Определение длины свай существующих зданий
795792.ru

Строительный портал

Определение длины свай существующих зданий

Измерение длины и определение сплошности свай

Одним из наиболее востребованных направлений обследований в настоящее время является определение глубины погружения забивных железобетонных и изготовленных непосредственно в строительном котловане объекта буронабивных или буроинъекционных свай.

Нередкими для условий современной строительной практики являются следующие ситуации:

1. По какой-то причине строительство объекта приостановлено на стадии нулевого цикла. Часть оголовков свай (реже все) в пределах свайного поля обрублена, часть свай не добита до проектной глубины, часть находится под уже выполненными свайными ростверками, исполнительная документация по забивке свай отсутствует (утеряна, по какой-то причине не оформлялась или не передана Застройщику или Заказчику). После перерыва в строительстве предполагается изменить этажность, целевое назначение здания или другие его характеристики, в результате чего изменяются расчетные нагрузки на свайные фундаменты.

Задача №1. Требуется определить длину и сплошность одиночных свай, свай в пределах отдельных рядов или всего свайного поля (в том числе под выполненными ростверками) для уточнения вновь принимаемых проектных решений или корректировки существовавших.

2. Выполнение части буронабивных или буроинъекционных свай в пределах свайного поля осуществлено с нарушением технологии буровых или бетонных работ при заполнении скважин (перерывы в подаче бетона, недостаточное по времени и неравномерное по глубине вибрирование, бурение новой скважины вблизи скважины с установленным армокаркасом (или без него), но не заполненной бетоном и т.д.).

Задача №2. Требуется определить фактическую глубину (длину) буронабивной (буроинъекционной) сваи и сплошность бетона в ее теле.

3. Предполагается реконструкция (перепрофилирование) объекта путем надстройки дополнительными этажами (изменения нагрузки за счет перепрофилирования или перепланировки) или возведения пристроев к зданию (или сооружению), имеющему фундаменты в виде свайных ростверков или монолитных железобетонных плит на свайном поле, исполнительная и проектная документация по которым отсутствует.

Задача №3. Требуется определить длину железобетонных свай под ростверками.

4. Строительство свайного фундамента из забивных призматических железобетонных свай ведется в разных уровнях, происходит деформация (падение) разделяющей котлован шпунтовой стенки, приводящая к наклону нескольких рядов забитых вблизи нее свай с возможным их переломом.

Задача №4. Требуется проверка сплошности наклонившихся рядов свай.

При инженерном обследовании свайных полей и фундаментов нами уже более 6 лет успешно применяется измеритель длины свай «ИДС-1» (производства ООО «Логис»).

Прибор предназначен для определения длины свай и локализации дефектов (деформации профиля поперечного сечения сваи, трещин) в свае, определения глубины заложения подошвы фундамента, использования в качестве высокочастотной двухканальной сейсмической станции с независимым каналом синхронизации, использования в качестве сонара.

Метод измерения длины сваи прибором основан на измерении времени между интервалами возбуждения продольной волны в свае и прихода отраженной волны. Продольная волна излучается молотком. Длина вычисляется, исходя из измеренного интервала времени. При этом скорость продольной волны упругих колебаний в свае, считается известной (её можно рассчитать по формуле, измерить прибором, или откалибровать прибор по известной свае).

Отраженная продольная волна возникает в местах изменения механического импеданса (механический импеданс пропорционален скорости продольной волны в свае и площади поперечного сечения). Таким образом, если считать сваю однородной (скорость волны постоянной), то там, где происходит изменение профиля сваи, происходит отражение волны. И чем резче это изменение, тем больше коэффициент отражения волны и тем заметней отклик на экране.

Максимальная длина измерения прибором бетонных свай составляет 25-30 м, хотя наша практика показывает, что при определенных условиях возможно и измерение свай длиной до 36 метров (буронабивные сваи фундаментов цементного завода в пос. Комсомольский, Чамзинский район, Республика Мордовия) и даже более.

Согласно п.12.7.3. СП 45.13330.2012 «СНиП 3.02.01-87. Земляные сооружения, основания и фундаменты» в состав работ по выборочному контролю качества бетона свай включается контроль длины свай и оценка сплошности их стволов с использованием сейсмоакустических испытаний в количестве 20% общего числа свай на объекте.

Данный метод позволяет оперативно проводить проверку сплошности свай и определение их длины. Это обеспечит надежность основания капитальных зданий и их безаварийную эксплуатацию в любых по степени сложности грунтах.

