Грунты учебник

7.3. Определение несущей способности свай по результатам полевых исследований

Наиболее достоверным метод определения несущей способности свай является определение по результатам полевых исследований, которые проводятся непосредственно на строительной площадке.

7.3.1. Определение несущей способности динамическим методом

При динамических испытаниях несущая способность сваи Fd определятся по фактическому замеренному остаточному отказу Sa, т. е. осадки сваи от одного удара дизельмолота.

В соответствии со СНиП 2.02.03-85 несущая способность сваи определяется по формуле:

Е– коэффициент восстановления удара при забивке молотами ударного действия Е2 = 0,2.

7.3.2. Определение несущей способности сваи по результатам испытания статистической вдавливающей нагрузкой

Несмотря на трудоёмкость и значительную стоимость этот способ является наиболее достоверным. Схема установки для испытания свай приведена на рис. 52.

При испытании нагрузку на сваю передают с помощью домкрата ступенями 1/10…1/15 от ожидаемого предельного сопротивления.

При этом осадку измеряют с помощью прогибомеров с ценой деления 0,1 мм после условной стабилизации.

60

Условной стабилизацией считается осадка, приращение которой не превышает 0,1 мм за 1 час в песчаных грунтах и за 2 часа в глинистых.

Установка состоит: 1. Испытуемая свая. 2. Анкерные сваи.

3. Реперная система.

4. Прогибомеры.

5. Гидравлический домкрат.

6. Упорная балка.

Рис. 53. Схема установки для испытания свай статической вдавливающей нагрузкой

По результатам испытаний строится график зависимости от вертикальной нагрузки S=f(Р) (рис. 53).

ζ – переходный коэффициент, равный 0,2.

– предельное значение средней осадки сооружения (может быть принято и Su).

Рис. 54. График испытания свай статической вдавливающей нагрузкой

При этом могут быть рассмотрены три случая:

1.Fd соответствует конечной точке загружения (срыв сваи не достигнут);

2.Fd соответствует конечной точке прямолинейного участка графика (срыв сваи достигнут);

3.Fd соответствует точке при S=0,2Su (свая в слабых грунтах при непрерывном росте осадки.

61

7.3.3. Определение несущей способности свай по результатам статистического зондирования

Статистическое зондирование заключается во вдавливании с постоянной скоростью в грунт стандартного зонда, при этом позволяющего замерять сопротивление по его острию и на боковой поверхности.

Частное значение предельного сопротивления определяется по формуле:

F¹ = R · A + f · h · u,

– предельное сопротивлении грунта под остриём сваи по результатам зондирования;

f – среднее значение предельного состояния грунта на боковой поверхности по результатам зондирования;

h – глубина погружения сваи от поверхности грунта около сваи;

u – периметр поперечного сечения ствола сваи;

R = β · q ,

где β1 – коэффициент перехода от qs к Rs, определяемый по таблице;

qs – среднее значение сопротивления грунта под остриём зонда, полученное при испытаниях на участке в пределах от одного диаметра d выше и 4d ниже отметки отверстии проектируемой сваи (d – диаметр круглой сваи, сторона квадратной или большая

сторона прямоугольного сечения сваи). f = β4 · fW,

где β1 – коэффициент перехода от f3 к f.

f3 – среднее значение сопротивления грунта на боковой поверхности, 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 острия сваи.

Нагрузка, допускаемая на сваю N, определится по формуле:

N = »kµÂ,

где γk – коэффициент надёжности, принимаемый равным;

γk = 1,2; если Fd определена по результатам испытания свай статистической нагрузкой;

Гk = 1,25; если Fd определена по результатам статистического зондирования;

Гk = 1,4; если Fd определена расчётом и по динамическим испытаниям.

62

7.4. Расчёт и проектирование свайных фундаментов

Свайные фундаменты рассчитываются по двум группам предельных состояний.

Первая группа – по несущей способности грунта основания, по устойчивости грунтового массива со свайным фундаментом, по прочности материала свай и ростверков.

Вторая группа – по осадкам свайных фундаментов от вертикальных нагрузок.

7.4.1. Центрально нагруженный свайный фундамент

Расчёт по несущей способности грунтов основания заключатся в

выполнении условия:

N≤ »kµÂ,

где N01 – расчётная нагрузка на куст свай или на 1 м длины ленточного фундамента;

Gf – расчётная нагрузка от веса фундамента;

Gg – расчётная нагрузка от веса грунта на обрезах ростверка; N – число свай в кусте.

Определяется расстояние между сваями в ленточном фундаменте и количества свай в кусте.

Расчётное расстояние между сваями по длине стены при ленточных

свайных фундаментах определяется по формуле:

а = &G=,

где n1 – расчётная нагрузка на 1 п. м. фундамента (с учётом веса ростверка грунта на его обрезах), кН.

