Полевые испытания несущей способности свай

Предварительные полевые испытания несущей способности свай предшествуют составлению проекта; цель их - определить или уточнить несущую способность свай в данных грунтовых условиях.

Контрольные испытания проводят в процессе устройства свайных фундаментов для проверки соответствия фактической несущей способности сваи с проектной.

Полевые испытания несущей способности свай могут быть ста­тическими и динамическими. Динамический метод испыта­ния свай применим только к готовым сваям, погружаемым в грунт забивкой или вибрированием.

Рассмотрим основной случай забивки готовой сваи молотом одиночного действия. Свободное падение ударной части молота ве­сом Q с высоты Н создает работу, равную . Эта работа расходу­ется на погружение сваи и преодоление добавочных сопротивлений. От одного удара свая погружается на величину е. Эту величину называют отказом сваи. Сопротивление грунта погружению сваи составляет величину Рпр. Следовательно, работа, израсходованная на погружение сваи, равна Рпр е.

В процессе удара молота о сваю возникают упругие деформации молота и сваи. Внешне работа упругих сил выражается в том, что молот весом Q, ударившись о сваю, подскочит на высоту h. Следо­вательно, работа упругих сил будет Qh.

Кроме погружения сваи и упругих деформаций молота и сваи, часть полезной работы молота расходуется на неупругие деформа­ции молота и сваи. Допустим, что эта часть работы составляет. Тогда можно составить уравнение работы:

(2.7)

Для решения этого уравнения допускают, что остаточные неуп­ругие деформации в свае будут тем больше, чем больше напряже­ния, возникающие в теле сваи. Следовательно, между величинами и , существует функциональная зависимость.
Н. М. Герсеванов, установив выражение этой зависимости, пред­ложил решение уравнения (2.7). По его исследованиям, предельное сопротивление грунта погружению сваи выражается так:

(2.8)

где: F - площадь поперечного сечения сваи, м2; е - отказ (погру­жение от одного удара) сваи, см; Q - вес ударной части молота одиночного и двойного действия и дизель-молотов или полный вес подвесных молотов, Т; q - вес сваи, наголовника (при его наличии) и подбабка (если забивку ведут с подбабком), Т; H - расчетная высота падения ударной части молота, см; п - коэффициент, зави­сящий от материала сваи и способа забивки, принимаемый по табл. 2.7, Т/м2.

Расчетное сопротивление (несущая способность) сваи равно предельному сопротивлению, умноженному на коэффициент одно­родности k = 0,7 и коэффициент условий работы m = 1:

(2.9)

Таблица 2.7   Значения коэффициента п в формуле (2.8)

Расчетную высоту падения молота Н в зависимости от конструк­ции  молота  и  наклона  забивки  свай  принимают  по  табл.  2.8.
Таблица   2.8 Расчетная высота  падения молота Н в формуле (2.8)

Таблица  2.9 Средние значения энергии удара Е,

В табл. 2.8 приняты следующие обозначения:
H1 - фактическая величина хода упорной части молота, см; h - высота первого отскока ударной части дизель-молота от воздушной подушки, определяемая по мерной рейке (для предварительных рас­четов для штанговых дизель-мо­лотов принимают h = 60 см); Е - энергия удара, Т-см, принимае­мая по паспорту или определяе­мая опытным путем (табл. 2.9); для трубчатых дизель-молотов энергию удара можно принимать равной Е = 0,9; Q - вес удар­ной части молота, Т.

Пример 2.2.
Железобетонную сваю серии 1 = 011 = 1 сечением 30х30 см, длиной 8,0 м и весом 1,84 Т забивают молотом одиночного действия весом ударной части Q = 3,0 Т с высотой свободного падения H = 130 см. Свая имеет наголовник весом 0,06 Т. Отказ (величина погружения от последнего удара) равен е = 1,4 см. Определить несущую способность сваи.

Решение.

Для указанного способа забивки (по табл. 2.6) коэффициент п = 150 Т/м2. Подставив данные задачи в формулу (2.8), с учетом (2.9) получим:

В тех случаях, когда готовые сваи погружают не забивкой, а виб­ропогружателями, несущую способность сваи можно определить по формуле Б. П. Татарникова:

(2.10)

где: Q - вес вибропогружателя, Т; N0 - общая величина активной электрической мощности, квт, на валу электродвигателя вибропогружателя при скорости погружения сваи от 0 до 5 см/мин; Nх - то же, при холостом ходе вибратора; - коэффициент, учитываю­щий влияние конструкции вибро­погружателя и свойства грунта; - коэффициент, учитывающий влияние скорости погружения сваи в грунт; е - отказ сваи в см за 1 мин работы вибропогружате­ля. Для вибропогружателей ВП-1 значения коэффициентов    и можно принимать по табл. 2.10.
Таблица   2.10
Значения коэффициентов и в формуле (2.10) (для вибропогру­жателей ПВ-1)

На производстве очень часто решают обратную задачу: по про­екту устанавливают несущую спо­собность сваи, а в процессе про­изводства работ замеряют отказы свай. Отказы свай, замеренные при забивке, должны быть боль­ше заданных в проекте значений контрольных отказов.
Значения контрольных отка­зов вычисляют решением форму­лы (2.8) относительно е:

(2.11)

Так, принимая значения Р = 31,3 Т, значение контрольного отка­за для сваи, описанной в примере 2.2, будет равно

При производственной и экспериментальной забивке свай необ­ходимо соблюдать ряд условий.