Результаты измерений помогут определить фактическую глубину погружения свай Вашими подрядными и субподрядными организациями и соответствие выполненных ими работ проектной документации, а также несущую способность фундаментов зданий и сооружений и принять необходимые решения по корректировке проектной документации.

Измерение длины и определение сплошности буронабивной сваи

Обработанный график с определенной длиной сваи

ООО «Нижегородстройдиагностика» располагает наиболее опытными (не только в Нижегородской области, но и в России) специалистами, которые на протяжении многих лет успешно применяют данный прибор при инженерном обследовании свайных полей и фундаментов.

Ниже приведен перечень наиболее ярких примеров нашей работы в данном направлении обследований, как по Нижегородской области, так за ее пределами:

– инженерное обследование и оценка технического состояния строительных конструкций фундаментов печи пиролиза F-110 в связи с их реконструкцией (ОАО «Сибур-Нефтехим» в г. Кстово, 2004 г.);

– проверка длины и сплошности свай при укреплении склона Верхне-Волжской набережной буронабивными сваями (ЗАО «Нижегородспецгидрострой», г.Н.Новгород, 2005 г.);

– исследование свайного поля на участке строительства промышленного объекта (ООО «Пивоваренная компания «Волга», г. Н.Новгород, 2006 г.);

– определение шага и длины свай под обнаруженным свайным ростверком фундамента двухэтажного административно-бытового здания ООО «Леопард» по ул. Коминтерна с целью проведения реконструкции здания (ООО НПФ «Металлимпресс», г. Н.Новгород, 2004 г.)

– исследование свайного поля при строительстве офисно-медицинского центра на ул. Деловая в г.Н.Новгороде ( ООО «Технострой», 2009 г.);

– исследование свайных полей и свайных ростверков на участках строительства жилых домов в г.Н.Новгороде: на ул. Декабристов (ООО «Нижегородская строительная корпорация», 2004 г.), ул. Июльских дней (ЗАО «ТЕКС», 2011 г.), ул. Пролетарской (ОАО «ДСК-2», 2011 г.);

Применение волновых методов для определения длины свай

Аннотация. В данной публикации рассматриваются способы решения инженерной задачи по определению длины свай различных конструкций. Предлагаемые способы построены на основе волновых методов – акустических и георадарных. Сочетание поверхностных и скважинных наблюдений позволяет решать данную инженерную задачу для свай различных конструкций. В практике проектно-изыскательских и строительных работ часто возникает задача, связанная с определением длины свай и свайных конструкций. Подобная ситуация возникает, в частности, при проведении контроля качества строительных работ и обследовании существующих сооружений. В тех случаях, когда применение методов вскрытия и буровых методов по техническим причинам невозможно, требуются дистанционные методы решения данной инженерной задачи.

Для решения задачи определения длины сваи преимущественно используются способы, основанные на применении волновых методов.

Проводимые наблюдения заключаются в изучении распространения акустических или электромагнитных колебаний в системе свая – грунт. В настоящее время в практике инженерных работ применяются следующие способы определения длины свай (рис. 1):

Способ, основанный на возбуждении и регистрации акустических волн на поверхности сваи и носящий название в зарубежной литературе « Sonic integrity testing », может применяться не только для определения длины сваи, но и для оценки прочностных характеристик сваи, наличия дефектов и т.п. Применение данного способа для определения длины сваи имеет целый ряд ограничений:

При соблюдении указанных требований длина сваи определяется по известной зависимости:

где V = Ö ( E / r ) стержневая скорость продольной волны в свае ( r – плотность материала сваи, Е – модуль Юнга); D t – интервальное время пробега отраженной от конца сваи волны.

Для случая, когда свая и вмещающий грунт могут быть описаны моделью однородной и изотропной среды, ошибка определения длины сваи данным способом зависит от точности измерения интервального времени пробега отраженной волны и ошибки определения стержневой скорости (рис. 2).

Однако на практике подобные условия практически не выполняются, и в результате возникают дополнительные ошибки, связанные с увеличением интервального времени пробега продольной волны при усложнении формы сваи, с наличием дополнительных отражений от неоднородностей в теле сваи и во вмещающем грунте, с низким значением амплитуды отраженной от конца сваи волны при интенсивном излучении в грунт. Таким образом, использование данного способа возможно для однородных свай, находящихся в достаточно простых грунтовых условиях. В соответствии с экспериментальными данными точность определения длины сваи этим методом оценивается в

10%. В ряде случаев точность и надежность определения длины сваи могут быть улучшены с помощью ряда методических приемов. В частности, повысить точность определения стержневой скорости можно в случае, когда известно положение во вмещающем грунте контрастных границ, отражения от которых фиксируются. Повышению точности и надежности интерпретации способствует также использование результатов численного моделирования [2].

