книги из ГПНТБ / Симагин В.Г. Свайные фундаменты. Особенности проектирования и возведения

та с интервалами через 30 минут и далее через каждый час до затухания перемещения, характеризуемого разни­ цей перемещений не более 0,1 мм за последние два часа наблюдений (условная стабилизация).

4. Нагрузка при иопытании свай должна быть дове­ дена до величины, вызывающей их осадку не менее чем на 40 мм. При заглублении нижних концов свай в круп­ нообломочные, плотные гравелистые пески и твердые глины статические испытания могут быть прекращены при осадках менее 20 мм при условии, что максимальная нагрузка будет не менее полуторной расчетной нагрузки на сваю, принятой в проекте свайного фундамента.

5. Разгрузку производят ступенями, равными двой­ ной ступени загрузки. Наблюдения ведут на каждой ступени разгрузки в течение одного часа в глинистых и 30 минут в песчаных грунтах. Отсчеты по приборам производят соответственно через каждые 30 и 15 минут.

О результатах испытания свай составляют акт, к ко­ торому прилагается: а) план места испытания, б) гео­ логический разрез в месте испытания с указанием глубины погружения, в) журнал погружения и испыта­

Результаты статического испытания оформляются в виде графиков зависимости осадки от нагрузки и затухания осадки во времени от каждой ступени загружения. Для более наглядного отражения работы свай график испы­ таний необходимо строить в натуральном масштабе по оси осадок и в масштабе по шкале нагрузок в 1 см—5 т.

График статических испытаний сваи в зависимости от вида грунта, залегающего под острием и в пределах длины сваи, может иметь различный вид. Так, если под острием сваи залегают плотные малосжимаемые грун­ ты, то вид графика близок к прямолинейному.

За нормативное сопротивление Рн принимают нагруз­ ку, равную или большую полуторной нагрузки, вычис­ ленной по таблицам Д" и /" СНиП ІІ-Б.5—67*.

При наличии на графике резкого перелома, после которого осадка резко возрастает при незначительном увеличении нагрузки, Р" принимают в точке перелома. Если характерная точка перелома отсутствует и график имеет большую кривизну (в слабых сильносжимаемых грунтах), Р" принимают исходя из допустимых осадок

30

свай при их работе в фундаменте сооружения: для ка­ менных зданий при 5=20 мм; для конструкций, чув­ ствительных к неравномерным осадкам (арок, неразрезиых балок, крупнопанельных зданий), при 5 = 10 мм. Нормативное сопротивление сваи в грунтовых условиях г. Ленинграда принимают при осадке 5 = 40 мм. Соглас­ но СНиП П-Б. 5—67* за нормативное сопротивление сваи принимается нагрузка, под воздействием которой испытываемая свая получит осадку, равную 7ю от пре­ дельно допустимой осадки фундаментов проектируемого здания.

Несущая способность сваи по результатам испытаний статическим загружѳнием определяется по формуле

Р = КтР",

где К — коэффициент однородности грунта, равный 0,80;

т— коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,85 для графика, на котором отсут­ ствует характерная точка перелома, для осталь­ ных т = 1.

Методика испытания свай с учетом фактора времени

Специальные исследования, выполненные в Научноисследовательском институте оснований, показали, что осадки свай под длительной нагрузкой могут продол­ жаться в течение неокольких лет и в несколько раз пре­ вышать осадки, полученные при испытании свай по ГОСТ 5686—69. Так, в песчаных грунтах осадки увели­ чиваются в 2,5—3,0 раза, в полутвердых и тугопластич­ ных суглинках в 5—7 раз, в суглинках мягкопластичной консистенции в 10 раз. Поэтому в СНиП П-Б.5—67* за предельную нагрузку на сваю, определяемую по графику

случай, соответствующий лишь результатам исследова­ ний свай в суглинках мягкопластичной консистенции.

Данная же методика позволяет на основании кратко­ временных испытаний сваи рассчитать ее конечную осадку с учетом грунтовых условий и принять расчет-

31

ную нагрузку на сваю, а также одновременно в 4—5 раз сократить время испытания свай.

Эта методика дает удовлетворительные результаты при испытаниях свай в глинистых грунтах твердой, по­ лутвердой, туго-мягкопластичной консистенции, а также

жение сваи производится ступенями. Первые две ступени принимаются равными 7з—7s, а последующие 7ю—7 і5 части ожидаемой предельной нагрузки.

2.Длительность приложения каждой ступени нагруз­ ки 3 часа.

3.Отсчеты снимаются: первый — через 5 минут (с мо­

мента увеличения нагрузки на ступень), второй — через 10 минут, третий — через 15 минут и затем через каж­ дые 30 минут.