Вес ударной части молота одиноч­ного действия должен быть не менее веса сваи (или оболочки) при длине сваи более 12 м, не менее 1,5 веса сваи (при забивке в плот­ные грунты) и 1,25 веса сваи (при забивке в грунты средней плот­ности) для свай длиной менее 12 м. При этом вес наголовника включают в вес сваи.

Наголовники должны соответствовать размеру сваи; зазор меж­ду гранью сваи и стенкой наголовника не должен превышать 1 см.

Динамические испытания свай для определения их несущей спо­собности проводят не менее чем по истечении 3 суток, а свай, заби­тых в глинистые грунты, - не менее чем по истечении 6 суток с момента окончания их забивки. Это требование вызывается тем, что при погружении готовых свай забивкой в некоторые грунты на­блюдаются явления ложного отказа и засасывания.

Ложный отказ проявляется в том, что после некоторого количе­ства ударов свая перестает заглубляться в грунт, но вновь легко на­чинает погружаться после возобновления забивки через несколько дней. При ложном отказе сваю после одной или нескольких оста­новок можно добить до проектной отметки, и через несколько дней несущая способность ее достигает проектной.

Явление засасывания заключается в том, что после некоторого количества ударов отказы резко увеличиваются - свая все легче . уходит в грунт. Если прекратить дальнейшую забивку сваи на не­сколько дней и потом возобновить, то окажется, что за время «от­дыха» свая с трудом поддается дальнейшей забивке, т. е. приобрела проектную несущую способность.

В маловлажных чистых песчаных грунтах плотных и средней плотно­сти частые удары молота вызывают резкое местное уплотнение грунта под концом сваи. В результате обра­зуется грушевидная зона уплотнен­ного грунта, препятствующая даль­нейшему погружению сваи (рис. 2.4, а). После прекращения динами­ческого воздействия молота груше­видная зона разуплотняется и появ­ляется возможность дальнейшей за­бивки сваи. Аналогичные явления наблюдаются также при забивке свай в глинистые грунты твердой и твердопластичной консистенции.
Образование грушевидной уплотненной зоны и ее рассасывание объясняется усло­виями фильтрации грунтовой воды из грун­тов с малым коэффициентом фильтрации. Чем меньше коэффициент фильтрации, тем медленнее удаляется вода при уплотнении грунта. Частые   удары   молота создают в грушевидной зоне запас потенциальной энергии, под воздействием

Физические явления, сопровождающие забивку свай
Рис. 2.4.    Физические явления, сопровождающие забивку свай:
а - образование временного напря­женного «мешка» (в маловлажных и плохо фильтрующих грунтах); б - фильтрация воды вверх, вдоль ство­ла  сваи   (в  пластичных грунтах)

которой вода медленно отжимается.

По мере израсходования запаса потенциальной энергии давле­ния в грушевидной зоне и в окружающем грунте сравниваются, и грунт оказывается способным к дальнейшему уплотнению.

В пластичных глинистых и плывунных грунтах динамическое воздействие молота приводит к тиксотропному нарушению структу­ры грунта и, как следствие, его разжижению. Наряду с этим проис­ходит движение воды вверх, вдоль ствола сваи, что также снижает сопротивление грунта. После отдыха восстанавливается структура грунта и его сопротивление (рис. 2.4, б).

В тех случаях когда свая погружается с помощью вибропогру­жателей при скорости погружения от 2 до 10 см/мин, несущую спо­собность ее определяют из выражения

(2.12)
где: - коэффициент, учитывающий влияние вибропогружения на свойства грунта и определяемый по данным статических испытаний или для ориентировочной оценки несущей способности - по табл. 2.11; kт=0,7 - произведение коэффициентов однородности и условий работы; Nвп - мощность, расходуемая электродвигателем на колебания сваи и ее погружение, квт; А0 - фактическая амплитуда колебаний сваи в см,

Таблица  2.11  Коэффициенты для определения несущей способности свай   и   свай-оболочек   с помощью   вибропогружателей в глинистые и песчаные грунты

Коэффициенты для определения несущей способности свай

принимаемая равной половине полного размаха колебаний на последней минуте погружения и замеренная при погружении сваи; n - число оборотов эксцентриков вибрато­ра в 1 мин; Q - суммарный вес сваи, наголовника и вибропогру­жателя, Т.

Последнее обновление 12.01.16 10:37