11. Определение предельного сопротивления забивной сваи по результатам статического зондирования

Статическое зондирование представляет собой вдавливание в грунт штанги с конусом стандартного размера. Специальными устройствами непре­рывно (или через заданные интервалы по глубине) замеряется лобовое сопротивление под конусом зонда и, в зависимости от типа зонда, удельное или общее сопротивление трения по боковой поверхности зонда.

В соответствие с ГОСТ 19912 различают два типа зондов: тип I – зонд с замером общего трения по всей длине зонда; тип II – зонд с замером удельного трения в нижней части зонда. Конструкции зондов показаны на рисунке 26.

Ч астное значение предельного сопротивления забивной сваи в точке зондирования F_u, кН, определяется по формуле

Fu = cR Rs A + cf f h u,

(23)

где R_s - предельное сопротивление грунта под нижним концом сваи по данным зондирования в рассматриваемой точке, определяемое по формуле (24), кПа;

_cR – коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи, принимаемый равным 1;

A – площадь поперечного сечения сваи, м²;

f – среднее значение предельного сопротивления грунта на боковой поверхности сваи по данным зондирования в рассматриваемой точке, кПа, определяемое по формуле (25) или (26);

h – глубина погружения сваи от поверхности грунта, м;

u – периметр поперечного сечения ствола сваи, м;

_cf – коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи, принимаемый равным 1.

Предельное сопротивление грунта под нижним концом забивной сваи R_s, кПа, по данным зондирования в рассматриваемой точке определяется по формуле

Rs = β1 qc,

(24)

где β₁ – коэффициент перехода от q_c к R_s, принимаемый по таблице 13 независимо от типа зонда;

q_c – среднее значение сопротивления грунта, кПа, под конусом зонда, полученное из опыта на участке, расположенном в пределах одного диаметра d выше и четырех диаметров ниже отметки острия сваи (где d - диаметр круглого или сторона квадратного, или большая сторона прямоугольного сечения сваи, м).

	β1 - коэффициент перехода от qc к Rs
qc ,кПа	для забивных сваи	для винтовых свай при нагрузке		fs, fsi, кПа	β2 - коэффициент перехода от fs к f для зонда типа I	βi - коэффициент перехода от fsi к f для зонда типа II
		сжимающей	выдергивающей			при песках	при глинистых грунтах
1000	0,90	0,50	0,40	20	1,80	0,75	1,00
2500	0,80	0,45	0,38	40	1,30	0,60	0,75
5000	0,65	0,32	0,27	60	1,00	0,55	0,60
7500	0,55	0,26	0,22	80	0,80	0,50	0,45
10 000	0,45	0,23	0,19	100	0,60	0,50	0,40
15 000	0,35	-	-	120	0,50	0,50	-
20 000	0,30	-	-	-	-	-	-
Примечание - Для винтовых свай в песках, насыщенных водой, значения коэффициента β1 должны быть уменьшены в два раза.

Среднее значение предельного сопротивления грунта на боковой поверхности забивной сваи f, кПа, по данным зондирования грунта в рассматриваемой точке определяется:

а) при применении зондов типа I - по формуле

f = β2 fs,

(25)

б) при применении зондов типа II - по формуле

,

(26)

В формулах (25) и (26) β₂, β_i - коэффициенты, принимаемые по таблице 13;

f_s - среднее значение сопротивления грунта на боковой поверхности зонда, кПа, определяемое как частное от деления измеренного общего сопротивления грунта на боковой поверхности зонда на площадь его боковой поверхности в пределах от поверхности грунта в точке зондирования до уровня расположения нижнего конца сваи в выбранном несущем слое;

f_si - среднее сопротивление i-го слоя грунта на боковой поверхности зонда, определяемое по муфте трения, кПа;

h_i - толщина i -го слоя грунта, м.

Несущая способность F_d, кН, забивной висячей сваи, работающей на сжимающую нагрузку, по результатам испытаний грунтов статическим зондированием определяется по формуле (21), в которой _c = 1.

При этом нормативное значение F_u,n и _g определяется на основе результатов статистической обработки частных значений предельного сопротивления сваи F_u, кН, в месте испытания зондированием.

12. Требуется определить частное значение предельного сопротивления забивной сваи сечением 3030 см глубиной погружения 5 м от поверхности грунта в точке зондирования F_u по результатам зондирования установкой УСЗ 15/36 (второй тип зонда). Графики регистрации лобового и удельного бокового сопротивления представлены на рисунке 27.

Решение. Вычисляем среднее значение сопротивления грунта, кПа, под конусом зонда, полученное из опыта на участке, расположенном в пределах 0,3 м (одного диаметра d) выше и 1,2 м (четырех диаметров) ниже отметки острия сваи (где d =0,3 м - сторона квадратного сечения сваи). Вычисление произведено в таблице 14.