Читать еще:  Что теплее пеноблок или газоблок?

В случае, когда свая имеет сильно выраженные волноводные свойства ( r св V св >> r грунт V грунт ), для определения длины сваи могут использоваться спектральные характеристики сигнала в свае. Когда известна скорость в бетоне, полученная, например, в результате ультразвуковых измерений, можно оценить глубину сваи. Определяя частоты резонансных максимумов низших мод. Из теории распространения продольных волн в тонких стержнях известно, что интервал следования резонансных максимумов примерно определяется следующим выражением:

где n = 1, 2, 3 …; l – длина сваи.

Максимумы, располагающиеся вне данной последовательности, могут быть обусловлены отражениями от неоднородностей в теле сваи или вблизи нее. Более подробное изложение возможностей данного способа приведено в работах [1, 3, 6].

В тех ситуациях, когда отраженный от конца сваи сигнал надежно не определяется, может быть использован второй способ – возбуждение акустических волн на поверхности сваи и регистрация проходящих волн в параллельно пробуренной скважине (рис. 3). Данный способ в зарубежной литературе получил название «параллельный метод» ( Parallel seismic method ) [7].

Проходящая волна, возбуждаемая в оголовке сваи, регистрируется в скважине в первых вступлениях. Положение точек на годографе первых вступлений может быть определено из выражений:

где S 1 , S 3 – путь, пройденный волной в свае; S 2 , S 4 – путь, пройденный волной в грунте; V 1 – скорость волны в свае; V 2 – скорость волны в грунте.

Скорости распространения акустической волны в свае и в грунте могут быть найдены по наклонам годографа первых вступлений. Глубина сваи может быть определена по координатам точки излома годографов. Область применения данного способа также ограничена целым рядом условий, в частности, контрастностью акустических жесткостей сваи и грунта, степенью их однородности, параллельностью оси скважины и оси сваи и т.п. Ошибки, возникающие при отклонении оси скважины от сваи, подробно рассмотрены в работе [7]. Использование при интерпретации синтетических сейсмограмм [8] и результатов численного решения динамической задачи [9] может в ряде случаев обеспечить более точное решение задачи. Точность определения длины сваи «параллельным» методом оценивается в 5%.

Следующий способ [3] основан на свойствах волн, распространяющихся вдоль направляющей системы – возбуждение и регистрация «направляемых» акустических волн в параллельно пробуренной скважине. «Направляемые» волны, распространяясь вдоль направляющей системы, испытывают отражения от неоднородностей, встречающихся на пути их следования. Для решения задачи определению длины сваи могут применяться наблюдения гидроволн, распространяющихся вдоль водонаполненной сваи и возбуждаемых электроискровым источником. Измерения могут проводиться по двум методикам:

Гидроволны, имеющие длину 1,0 – 2,0 м, в пределах данных расстояний реагируют на присутствие различных неоднородностей с образованием отраженных гидроволн. В частности, наблюдается отражение от конца сваи гидроволны, распространяющейся вдоль скважины, расположенной параллельно свае (рис. 4).

Преимуществом данного способа является то, что в этом случае можно снять условия постоянства скорости в свае и во вмещающем грунте. Точность определения длины сваи обеспечивается в основном точностью оценки геометрии расположения источника и приемника относительно сваи.

Акустические методы могут быть применены не только для определения длины железобетонных свай, но и бетонных, каменных и металлических линейно протяженных конструкций, значительно отличающихся по своим свойствам от вмещающего грунта (рис. 5).

Приведенный пример показывает, что при высокой контрастности акустических жесткостей грунта и металлической конструкции имеется возможность определения длины сваи как по интервальному времени пробега отраженной волны, так и по амплитудному спектру сигнала.

Методы, основанные на возбуждении и регистрации электромагнитных волн мегагерцового диапазона (георадарные методы), также относятся к волновым методам и могут быть применены для решения задачи определения длины свай. Особенности, отличающие их от акустических методов, определяются в основном способом возбуждения и регистрации электромагнитных волн. В соответствии с приведенной выше классификацией способов измерения длины свай к поверхностным методам могут быть отнесены следующие два способа: (антенной георадара [4] и способ импульсной рефлектометрии [5]) возбуждение и регистрация на поверхности сваи электромагнитных волн и возбуждение и регистрация электромагнитных волн в параллельно пробуренной скважине.

