анкерных свай и микросвай с фиксацией величины и скорости развития их деформаций.

10.13 Методика геодезических наблюдений определяется в зависимости от инженерно-геологических условий (СП 11-105-97, части I и II) и необходимого класса точности измерений. Подробные описания геодезических методов наблюдений представлены в ГОСТ 24846-2012.

10.14 Точность измерений при геодезических наблюдениях выбирается в зависимости от ожидаемого значения перемещения, установленного проектом, а также в соответствии с ГОСТ 31937-2011 и иными регламентирующими документами.

10.15 Геодезические наблюдения, как правило, выполняют с помощью тахеометров и деформационных марок.

10.16 Геодезические наблюдения предусматривают следующие полевые работы:

• установку исходных геодезических знаков высотной и плановой основы;
• осуществление высотной и плановой привязки установленных исходных геодезических знаков;
• установку деформационных марок;
• инструментальные измерения значений вертикальных и горизонтальных перемещений и наклонов;
• занесение результатов измерений в полевые журналы, акты снятия показаний и т.д. и их освидетельствование.

10.17 Тензометрические наблюдения проводятся в целях контроля напряженно-деформированного состояния несущих элементов с применением датчиков деформации и анкерных датчиков нагрузки.

10.18 Тензометрические наблюдения предусматривают следующие полевые работы:

• калибровку и установку тензометрических датчиков;
• отвод сигнальных проводов от датчиков в безопасную зону;
• снятие показаний с датчиков с помощью считывающего устройства;
• занесение результатов измерений в полевые журналы, акты снятия показаний и т.д. и их освидетельствование.

10.19 Точность измерений тензометрического оборудования, как правило, определяется по прилагаемым сертификатам. При отсутствии подобной информации сведения о точности измерения подлежат запросу непосредственно у производителя.

10.20 Тензометрические наблюдения, как правило, осуществляются датчиками деформаций и анкерными датчиками нагрузки.

10.21 Датчики деформации применяют только для микросвай с несущими элементами из объемных арматурных каркасов. Как правило, такие датчики либо привариваются, либо привязываются к арматурным стержням с шагом не более 2 м. Расположение датчиков в сечении микросваи представлено на рисунке 9. Принцип работы датчиков деформации основан на линейной деформации их измерительной струны. Первые измерения рекомендуется выполнять после усадки бетона примерно на 5 — 7-е сут с момента бетонирования микросваи.

1 — бетон; 2 — арматурные стержни; 3 — датчики деформации

Рисунок 9 — Схема расположения датчиков деформации в продольном и поперечном сечениях микросваи с несущими элементами из объемных арматурных каркасов

10.22 Анкерные датчики нагрузки применяются для анкерных свай, как правило, их располагают между опорной плитой и распределительной пластиной, дополнительно предусматриваемой для выполнения наблюдений. Расположение анкерного датчика нагрузки показано на рисунке 10. Анкерный датчик нагрузки, как правило, монтируют на заключительном этапе устройства анкерной сваи до закручивания фиксирующей гайки на несущий элемент.

1 — бетон; 2 — трубчатая винтовая штанга; 3 — фиксирующая гайка; 4 — распределительная пластина; 5 — опорная плита; 6 — анкерный датчик нагрузки

Рисунок 10 — Расположение анкерного датчика нагрузки в головной части анкерной сваи

10.23 Геодезические и тензометрические наблюдения при соответствующем обосновании могут выполняться в непрерывном режиме. Эти наблюдения рекомендуется производить для сложных, ответственных и труднодоступных участков, а также деформированных зон, на которых существует угроза разрушения конструкций.

10.24 Непрерывный режим наблюдений осуществляется автоматизированными системами регистрации, сбора, хранения и передачи данных. Автоматизированная система включает кабельные линии связи, коммутаторы, измерители выходных сигналов датчиков, вычислительную технику с программным обеспечением и т.д.

10.25 Автоматизированная система обеспечивает автоматизацию операций, таких как:

• регистрация, сбор и первичная обработка данных измерений;
• сопоставление контролируемых показателей состояния с их критериальными показателями;
• предоставление результатов наблюдений в заданной форме (графической, табличной или текстовой);
• хранение и передача полученной информации;
• оповещение о превышении контролируемых показателей.

10.26 В процессе геотехнического мониторинга требуется выполнять камеральную обработку и комплексный анализ полученных материалов, которые следует осуществлять в соответствии с положениями ГОСТ 24846-2012, ГОСТ 31937-2011, СП 22.13330.2016, рекомендаций [14].

10.27 По результатам камеральной обработки и комплексного анализа результатов геотехнического мониторинга составляется отчетная документация, которая разрабатывается в соответствии с требованиями СП 22.13330.2016 и включает:

• начальный отчет (подраздел 10.28);
• промежуточные отчеты (подраздел 10.29);
• итоговый (заключительный) отчет (подраздел 10.30).

10.28 Начальный отчет составляется единожды и является документом, описывающим основные принципы выполнения геотехнического мониторинга. В состав начального отчета должны входить:

• методы и состав наблюдений за изменениями контролируемых параметров;
• характеристики применяемого оборудования;
• результаты оценки точности измерений;
• схемы с фактическим расположением измерительного оборудования;
• результаты первых измерений контролируемых параметров.

