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

настолько, что от последующих ударов (если бы забив­ ка сваи продолжалась) она встречала бы со стороны грунта практически одинаковые по величине сопротив­ ления, а свая бы получала одинаковые по величине осадки. Расчетный отказ свидетельствует о том, что при принятых весе молота Q и высоте его падения Н свая получила предельную несущую способность и что даль­ нейшая бойка практически не увеличивает ее несущей способности, а лишь может привести к повреждению.

Сваи для добивки после «отдыха» выбирают на осно­ вании анализа отказов, полученных в процессе забивки. Добивке подвергают те сваи, отказы которых при за­ бивке были больше проектных. Отказ определяют как среднее из числа ударов, для молота подвесного и оди­ ночного действия 4—5, для молотов двойного действия и дизель-молотов— 10. При добивке свай в зимнее времая в случае промерзания грунта с поверхности его предварительно отогревают паром или с помощью элек­ тропрогрева.

Результаты динамических испытаний сваи представ­ ляются в виде графика — зависимости количества рабо­ ты, затраченной на каждый метр погружения.

При испытании свай динамической нагрузкой сле­ дует иметь в виду следующие обстоятельства:

В о-п е р в ы X, головы свай перед испытанием долж­ ны быть в хорошем состоянии, что особенно важно для железобетонных свай, у которых наблюдается разру­ шение бетона с появлением продольных трещин. В этом случае необходимо бетонировать голову с установкой металлического наголовника, который после окончания схватывания бетона должен быть обжат несколькими ударами молота с целью исключения его остаточных деформаций.

Вовторых, проводить испытания следует несколь­ кими (5—6) редкими ударами молота, падающего с оп­

многие факторы, такие, как вес .молота и высота его падения, скорость добивки, вид и состояние грунта, наличие стыков свай и их качество и др. В слабых грун­ тах и стыковых сваях получаются большие ошибки.

40

отказу при наличии сваебойного оборудования, т. е. не требуется груза, платформ и т. п.; требует мало време­ ни; простота и дешевизна.

Несущая способность сваи по данным динамических испытаний по формуле СНиП ІІ-Б.5—67* может быть с достаточной для практики точностью подсчитана лишь для случая залегания под остриями свай однород­ ных песчаных грунтов. Результаты динамических ис­ пытаний свай в слоистых грунтах обычно исполь­ зуются для обоснования выбора глубины погруже­ ния свай и оценки неоднородных грунтов, а также сравнительной оценки несущих способностей нескольких свай.

В неоднородных грунтах, а также при выраженном «засасывании» висячих свай в слабых водонасыщенных глинистых грунтах и при наличии в пределах сжимае­ мой толщи под остриями свай слабых сильносжимаемых грунтов сваи, испытанные динамической нагрузкой, должны быть проверены статическим загружением. Величина несущей способности сваи, полученная по данным статических испытаний, и отказ при динамиче­ ских испытаниях в порядке первого приближения используется в дальнейшем для оценки несущей способ­ ности других свай. Указанный прием недопустим в слу­ чаях, когда условия работы свай различны, например, вследствие различия геологических условий, длины и се­ чения сваи, сроков «отдыха» и т. д.

Как известно, испытания свай статическим загруже­ нием дороги, особенно в предпостроечный период. На­ пример, в Ленинграде стоимость предпостроечного испы­ тания одной сваи составляет 2 тыс. рублей, а испытания в свайном поле — 0,5—0,7 тыс. рублей. Несущая способ­ ность свай с уменьшенным количеством испытаний ста­ тическим загружением может быть определена путем совершенствования метода испытаний свай и расчетного метода, используемого в период изысканий и проекти­ рования.

Согласно требованиям технических условий, количе­ ство свай, подвергаемых испытанию динамической нагрузкой, составляет 2% от общего числа свай в соору­ жении, но не менее пяти.

■Предельное сопротивление сваи при испытании дина­ мической нагрузкой с учетом упругой части отказа

41

определяется по формуле Н. М. Герсеванова (СН и П ІІ-Б.5—67*):

Н— расчетная высота падения ударной части моло­ та, определяемая по табл. 6, см.

Таблица 6

Рекомендуемая высота падения ударной масти молота

П р и м е ч а н и е. Нх— фактическая величина хода ударной ча­

скока ударной части дизелммолота от воздушной подушин, в пред­ варительных расчетах для штанговых молотов принимается 7і=0,6 ж.