При прохождении антенны георадара вблизи оголовка сваи возникают условия образования «направляемой» волны, распространяющейся вдоль сваи (рис. 6).

Интерпретация материалов, получаемых данным способом, к сожалению, пока недостаточно отработана, и данный способ довольно редко применяется на практике.

Использование способа импульсной рефлектометрии основано на аппаратуре и методики, используемых для поиска обрывов в кабельных линиях. Железобетонную сваю можно рассматривать как приближенную модель коаксиальной линии: арматура – внутренний проводник, бетон – изолятор, грунт – внешний изолятор.

Д ля проведения измерений может использоваться рефлектометр, применяемый для диагностики кабельных линий (рис. 7).

Импульсный метод определения глубины погружения свай применим:

По аналогии с акустическими методами могут быть проведены измерения при расположении источника на свае и наблюдении в параллельной скважине. Однако подобный способ с использованием электромагнитных волн на практике не применяется.

При проведении георадарных наблюдений в параллельно пробуренной скважине длина сваи определяется по наблюдению отражений от сваи и дифракции на конце сваи (рис. 8).

Использование комплекса акустических и электромагнитных методов в сочетании с наземной и скважинной техникой измерений позволяет повысить надежность и точность решения задачи определения длины сваи.

  1. Капустин В.В. , 2008, Применение сейсмических и акустических технологий при исследовании состояния подземных строительных конструкций: Технологии сейсморазведки, 1, 901-99.
  2. Капустин В.В. , 2008, Методика изучения особенностей распространения акустических волн в бетонных сваях с использованием методов численного моделирования: Вестн. Московского университета, Сер. 4, Геология, 3, 65-70.
  3. Капустин В.В. , 2008, Акустические методы контроля качества свайных фундаментных конструкций: Разведка и охрана недр, 12.
  4. Старовойтов А.В. , 2008, Интерпретация георадиолокационных данных: М., изд-во Московского университета.
  5. Технические рекомендации по определению глубины погружения свай в грунт импульсным методом : М., 1999.
  6. Черняков А.В., Богомолова О.В., Капустин В.В., Владов М.Л., Калинин В.В. , 2008, Контроль качества геотехнических конструкций, созданных методом струйной цементации: Технологии сейсморазведки, 3, 97-103.
  7. Niederleithinger E., Taffe A. & Fechner T., 2005, Improved Parallel Seismic Technique for Foundation Assessment: SAGEEP 2005, Extended Abstracts: Atlanta, USA.
  8. Niederleithinger E. , 2008, Numerical simulation of low strain dynamic pile tests. Proceedings of Stresswave: Lisbon.
  9. Schubert F., Kohler B. & Pfeiffer A. , 2001, Time Domain Modeling of Axisymmetric Wave Propagation in Isotropic Elastic Media with CEFIT – Cylindrical Elastodynamic Finite Integration Technique: Journal of Computational Acoustics, Vol. 9, No3, 1127 – 1146.

РАЗДЕЛ III: Расчет свайного фундамента

3.1. Выбор длины, сечения свай, глубины заложения и толщины плиты свайного ростверка.

Свайный фундамент состоит из свай и ростверка. Применяют их при слабых грунтах или вследствие технико-экономических преимуществ.

Свая – стержень, погруженный в готовом виде в грунт или изготовленный непосредственно в скважине в грунтовом массиве.

Ростверком называется балка или плита, объединяющая группу свай в единый фундамент. Расчет свайных фундаментов производится по двум группам предельных состояний:

─ по первой группе – расчет несущей способности сваи и проверка прочности свай и ростверков;

─ по второй группе – расчет по деформациям свайных фундаментов.

Тип свай, их длина, размер поперечного сечения назначаются исходя из конкретных инженерно-геологических условий строительной площадки.

При назначении глубины заложения подошвы свайного фундамента необходимо учитывать вид и состояние грунтов строительной площадки, положение уровня грунтовых вод, конструктивные особенности сооружения.

Глубина заложения свайного ростверка в непучинистых грунтах назначается независимо от глубины промерзания (не менее 0,5 м от поверхности планировки), в пучинистых грунтах – ниже расчетной глубины промерзания не менее чем на 0,25м.