10.29 В промежуточных отчетах аккумулируются все результаты геотехнического мониторинга, полученные за отчетный промежуток времени (месяц, квартал, полгода, год). Промежуточные отчеты должны содержать:

• сведения об изменениях контролируемых параметров;
• сведения о превышении критериальных показателей контролируемых параметров от проектных значений и результатов геотехнического прогноза;
• анализ результатов наблюдений, их сопоставление с прогнозируемыми и критериальными показателями;
• планы или схемы расположения геотехнического оборудования;
• результаты визуальных и инструментальных наблюдений в виде ведомостей, таблиц, графиков и т.д.;
• акты освидетельствования выполненных наблюдений (акты установки, акты снятия показаний и т.д.).

10.30 Итоговый (заключительный) отчет аккумулирует все результаты, полученные за весь период выполнения геотехнического мониторинга, и в дополнение к составу промежуточного отчета включает:

• окончательные результаты фиксации изменений контролируемых параметров, подтверждающие их стабилизацию;
• предложения по дальнейшему проведению мониторинга на этапе эксплуатации объекта.

Приложение А (рекомендуемое)

ПРИМЕР РАСЧЕТА АНКЕРНЫХ СВАЙ

А.1 Исходные данные

Для инженерной защиты склона предусмотрено устройство сооружения из постоянных анкерных свай с упорными плитами на поверхности склона.

По результатам определения давления грунта на сооружение величина расчетного выдергивающего усилия в анкерных сваях с учетом всех необходимых коэффициентов надежности и запаса составляет 560 кН. Свободная длина в пределах оползневого тела равна 10 м. Грунты несмещаемой толщи представлены аргиллитами сильновыветрелыми, результаты полевых испытаний отсутствуют. Требуется определить необходимую длину заделки в несмещаемые породы и полную длину анкерных свай.

А.2 Оценка несущей способности анкерных свай

Расчет несущей способности анкерных свай производим в соответствии с пунктом 7.1.2 настоящего методического документа

R_{m},R_{g} \geq F \cdot \gamma_{n} = 560 \cdot 1,5 = 840\text{кН} .

Подбираем несущий элемент анкерной сваи из условия несущей способности по материалу в соответствии с пунктом 7.3.1

R_{n,m} \geq R_{m} \cdot \gamma_{m} = 840 \cdot 1,15 = 966\text{кН} .

Ближайший по прочности типоразмер несущих элементов по сортаменту условного производителя соответствует условной марке 73/53 (Rn,m = 970 кН). Диаметр буровой коронки d для выбранного типоразмера несущих элементов в сильновыветрелых аргиллитах составит 130 мм.

Определение необходимой длины заделки анкерных свай в несмещаемые породы производится из условия обеспечения несущей способности анкерной сваи по грунту в соответствии с пунктами 7.3.2, 7.3.3 настоящего методического документа. Значение удельного сопротивления грунта сдвигу по боковой поверхности анкерных свай принимается по статистическим опытным данным.

Из формул (4), (5) и (6) имеем

L = \frac{R_{g} \cdot \gamma_{g} \cdot \xi}{\pi \cdot (d + a) \cdot q_{s}} = \frac{840 \cdot 1,50 \cdot 1,00}{3,14 \cdot (0,13 + 0,02) \cdot 350} = 7,6\text{м} .

Определяем требуемую полную длину анкерной сваи

Ltot = L + Lcon + Lfree,

где Ltot — полная длина анкерной сваи, м;

L — длина заделки анкерной сваи в несмещаемые грунты, м;

Lcon — конструктивная длина анкерной сваи для головной конструкции, м;

Lfree — расчетная свободная длина анкерной сваи, м.

Ltot = 7,6 + 0,8 + 10,0 = 18,4 м.

Учитывая длину сборной секции несущего элемента по сортаменту условного производителя, равную 3 м, принимаем окончательную длину заделки анкерной сваи 10,2 м, полную длину сваи 21 м.

БИБЛИОГРАФИЯ

[1]		Рекомендации по количественной оценке устойчивости оползневых склонов, 1984
[2]		Рекомендации по выбору методов расчета коэффициента устойчивости склона и оползневого давления, 1986
[3]	ОДМ 218.2.006-2010	Рекомендации по расчету устойчивости оползнеопасных склонов (откосов) и определению оползневых давлений на инженерные сооружения автомобильных дорог
[4]		Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003)
[5]	ТР 50-180-06	Технические рекомендации по проектированию и устройству свайных фундаментов, выполняемых с использованием разрядно-импульсной технологии для зданий повышенной этажности
[6]	СТО НОСТРОЙ 43-2012	Применение в строительных бетонных и геотехнических конструкциях неметаллической композиционной арматуры
[7]	ВСН 506-88	Проектирование и устройство грунтовых анкеров
[8]	ОДМ 218.2.050-2015	Методические рекомендации по расчету и проектированию свайных противооползневых сооружений инженерной защиты автомобильных дорог
[9]	СТО 109-2013	Устройство грунтовых анкеров, нагелей и микросвай
[10]	СНиП 12-04-2002	Безопасность труда в строительстве. Часть 2. Строительное производство
[11]	ПБ 03-428-02	Правила безопасности при строительстве подземных сооружений
[12]		Рекомендации по применению буроинъекционных свай, 1984
[13]	ОДМ 218.3.008-2011	Рекомендации по мониторингу и обследованию подпорных стен и удерживающих сооружений на оползневых участках автомобильных дорог
[14]	ОДМ 218.4.022-2015	Рекомендации по проведению геотехнического мониторинга строящихся и эксплуатируемых автодорожных тоннелей

ОКС 93.080.99
Ключевые слова: анкерная свая, микросвая, испытания, инженерная защита, автомобильная дорога, опасные склоновые процессы

Руководитель организации-разработчика ООО «НТЦ ГеоПроект»

Директор С. И. Маций

---