4. В ходе испытаний рекомендуется достичь осадку сваи больше чем 25—30 мм.

Остальные требования —по методике ГОСТ 5686—69. Р а с ч е т о с а д к и с в а и с у ч е т о м ф а к т о р а в ре ме ни . Осадка сваи на ступени нагрузки Sp,-,

полученная при испытании, складывается из следующих величин:

держки рассматриваемой ступени нагрузки. Если принять за условное затухание скорость осадки

vs мм/год, то получим время затухания осадки t2, а ее величина S(2 за это же время будет равна

32

приводит к уменьшению осадки испытуемой сваи, а сле­ довательно, к завышению ее несущей способности.

Дополнительная осадка от влияния анкерных свай может быть подсчитана по формуле

Значение сил трения грунта по боковой поверхности сваи может быть найдено при любой ступени загружения разделением несущей способности оваи на острие и боковую поверхность (ом. рис. 3). Очевидно, влияние анкерных свай начинает сказываться при начале их подъема. Поэтому при проведении статических испыта­ ний сваи необходимо измерять деформации испытуемой и анкерных свай. Зная подъем анкерных свай, можно по графику Рбок =f(S) испытуемой сваи определить зна­ чение сил трения грунта по их боковой поверхности. Учет влияния -анкерных свай на осадку испытуемой сваи позволит более полно использовать несущую способность сваи по грунту.

34

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА ПОД ОСТРИЕМ И ПО БОКОВОЙ ПОВЕРХНОСТИ СВАИ

ПО РЕЗУЛЬТАТАМ СТАТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ

При определении осадки одиночной сваи и свайных кустов, работающих как отдельные сваи с взаимным влиянием, необходимо знать величины нагрузок, воспри­ нимаемых острием и боковой поверхностью сваи. От пра­ вильного назначения указанного соотношения будет зависеть степень соответствия расчетных значений оса­ док фактически наблюдаемым в натуре. Необходимость раздельного определения величины сопротивления грун­ та под острием сваи и по ее боковой поверхности также часто возникает при интерпретации результатов испыта­ ния свай статической нагрузкой.

Приближенно, на стадии проектирования, нагрузку, воспринимаемую острием и боковой поверхностью сваи, можно определить по данным R" и / н, приведенным в СНиП П-Б.5—67*. Однако значения R" и fHне учиты­ вают региональных грунтовых условий многих районов страны, поэтому и соответствующие нагрузки могут отличаться от фактических. Более точные величины нагрузок, передающиеся по грунту через острие и боко­ вую поверхность сваи, можно определить специальными опытами.

В настоящее время известно несколько методов раз­ деления нагрузки, воспринимаемой сваей острием и бо­ ковой поверхностью. Наиболее точным является метод непосредственных измерений усилий, возникающих в свае, с помощью тензодатчиков. В институте «Фундаментлроект» для оценки величины сопротивления грун­ тов под острием и по боковой поверхности используется инвентарная свая-штамп. Однако проведение подобных экспериментов требует специально оборудованных свай, поэтому данный метод пока не нашел широкого приме­ нения в строительной практике.

Известный метод Ван Вила позволяет разделить общее сопротивление сваи на сопротивление грунта под острием сваи и по ее боковой поверхности по графику зависимости упругой осадки сваи от нагрузки. График «упругая осадка—нагрузка» строится по результатам испытаний свай циклическим загружением. Работа сре­ ды сваи представляется в виде прямой линии, проведен­

35

ной из начала системы координат параллельно нижней части графика «нагрузка — упругая осадка», так как считается, что после реализации сил трения по боковой

Известен также способ определения доли нагрузки, воспринимаемой острием и боковой поверхностью сван, по данным обычных испытаний свай статическим загру­ женном [Б. И. Далматов, Ф. К- Лапшин, 1966]. Указан­ ный метод базируется на предположении, что работа острия практически не влияет на величину несущей спо­ собности сваи за счет сил трения, развивающихся по ее боковой поверхности. С ростом нагрузки на сваю силы трения увеличиваются до предельного значения, а даль­ нейшее увеличение нагрузки происходит за счет работы острия. Это позволяет по нижней части графика «осад­ ка—нагрузка» установить работу острия сван.