В промышленных и гражданских зданиях обрез ростверка принимается на 15….20 см ниже уровня отметки пола. Толщина ростверка должна быть не менее 40 см. Окончательная его толщина определяется проверочным расчетом на изгиб или на продавливание головами свай. Величина заделки головы железобетонной сваи в ростверке составляет:

а) при отсутствии горизонтальных нагрузок на фундамент – не менее 5…10 см. При этом заделка выпусков арматуры в ростверк необязательна;

б) при наличии горизонтальных нагрузок на фундамент – не менее поперечного сечения сваи или на 5…10 см с обязательным выпуском в ростверк арматуры периодического профиля на длину 25 ее диаметров.

В работе примем сечение сваи 30 х 30 см. Длина сваи определяется глубиной залегания слоя грунта и отметкой заложения подошвы ростверка. Рабочую длину сваи примем ℓр = 6 м. Нижний конец сваи рекомендуется заглублять в несущий слой грунта на 1 – 1,5 м.

3.2. Определение расчетного сопротивления сваи, количества свай и расчет условия соответствия фактической нагрузки на сваю с расчетным сопротивлением сваи.

Читать еще:  Ввод канализации в дом без подвала

Расчетное сопротивление сваи (допустимая нагрузка на сваю) определяется по прочности материала и прочности грунта. Для дальнейших расчетов принимается меньшее полученное, как правило, значение. Расчета висячих свай по материалу не требуется, т.к. его результат обычно больше, чем по грунту. Расчетное сопротивление висячей сваи по грунту определяем по формуле:

,

где gс – коэффициент условий работы сваи, gс = 1;

gк – коэффициент надежности по грунту, gк = 1,4;

R= 1143,8 кПа – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи,(табл.6)

А= 0,09 м² – площадь поперечного сечения сваи;

U = 1,2 м – наружный периметр сваи;

hi – толщина i-того слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, hi = 2м (толщину грунта, прорезаемую сваей, разбиваем на слои толщиной по 2 м);

ƒi – расчетное сопротивление i –го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, кПа. (табл.7)

Определим среднюю глубину заложения слоя Zi :

Z1 =3,5м и ƒ1 = 15кПа;

Z2 = 5,5 м и ƒ2 = 17,5кПа;

Z3 = 6,95 м и ƒ3 = 18,35кПа;

Z 4 =7,75м и ƒ4 =18,5кПа;

gсR , gсƒ – коэффициенты условий работы под нижним концом и по боковой поверхности сваи, зависящие от способа погружения свай (для свай, погружаемых забивкой gсR = gсƒ = 1).

Глубина погружения: 1,5 + 6 + 0,25 = 7,75м. Для такой глубины погружения, с помощью метода интерполяции, принимаем расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи равным R = 1143,8кПа (по табл. 6).

В качестве примера на рис.4 дана схема для определения расчетного сопротивления сваи.

Рис.4 Расчетная схема ( значения даны в сантиметрах).

Таблица 6. Расчетные сопротивления R

Примечания: 1. в случаях, когда значения R указаны дробью, числитель относится к пескам, знаменатель – к пылевато-глинистым грунтам.

2. Для плотных песков значения R увеличиваются на 60%, но не более, чем до R = 20 МПа.

Результаты интерполяции запишем в таблицу 6.1:

при I L = 0,5 I L = 0,6 Zо = 7,75
Zо = 7 R = 1400 Zо = 7,75 R = 1425 Zо = 10 R = 1500 Zо = 7 R = 850 Zо = 7,75 R = 862,5 Zо = 10 R = 900 I L = 0,5 R = 1425 I L = 0,55 R = 1143,8 I L = 0,6 R = 862,5

Острие сваи заводят в несущий слой. Слои грунта, прорезаемые сваей, делят на полоски толщиной не более 2м. по табл. 7 определим ƒi в зависимости от величины Zi и характеристик грунтов.

Таблица 7. Расчетные сопротивления ƒ

Расчет производим методом интерполяции и результаты запишем в таблицу 7.1

Zо , м ƒi при I L = 0,55 Zо , м ƒi при I L = 0,55
20,5 21,5 22,5 3,5 5,5 6,95 7,75 22,4

Полученные значения подставим в формулу и вычислим сопротивление сваи

F = 1 / 1,4 [1 х 1143,8 х 0,09 + 1,2 (1 х 18 х 2 + 1 х 21 х 2 + 1 х 22 х 1,45 + 1 х 22,4 х 0,8)] = 1/1,4 [102,9+1,2(36+42+31,9+17,9)]= 1/1,4 [102,9+1,2х127,8] = 183 кН

Определяем количество свай по формуле

– коэффициент надежности, равный 1,4;

– коэффициент надежности по нагрузке, равный 1;

– осредненное значение удельного веса грунта и ростверка, принимаемое ;

a – шаг свай; a =3d = 3 х 0,3 = 0,9;

– наименьшая несущая способность сваи.

n = (1,4 х 460) /(183 – 1 х 0,9² х 1,5 х 20)= 644 / 158,7 = 4 сваи

Рассчитаем фактическую нагрузку на сваю по формуле

Nф = Nn / n + Mn /W.