Глубина, м	qci, МПа	аi, м (основание эпюры qc)	Аi, = аi(qci + qci+1)/2, МПам
4,6	2,5
4,7	2,45	0,1	0,2425
4,8	2,4	0,3	0,59
5	3,5	0,3	0,6
5,2	2,5	0,3	0,58
5,4	3,3	0,3	0,63
5,6	3	0,3	0,58
5,8	2,8	0,3	0,54
6	2,6	0,3	0,53
6,2	2,7
	Σ Аi =		4,2925

q_c= Σ А_i/(5d) = 4,2925/(50,3) = 2,862 МПа = 2862 кПа.

По таблице 13 находим β₁

β₁ = 0,7783

и вычисляем R_s

R_s = 0,77832862 = 2227 кПа.

Вычисление f произведено в таблице 15, при этом коэффициент β_i определен по таблице 13.

fsi, кПа	βi	hi, м	fsi βi hi, кПам
23	0,7275	0,2	3,3465
56	0,56	0,2	6,272
47	0,5825	0,2	5,4755
14	0,75	0,2	2,1
18	0,75	0,2	2,7
19	0,75	0,2	2,85
27	0,6975	0,2	3,7665
29	0,6825	0,2	3,9585
5	0,75	0,2	0,75
10	0,75	0,2	1,5
19	0,75	0,2	2,85
30	0,675	0,2	4,05
36	0,63	0,2	4,536
45	0,5875	0,2	5,2875
49	0,5775	0,2	5,6595
78	0,465	0,2	7,254
44	0,72	0,2	6,336
21	0,9875	0,2	4,1475
15	1	0,2	3
119	0,4	0,2	9,52
123	0,4	0,2	9,84
81	0,4475	0,2	7,2495
70	0,525	0,2	7,35
37	0,7875	0,2	5,8275
52	0,66	0,2	6,864
		Σ fsi βi hi	122, 5

f = Σ f_si β_i h_i /h = 122,5/5 = 24,5 кПа.

Коэффициенты условий работы _cR = 1, _cf = 1.

Площадь поперечного сечения сваи А = 0,30,3 = 0,09 м²; периметр поперечного сечения сваи u = 40,3 = 1,2 м.

Частное значение предельного сопротивления забивной сваи в точке зондирования

F_u = _cR R_s A + _cf f h u = 122270,09 + 124,551,2 = 347,43 кН.

13. Требуется определить частное значение предельного сопротивления забивной сваи сечением 3030 см глубиной погружения 5 м от поверхности грунта в точке зондирования F_u по результатам зондирования установкой СП-59 А (первый тип зонда). Графики регистрации лобового и общего бокового сопротивления представлены на рисунке 28.

Р ешение. Вычисляем среднее значение сопротивления грунта, кПа, под конусом зонда, полученное из опыта на участке, расположенном в пределах 0,3 м (одного диаметра d) выше и 1,2 м (четырех диаметров) ниже отметки острия сваи (где d =0,3 м - сторона квадратного сечения сваи).

Глубина, м	qci, МПа	аi, м (основание эпюры qc)	Аi, = аi(qci + qci+1)/2, МПам
4,6	2,7
4,7	2,45	0,1	0,2375
4,8	2,2	0,3	0,44
5	2,2	0,3	0,44
5,2	2,2	0,3	0,49
5,4	2,7	0,3	0,54
5,6	2,7	0,3	0,58
5,8	3,1	0,3	0,62
6	3,1	0,3	0,62
6,2	3,1
	Σ Аi =		3,9675

q_c= Σ А_i/(5d) = 3,9675/(50,3) = 2,645 МПа = 2645 кПа.

По таблице 13 находим β₁

β₁ = 0,7913

и вычисляем R_s

R_s = 0,79132645 = 2093 кПа.

На глубине 5 м общее сопротивление по боковой поверхности зонда Q = 15,2 кПа, вычисляем f_s

f_s = Q / (hu) = 15,2/ (50,112) = 27,14 кПа,

здесь u = 0,0357 = 0,112 м – периметр поперечного сечения зонда по ГОСТ 19912.

По таблице 13 находим β₂

β₂ = 1,479

и по формуле (25) находим f

f = β₂ f_s = 1,47927,14 = 40,13 кПа.

Коэффициенты условий работы _cR = 1, _cf = 1.

Площадь поперечного сечения сваи А = 0,30,3 = 0,09 м²; периметр поперечного сечения сваи u = 40,3 = 1,2 м.

Частное значение предельного сопротивления забивной сваи в точке зондирования

F_u = _cR R_s A + _cf f h u = 120930,09 + 140,1351,2 = 429,15 кН.