Анализ данных испытаний свай статическим загружением показывает, что зависимость S=f(P) выража­ ется параболой, состоящей из двух ветвей, начальной и конечной, причем конечная ветвь характеризует работу только острия сваи после достижения определенного значения осадки S ca. Эти ветви кривой S — f(P) аппро­ ксимируются уравнениями парабол. Поэтому течение осадки S cд, соответствующей случаю полной реализации сил трения грунта по боковой поверхности сван, можно определить путем построения графиков статического испытания свай по логарифмической сетке. Зависимость

и боковой поверхностью оваи, по результатам испытаний более точно можно следующим образом [А. В. Пилягин, 1970]. Для определения доли нагрузки, воспринимаемой острием и боковой поверхностью сваи в процессе загружения, по данным геологических изысканий подсчиты­ вается величина нагрузки, которую воспринимает свая за счет сил трения по ее боковой поверхности. Ориенти­ ровочные значения, удельных сопротивлений грунта по боковой поверхности свай могут быть приняты по СНиП

36

полной реализации сил трения по боковой поверхности сваи, когда дальнейшее увеличение нагрузки на сваю происходит за счет работы ее острия. Нагрузка, воспри­ нимаемая острием сваи, составит

Значение Р 0ыл) откладываем (точка А\) на графике Рост=!(Рсв) (рис. 3,6). Затем проводим прямую ВС под углом 45° к горизонту, так как в случае, когда при­ ращение на оваю воспринимается только острием, зависимость Р ост = f{P Ca) выражается прямой, наклонен-

Рис. 3. Определение нагрузки, восприн-ммаемой острием и боковой ■поверхностью ован, по результатам статических испытаний:

тического испытания сван PQB =f(S);, 6 — разделение общего сопротивления

сван на сопротивление грунта по стрию и по ее боковой поверхности: ODC— график работы острия сваи; OD\C\—график работы боковой поверхности сваи

ной к горизонту под углом 45°. По графику (рис. 3, а) определяем значение нагрузки Рі при осадке сваи, рав­ ной Sex Найденное значение Рг откладываем на графи­

ообой работу острия сваи, что подтверждается данными испытаний модельных и натуральных тензосвай. Зная нагрузку, приложенную к свае, и долю нагрузки, вос­

37

(рис 3, а). При отсутствии данных значений f" предель­ ную нагрузку, воспринимаемую боковой поверхностью сван, с известным допущением можно определить из выражения, полученного из формулы А. Б. Ограновнча (1963), используемой для определения осадки одиноч­

Среднее значение сил трения грунта, развивающихся по боковой поверхности свай, можно также определить из условия равенства осадок сваи от нагрузки, воспри­ нимаемой острием и боковой поверхностью сваи в мо­ мент полной реализации сил трения грунта. Осадку сваи от нагрузки, воспринимаемой боковой поверхно­ стью 5бокИ острием S OCT можно определить методом ограниченной сжимаемой толщи [А. В. Пилягин, 1968]

ность сжимаемой толщи при определе­ нии осадки от нагрузки, воопринимае- ■мой боковой поверхностью и острием сваи.

Приравнивая эти два выражения, получим среднее значение сил трения грунта по боковой поверхности сваи, соответствующее случаю их полного развития:

Р

f - 2 .5 F + F 60K'

где Fбок площадь боковой поверхности сваи.

38

При отсутствии данных значений сдвиговых осадок участок DC графика работы острия сваи (рис. 3, б) строится по вышеописанному методу, а для построения начального участка OD работы острия сваи необходи­ мо задаться одним значением осадки Si и соответствую­ щей ей нагрузкой Р\ и по формуле определить Яб0кіДалее определяем величину нагрузки, воспринимаемой острием сваи при общей нагрузке на сваю Р\. Точку Е соединяем с началом координат и продолжаем до пере­ сечения в точке D с линией ВС. Линия ODC будет пред­ ставлять работу острия сваи. Имея график работы острия сваи при статическом загружении, легко постро­ ить и зависимость Р бок =f (Лс„).

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СВАИ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИИ

Динамические испытания забивных свай выполня­ ются для определения предельного или расчетного сопротивления сваи и контрольного отказа, а также воз­ можной глубины их погружения.

На месте испытания забивается свая соответствую­ щей конструкции и на проектную глубину в тех усло­ виях, при которых будут строить свайный фундамент. Дают свае «от дохнут ь » в зависимости от в и д а грунта: в песчаных грунтах 3—5 дней, в связных и раз­

нием, которое применялось при забивке сваи. В про­ цессе динамических испытаний фиксируют:

1)количество ударов молота на каждый метр по­ гружения сваи;

2)отказы на последнем метре погружения сваи от

одного удара;

3)высоту подъема молота;

4)длительность «отдыха», т. е. перерыва между

концом забивки и началом добивки.

При погружении сваи в грунт от каждого последую­ щего удара молот встречает со стороны грунта все большее сопротивление, и осадка постепенно уменьша­ ется. Когда осадки по величине достигают расчетного отказа <?расч, бойка сваи прекращается. Термин «рас­ четный отказ» означает, что свая погрузилась в грунт

39