где n – количество свай в фундаменте;

W = ( b2² L) / 6 = 0,86

Nф = 460 / 4 + 28 / 0,86 = 115+32,6 = 147,6кН

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Студент – человек, постоянно откладывающий неизбежность. 11319 – | 7597 – или читать все.

Как рассчитывается несущая способность сваи

Несущая способность свай – это способность строительной конструкции уравновешивать нагрузку от веса строения и сопротивление грунта. Расчёт сопротивления опоры этим двум силам даёт определение несущей способности сваи. Когда опорные стержни в одном фундаменте расположены на отдалённом расстоянии друг от друга, несущая способность опорного стержня используется полностью. Современные методы расчётов определают нужное количество опорных стержней с оптимальной точностью.

Методы расчета несущей способности свай

Несущая способность свай рассчитывается с учетом следующих факторов:

  • Материал сваи (деревянный столб, железобетонный стержень, буронабивная конструкция и другие);
  • Одиночная опора или свайная группа;
  • Положение опор в грунте (висячая конструкция, кустовое расположение, свая на плотном грунтовом основании);
  • Характеристика свойств грунта (плотность, структура почвы, пучинистость, глубина промерзания, уровень грунтовых вод).

При подсчёте несущей способности свайного поля, суммируют показатели несущей способности отдельных опорных стержней.

Монтаж бетонных свай

Однако следует учитывать, что при чрезмерном количестве опорных стержней, общая несущая способность свай будет сокращаться за счёт уменьшения силы бокового трения грунта о свайный стержень. Может возникнуть ситуация, при которой опоры могут продавить слабое грунтовое основание.

При определении несущей способности опор используют три метода:

  • Теоретический метод, основанный на применении формул и таблиц СНиП 11-17-77;
  • Динамический метод получения результатов опытной забивки свай;
  • Пробный метод статической нагрузки опор и исследования грунта.

Рассмотрим все три метода исследования несущей способности опорных стержней.

Теоретический метод

Разрабатывая проектную документацию, специалисты часто применяют теоретический метод подбора конструкций опор. Он заключается в анализе вертикальной съёмки грунта по месту привязки генерального плана строительства объекта, общей нагрузки на свайное основание.

Учитывая равномерность залегания однородных грунтов, уровня грунтовых вод под стройплощадкой, с помощью формул и таблиц СНиП определяется несущая способность стержня. Определают материал опор, частоту распределения их по свайному ростверку.

Помимо этого выбирают способ забивки опор, вид механизма, массу его молота. Например, масса ударной части молота должна быть не менее общего веса сваи. Если длина сваи более 12 метров, то масса молота будет составлять 1,25 массы стержня. Когда опорный стержень забивают в плотный грунт, то используют сваебойную машину с массой ударной части молота равной 1,5 всей массы опорного стержня.

Зазор между боковой поверхностью конца сваи и стенкой оголовника не должен быть больше одного сантиметра.

Пример расчёта несущей способности буронабивной сваи

Буронабивная свая представляет собой обсадную трубу, погруженную на глубину до проектной отметки, Трубу заполняют бетоном. Такие трубы применяют при строительстве крупных промышленных объектов с повышенными эксплуатационными нагрузками. Максимальный диаметр трубы достигает 1,5 метра, а максимальная длина бывает около 40 метров.

Расчёт несущей способности сваи по материалу производят, используя результаты статического зондирования.

Согласно СНиП, несущая способность свай определяется по формуле:

R (сопротивление грунта под подошвой сваи) = 800 кПа;

А (площадь поперечного сечения обсадной трубы) = 0,6 м2;

u (периметр поперечного сечения опоры) = 2,7 м;

fi (среднее сопротивление боковой поверхности опоры);

hi (толщина слоя грунта);

Σ γcf ∙ fi ∙ hi (табличное значение СНиП) = 230

В итоге получим результат:

Несущая способность свай буронабивного вида в данных условиях будет равна 102,1 т.