42

Однако в нормах проектирования свайных фунда­ ментов СНиП ІІ-Б.5—67* отсутствуют указания отно­ сительно выбора веса и высоты падения молота при проведении динамических испытаний. Некоторые имею­ щиеся рекомендации (справочник проектировщика «Основания и фундаменты», 1964; СНиП ІІІ-Б.6—62, Бюллетень строительной техники № 5, 1969) позволяют это сделать исходя из энергии падающего молота и пре­ дельной нагрузки на сваю. При выборе типа молота для забивки свай в порядке первого приближения рекомен­ дуется вес ударной части молота одиночного действия или дизель-молота принимать не менее веса сваи, а но­

в слабые грунты или в плотные с подмывом вес молота и энергия одного удара могут быть уменьшены на

25—30%.

Подобранный молот должен быть проверен на

Из формулы Гер-севаиова следует, что величина пре­ дельной нагрузки Рпр для данного типа молота зависит от отношения высоты падения молота к величине отка­ за, так как остальные члены в формуле постоянные. Однако нормы СНиП ІІ-Б.5—67* не содержат указаний по выбору высоты подъема молота для определения отказа, который изменяется в зависимости от высоты падения молота. В табл. 7 приведены данные, получен­ ные Ю. М. Смеренским при испытании сваи -сечением 30X30 см и длиной 6 м, погруженной в тугопластичные суглинки на глубину 5,5 м. Из нее видно, что предель­ ная нагрузка на сваю не остается постоянной и равной предельному сопротивлению, полученному при испыта­ нии статическими загрузками, а изменяется более чем

43

в два раза при увеличении высоты падения молота со 120 до 190 см. В таком случае трудно определить фак­ тическую несущую способность свай без испытания ста­ тическим загруженнем. То есть, по формуле Герсеванова нельзя получить достаточно надежных результатов при применении молота любого веса и при любой высо­ те его падения.

Еще большее расхождение наблюдается, если для забивки свай попользуется дизель-молот, а при опреде­ лении несущей способности сваи по формуле Герсеванова вместо значения QH подставляется величина энергии удара, взятая по паспорту. Во-первых, формула Герсеванова выведена для свободно падающего молота при определении соотношения его веса к весу сваи. Во-вто­ рых, величина энергии, передаваемой от молота к свае и в значительной степени зависящая от конструкции наголовника п прокладок, изменяется в процессе забив­ ки вследствие смятия прокладок, оставаясь всегда мень­ ше паспортной величины.

При изменении энергии удара QH сопротивление сваи погружению в большей степени зависит от измене­ ния высоты падения молота, чем от изменения его веса [А. Ф. Малиновский, 1968].

Если при испытании свай динамической нагрузкой изменять высоту падения Я ударной части молота и из­ мерять отказ, то окажется, что в начальный период забивки при малой высоте падения молота отказ будет равен нулю. Затем величина отказа возрастает прямо пропорционально высоте падения молота (рис. 4). Поэтому для определения несущей способности динами-

44

чеоким методом в производственных условиях необхо­ димо замерить величину отказа три разных высотах падения молота и определить угол наклона прямой AB. Если угол аі окажется меньше угла а (прямая ОС построена по формуле Герсеванова), то несущая способ­ ность сван, при прочих равных условиях, будет больше принятой в проекте величины. При осі>а прямые ОС и AB пересекутся в некоторой точке, отвечающей слу­ чаю, когда несущая способность сваи, принятая в про­

екте, равна таковой, найденной по данным динамичеоких испытаний. Следовательно, соответствие проектной несущей способности сваи и полученной по данным динамических испытаний может иметь место только при одной вполне определенной высоте падения /г, ударной части молота. При h<h\ несущая способность сваи по данным динамических испытаний будет больше, а при h>h 1 меньше несущей способности сваи, принятой в проекте.

Исходя из этого условия в порядке первого прибли­ жения можно определить значение коэффициента п. Для более достоверного его определения необходимо выполнить динамическое испытание сваи вслед за испы­ танием статическим загружением. Необходимость точ­ ного определения коэффициента п объясняется тем, что его значение меняется в зависимости от отношения веса молота к весу сваи. От правильного назначения коэф­ фициента п в значительной степени зависит надежность результатов динамических испытаний свай.

45

1)испытание -свай проводится после «отдыха» или учитывается тиксотропное упрочнение грунтов,

2)учитываются упругие деформации грунта и сваи,

3)правильно подобраны вес молота и высота его падения.

«Отдых» свай при проведении динамических испыта­ ний обычно принимается: в песчаных грунтах не менее 3 суток, в супеси 5—8, в суглинках 15—25, в глинах 30—35, в илах 60—80 суток. Величина полного отказа, т. е. с учетом упругих деформаций грунта и сваи, опре­ деляется с помощью отказомеров или его упругая часть —по результатам остаточных отказов без приме­ нения записывающих устройств по следующей формуле [Б. И. Далматов, Ф. К. Лапшин, 1965]:

2(е.Н, - <?,//..)

