14. Динамические испытания грунтов забивными сваями

Испытания грунтов динамической (ударной или вибрационной) нагрузкой проводят забивными сваями для проверки возможности погружения свай на намечаемую глубину, для оценки несущей способности сваи, определяемой по значению отказа, для установления так называемого коэффициента засасывания, а также для относительной оценки однородностей грунтов по их сопротивлению погружению.

Количество испытываемых свай при строительстве в соответствие с ГОСТ 5696 должно составлять при испытании свай динамической нагрузкой до 1 % от общего количества свай на объекте, но не менее 6 шт.

Динамический способ определения предельного сопротивления сваи основан на зависимости размера отказа от несущей способности сваи по грунту. При прочих равных параметрах несущая способность сваи по грунту тем больше, чем меньше отказ.

Сваи, испытываемые динамическим методом в отдельных точках свайного поля перед массовой забивкой, погружаются тем же копровым агрегатом, который предназначен для производства свайных работ.

Тип сваепогружателя и копрового оборудования для погружения свай и динамических испытаний выбирают в зависимости от массы и длины свай и геологических условий площадки. Сваебойный механизм должен отвечать следующим требованиям:

• при длине сваи более 12 м масса ударной части молота одиночного действия, а также дизельного молота должна быть не менее массы сваи;

• при длине свай до 12 м масса ударной части молота одиночного действия, а также дизельного молота должна быть не менее 1,5 массы сваи при забивке сваи в плотные грунты и не менее 1,25 массы сваи при забивке в грунты средней плотности.

Динамические испытания не могут быть произведены «с нуля». Им предшествуют инженерно-геологические исследования грунтов строительной площадки с определением несущей способности свай F_d различной длины по результатам, например, статического зондирования грунтов (п. 3.11) или по расчетным формулам (п. 3.4). Проектировщик в зависимости от инженерно-геологических условий площадки, конструктивных особенностей сооружения и действующих нагрузок на фундаменты выбирает тип и габариты (длину и поперечное сечение) сваи и назначает глубину погружения сваи. При этом учитываются опыт эксплуатации построенных вблизи зданий, а также условия, способные влиять на несущую способность свай и величину их осадок под нагрузкой (наличие слоя слабого грунта, подсыпка территории, рытье грунта вблизи свай и т.д.).

Далее подбирается сваебойное оборудование и вычисляется предполагаемый отказ сваи по характеристикам сваепогружателя и требуемой несущей способности F_d, найденной по результатам зондирования грунтов и (или) по расчетным формулам. Рекомендуется подбирать сваепогружатель и копровое оборудование таким, чтобы предполагаемый расчетный остаточный отказ был s_a,р  0,003 м. Другие требования по подбору копра и молота излагаются в курсе технологии свайных работ.

Расчетный остаточный s_a,р, м, отказ при забивке и добивке железобетонных и деревянных свай длиной до 20 м в зависимости от энергии удара E_d выбранного молота и несущей способности сваи F_d, вычисляется по формуле

,

(28)

где  – коэффициент, принимаемый по таблице 17 в зависимости от материала сваи, кН/м²;

А – площадь, ограниченная наружным контуром сплошного или полого поперечного сечения ствола сваи (независимо от наличия или отсутствия у сваи острия), м²;

E_d – расчетная энергия удара молота, кДж, принимаемая по таблице 18, или расчетная энергия вибропогружателей - по таблице 19;

m₁ – масса молота или выибропогружателя, т;

m₂ – масса сваи и наголовника, т;

m₃ – масса подбабка, (при вибропогружении свай m₃ = 0), т;

 – коэффициент восстановления удара, принимаемый при забивке железобетонных свай и свай-оболочек молотами ударного действия с применением наголовника с деревянным вкладышем ² = 0,2, а при вибропогружателе ² = 0.

Случай расчета	Коэффициент , кН/м2
Испытание свай забивкой и добивкой (а также в случае определения отказов) при видах свай:
железобетонных с наголовником	1500
деревянных без подбабка	1000
деревянных с подбабком	800
Контроль несущей способности свай по результатам производственной забивки при значении Ed / sa, кН:
1000 и менее	2500
2000	1500
4000	950
8000 и более	700

Вид молота	Расчетная энергия удара молота Ed, кДж
1. Подвесной или одиночного действия	GH
2. Трубчатый дизель-молот	0,9 GH
3. Штанговый дизель-молот	0,4 GH
4. Дизельный при контрольной добивке одиночными ударами без подачи топлива	G(H - h)
Примечания 1 G - вес, кН, и H - высота падения ударной части молота, м; 2 В позиции 4 h - высота первого отскока ударной части дизель-молота от воздушной подушки, определяемая по мерной рейке, м. Для предварительных расчетов допускается принимать: для штанговых молотов h = 0,6 м, для трубчатых молотов h = 0,4 м.

Возмущающая сила вибропогружателя, кН	Эквивалентная расчетная энергия удара вибропогружателя, кДж
100	45,0
200	90,0
300	130,0
400	175,0
500	220,0
600	265,0
700	310,0
800	350,0