Динамический метод

Забитые опорные стержни в песчаный грунт и выдерживают 3 суток. Опоры в глинистой почве выдерживают 6 суток. Потом приступают к динамическим испытаниям. Посмотрите видео, как проводятся испытания динамическим методом.

Это объясняется тем, что возникает ложный отказ и засасывание опорных стержней. После серии ударов по оголовнику, опора перестаёт погружаться в основание. Через несколько суток опора опять продолжает погружаться под ударами молота. Такое явление называют ложным отказом.

Ложный и истинный отказы свай

Происходит ложный отказ при погружении опор в грунтовое основание средней плотности из-за частых ударов молота. Вокруг конца опорного стержня образуется грушевидное уплотнение почвы, которое оказывает повышенное сопротивление продвижению сваи вглубь. За время остановки забивки опор на несколько суток, уплотнение вокруг свайного стержня рассасывается за счёт медленного отжима воды из этой области. При возобновлении забивки, свая продолжает погружаться. Весь процесс повторяют, пока опора не займёт своё проектное положение.

Погружение свай в глинистую почву может вызвать её разжижение, то есть происходит нарушение грунтового основания. Такое нарушение вызывает поднятие грунтовой воды вверх вдоль ствола опоры. Это значительно уменьшает сопротивление почвы погружению сваи. Происходит засасывание опоры. Погружение сваи прерывают. Через несколько суток сопротивление основания восстанавливается. Забивку свай продолжают до полной установки. Посмотрите видео, как монтировать сваю до проектного положения.

Пробный метод

Испытывая опоры статическими осевыми нагрузками, можно определить несущую способность свай. Применяют этот метод к монолитным, набивным сваям и сваям-оболочкам.

Нагружают опору испытательными грузами двумя способами:

  1. Ступенчатый. Постепенно увеличивают груз;
  2. Циклические нагрузки. Несколько раз опору нагружают и затем постепенно освобождают от груза.

Пробные нагрузки помещают на специальную площадку, установленную на оголовке опоры. По мере увеличения грузов, индикаторы фиксируют степень осадки опоры. Индикаторы отмечают осадку с точностью до 0,1 мм. Затем площадку разгружают и демонтируют. Через некоторое время всю операцию повторяют.

Читать еще:  Чем дешевле обшить дом сайдингом или профлистом?

Испытание сваи гидравлическим молотом

Испытывают опоры также с помощью анкерных свай и гидравлических домкратов. Вокруг испытуемого образца погружают несколько анкерных свай, на которые устанавливают специальную конструкцию Конструкция, скреплённая с анкерными опорами, служит упором для гидравлического домкрата.

Домкрат, упираясь в площадку, создаёт нужное давление на оголовок сваи. Нагрузку увеличивают ступенчато, добавляя каждый раз 0,1 предельного сопротивления опоры. Загружать сваю продолжают, пока величина осадки не достигнет 40 мм. Очередной раз увеличивают давление лишь тогда, когда осадка прекращается от предыдущей нагрузки. Прекращение осадки наступает в том случае, когда в течение 2 часов индикаторы показывают погружение не более 0,2 мм в песчаной и 0,1 мм в глинистой почве.

На основе специальной расчётной методики и разных способов измерений, определают несущую способность опоры. Все изменения величины осадки во времени фиксируют в журнале. На основании материала исследований, строят график изменения величины осадки в зависимости от увеличения нагрузки.

Задача статьи состоит в том, чтобы донести до читателя в популярной форме суть методик определения несущей способности свайных конструкций. Поэтому статья не загружена сложными графиками и громоздкими формулами.

Испытания динамическим и пробным методами свай проводят в основном там, где на местности нет возможности произвести точные геолого-изыскательские работы.

В обжитых районах страны местность, как правило, тщательно обследована изыскательскими организациями. В местном управлении архитектуры всегда можно получить копию вертикальной съёмки грунта стройплощадки. Применяя метод теоретического расчёта, можно определить несущую способность свайного основания, не прибегая к испытательным методам.

8.2. РАСЧЕТ СВАЙ И СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

Сваи и свайные фундаменты рассчитывают по предельным состояниям двух групп. По предельным состояниям первой группы определяют несущую способность свай по грунту, прочность материала свай и ростверков, устойчивость свай и фундаментов; по предельным состояниям второй группы рассчитывают осадки оснований свайных фундаментов, горизонтальные перемещения свай и фундаментов, образование или раскрытие трещин в железобетонных сваях и ростверках.