Полученный результат определяется таким образом, чтобы шаг свай был кратным 5 см. В зависимости от величины «а» определяется число рядов свай, но при этом расстояние между сваями принимается не менее 3d при однорядном расположении 3d < а < 6d. Если по расчёту а < 6d, то можно изменить длину свай или сечение, чтобы уменьшить несущую способность.

Ширина ростверка определяется по формуле: (рис. 50):

B" = d + 2C< + m − 1 a,

где С0 = 0,1 – расстояние от края ростверка до грани сваи; m – число рядов свай.

63

7.5. Расчёт осадки свайного фундамента

При расчёте осадок свайный фундамент рассматривается как условный массивный фундамент на естественном основании (рис. 56), т. е. сваи, включающие ростверк, грунт межсвайного пространства, а также объем грунта, входящего в призму распределения давления от трения грунта по боковым поверхностям свай.

При расчёте осадки свайного фундамента должно выполняться условие:

S ≤ Su,

где S – расчётная осадка свайного фундамента, определяемая методом

послойного суммирования:

S = β ∑& ˆ‰',_·l_

\ Š_ ,

где Su – предельно допустимая осадка, определяемая по таблице СНиП в зависимости от класса сооружения.

Рис. 56. Схемы условных фундаментов для расчёта по второй группе предельных состояний

Величина «с» определяется по формуле:

с = Ltg oR››,t,Z p,

где Н – глубина погружения свай в грунт.

φ‹‹,BQ = ∑ R››,_·l_, ∑ l_

где φII,I – расчётное значение углов внутреннего трения отдельных слоёв грунта, пройденных сваями, толщиной hi.

Размеры подошвы условного фундамента определяются по формулам: b = a— m— − 1 + d + 2c,

lc = a\ m\ − 1 + d + 2c,

65

где аb, ai – расстояние между осями свай в кусте соответственно по поперечным и продольным осям;

mb, mi – количество рядов свай в кусте по ширине и длине фундамента;

d – диаметр круглого или сторона квадратного сечения свай.

R = kr=@·kr> •Mk · kT · §c · γ‹‹ + M · d c · γ´‹‹ + M · C‹‹£.

Расчётное сопротивление грунта основания R определяется аналогично, что и для фундаментов мелкого заложения с заменой фактической ширины и глубины заложения фундамента на условные.

Порядок определения осадки свайного фундамента следующий (рис. 57):

Толщина грунта, расположенного под подошвой условного фундамента, делится на элементарные слои h\ = 0,4 · bc

σTр,\ = α\ · h\,

где αi – коэффициент снижения давления по глубине, определяемый по

таблице СНиП в зависимости от:

α = f o—´ : 4T— p.

3. Строится эпюра 0,2σzg.

4. Граница сжимаемой толщи определится как точка пересечения эпюр σzр с эпюрой 0,2σzg.

5. Осадка свайного фундамента:

S = β ∑& ˆ‰',_·l_

\ Š_ .

66

Рис. 57. Расчётная схема к определению осадки свайного фундамента

8.ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИСКУССТВЕННЫХ ОСНОВАНИЙ

8.1.Основные положения и классификация искусственных

оснований

В последние годы всё чаще используются строительные площадки со сложными инженерно-геологическими условиями. К ним относятся площадки, сложенные слабыми грунтами: илами, рыхлыми песками, заторфованными отложениями, а также региональными типами грунтов, обладающих специфическими свойствами: вечномёрзлые грунты, лессовидные просадочные грунты, набухающие, засоленные грунты, озёрно-ледниковые отложения и др. Особое место занимают насыпные грунты, которые образовались в результате техногенной деятельности человека, а также создаваемые целенаправленно, отсыпкой или намывом, с

67

использованием естественных грунтов или отходов промышленного производства.

Слабые грунты в природном залегании, как правило, обладают низкой несущей способностью и высокой сжимаемостью. Для других характерно резкое снижение механических свойств при определённых воздействиях (замачивание лессовидных грунтов, оттаивание мерзлых, динамические воздействия на рыхлые, насыщенные водой песчаные грунты и т. д.). Недооценка этих явлений может привести к значительным неравномерным деформациям, а в некоторых случаях и к потере устойчивости оснований.

Современной наукой разработаны различные методы искусственного улучшения свойств грунтов основания. Эти методы можно разделить на три основные группы:

∙конструктивные методы не улучшают строительных свойств самих грунтов, а создают благоприятные условия работы их как основной за счёт регулирования напряжённо-деформированного состояния;

∙уплотнение грунтов осуществляется различными способами и направлено на снижение пористости грунтового основания за счёт более плотной переупаковки минеральных агрегатов;

∙закрепление грунтов заключается в образовании прочных

искусственных структурных связей между минеральными частицами. Искусственными или искусственно улучшенными называются грунтовые основания, к которым применены те или иные методы, улучшающие их строительные свойства. Общая классификация приведена

в табл. 7.

68

69