“Я, — /У,

где еь е2 — остаточные отказы от ударов молота соот­ ветственно с высот Я 1 и Я2.

При этом испытания должны проводиться подвесным молотом или дизель-молотом одиночными «холодными» ударами, энергия которых уточняется дополнительно.

отказ от него не учитывается, так как при этом проис­

3. По данным двух ударов для каждой высоты паде­ ния молота находятся средние остаточные отказы — еі для высоты Я] и е2 для высоты Я2.

Из табл. 7 видно, что высота падения молота долж­ на приниматься такой, при которой упругая часть отка­ за достигает максимума, а свая при забивке находится в предельном состоянии, если отказ равен или больше его упругой части.

46

Для получения наиболее достоверных результатов определения несущей способности свай динамическим методом их испытание ударной нагрузкой следует про­ изводить при одной и той же высоте падения ударной части молота, найденной опытным или расчетным путем.

Высоту падения молота целесообразно определять из условия равенства несущих способностей свай, получен­ ных при испытании динамической и статической нагруз­ ками, так как в последнем случае мы получаем наибо­ лее достоверные результаты.

Из сказанного выше следует, что

Р— предельное сопротивление сваи, полученное испытанием статическим загружением или

расчетным путем; К\ — отношение веса ударной части молота к весу

сваи и наголовника.

При забивке свай в глинистые грунты в вышеприве­ денное выражение вместо площади поперечного сече­ ния сваи F необходимо подставить площадь ее боковой поверхности.

Следовательно, при заданном весе ударной части молота можно подобрать высоту его падения, с учетом грунтовых условий строительной площадки, при которой несущая способность сваи при динамическом и стати­ ческом методах испытаний будет одинаковой.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СВАЙ, НЕ ДОБИТЫХ ДО ПРОЕКТНОЙ ОТМЕТКИ

Согласно нормативным требованиям забивка свай на различную глубину в пределах куста не допускается. Однако при нарушении технологии погружения свай, заключающейся в первоочередном погружении свай по периметру куста, а затем в центре, часто приводит к тому, что не удается погрузить все сваи на проектную

47

отметку. Отметка острия свай может быть различной при наличии производственных затруднений, например разрушении ствола или головы свай в процеосе забив­ ки, а также при расположении под отдельными сваями различных препятствий (валунов, гальки).

Различная длина сваи в пределах проектируемого здания может быть принята и в проекте при наклонном залегании несущего слоя грунта. В указанных случаях возникает необходимость оценки несущей способности свай различной длины. При наличии данных статиче­ ского зондирования определение несущей способности недобитых свай не вызывает затруднений.

Несущая способность свай, не добитых до проектной отметки, при отсутствии данных зондирования или ста­ тических испытаний оваи большей длины может быть ориентировочно оценена по нормативным сопротивле­ ниям, приводимым в СНиП ІІ-Б.5—67*. Наиболее точно несущая способность свай, имеющих различную длину, может быть оценена по результатам статических испы­ таний: а) одной сваи; б) двух свай различного попереч­ ного сечения; в) двух свай различной длины.

Имея результаты испытания сваи статическим загружением, можно по методике, изложенной ранее, опре­ делить наиболее достоверные значения нормативных сопротивлений грунта по боковой поверхности и у острия сваи по следующим формулам:

уменьшенные) в зависимости от длины свай пропорцио­

от сваи, испытанной статическим загружением.

Бели в пределах строительной площадки имеются испытания статическим загружением двух забивных свай с различной площадью поперечного сечения, то, решая два уравнения с двумя неизвестными:

Р\ — Km [K'F^ + и, 2/с'р^г)

и

Р2 = Km [R"F2+ и, 2 /с Ѵ/)>

48

можно определить

А

Данный метод позволяет наиболее достоверно опре­ делять несущую способность свай, имеющих глубину заложения, отличную от принятой по проекту. В даль­ нейшем по методике, описанной выше, можно опреде­ лить несущую способность свай произвольной длины.

При наличии данных испытаний статическим загружением двух свай различной длины, но с одинаковым грунтом под остриями свай также составляется система двух уравнений:

Я, = K m [ R " F + a Y 1f%Ll)

Р> = Km (AR"F + и 2 /"р /,),

где А — отношение нормативных сопротивлении грунта более заглубленной сваи к менее заглубленной (по табл. 1 СНиП ІІ-Б.5—67*).

Решая относительно R 1и f"p, получим

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СВАЙ В ГРУНТАХ С СИЛЬНОСЖИМАЕМОЙ ПРОСЛОЙКОЙ

Свайные фундаменты находят все более широкое применение в слабых грунтах (ленточных, плах, тор­ фах), залегающих с поверхности или в виде прослоек. Определение несущей способности сваи в таких грунтах имеет свои особенности, так как сильносжимаемые про-