8.2.1. Методы определения несущей способности свай и область их применения

Несущая способность свай на вдавливающую нагрузку определяется согласно СНиП II-17-77 следующими способами:

  • – по характеристикам грунтов основания [табл. 1 и 2, формулы (4) и (7)];
  • – динамическим [формулы (17) и (18)];
  • – по данным статического зондирования [формулы (20) — (24)];
  • – по результатам статических испытаний натурных и эталонных (инвентарных малого сечения) свай [формулы (15) и (16)].

При установленной несущей способности по формуле (1) СНиП II-17-77 вычисляется расчетная нагрузка, воспринимаемая сваей по грунту.

Для предварительного определения расчетной нагрузки на забивную сваю по характеристикам грунтов основания можно воспользоваться рис. 8.7, а по динамическому методу — таблицами приложения 5 Руководства [3]. Графики, приведенные на рис. 8.7, составлены для забивной сваи сечением 30×30 см, расчетная нагрузка на которую определяется как сумма расчетных нагрузок, воспринимаемых нижним концом Fv1 и боковой поверхностью сваи Fv2 . Для забивных свай других сечений расчетная нагрузка определяется по формуле

где Fv2 и Fv1 — расчетная нагрузка, воспринимаемая соответственно боковой поверхностью и нижним концом сваи сечением 30×30 см и определяемая по рис. 8.7; up , А — периметр, м, и площадь поперечного сечения, м 2 , нижнего конца сваи.

При прорезании сваями разнопрочных грунтов Fv1 каждого слоя грунта принимается как разность между расчетными нагрузками, соответствующими подошве и кровле слоя.

Результаты многочисленных сопоставлений несущих способностей свай, определяемых перечисленными методами, показали, как видно из табл. 8.10, что наиболее достоверным, но более дорогим и длительным методом являются статические испытания свай, наименее достоверными и наиболее дешевыми — методы динамический и по характеристикам грунтов основания.

Статические испытания натурных свай следует проводить на стадии изысканий в целях наиболее достоверного определения объемов и стоимости фундаментов в следующих случаях:

  • – при количестве свай на объекте более 1000;
  • – при слабых грунтах большой (более 10 м) мощности;
  • – при сваях длиной более 15 м;
  • – для уникальных и очень тяжелых (более 20 000 кН на колонну) зданий и сооружений;
  • – для опирающихся на сжимаемый грунт свай, на которые предполагается допустить нагрузки, соответствующие прочности материала на сжатие;
  • – при прорезании лессовых грунтов II типа по просадочности.

В лессовых грунтах II типа по просадочности статические испытания натурных свай, которые должны полностью прорезать просадочную толщу, следует проводить с длительным полным замачиванием грунтов до проявления просадок и их стабилизации. Размеры замачиваемого котлована в плане принимаются не менее толщины слоя просадочных грунтов. Если по каким-либо причинам проведение статических испытаний на стадии изысканий оказывается невозможным, они должны быть проведены в начальный период строительства.

Статические испытания эталонных свай следует проводить только в процессе изысканий на стадии проекта при двухстадийном проектировании и на стадии рабочей документации при одностадийном проектировании в случаях, когда предполагается проектирование свай длиной до 15 м.

Для крупных объектов испытания эталонных свай следует проводить в сочетании с натурными испытаниями свай в начальный период строительства, что дает существенный экономический эффект.

Статическое зондирование является неотъемлемой частью изысканий на всех стадиях проектирования и должно использоваться для определения несущей способности свай длиной до 15—20 м.

Динамические испытания и расчет по характеристикам грунтов основания могут использоваться только для предварительной ориентировочной оценки несущей способности свай.

ТАБЛИЦА 8.10. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ И ДОСТОВЕРНОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СВАИ

Метод Единица измерения Средняя продолжительность определения, смен Средняя стоимость определения, руб. Машины или оборудование Относительная (в долях единицы) несущая способность в грунтах
глинистых песчаных
Испытание пробных свай статической нагрузкой 1 испытание 6,5 1023 Кран, копер, балки, компрессор, сварочный агрегат 1 1
Испытание производственных свай статической нагрузкой то же 6,5 543 Кран, балки, компрессор сварочный агрегат 1 1
Испытание эталонных свай статической нагрузкой –||– 1,5 762 Копер КСМ-12, балки 0,83 0,76
Статическое зондирование грунтов 1 точка зондирования 0,25 54 Установка С-979 0,76 0,73
Расчеты по табл. 1 и 2 СНиП II-17-77 1 расчет 0,1 1,5—2,5 0,6 0,65
Динамические испытания свай 1 испытание 0,1 180 Копер 0,62 0,58

Использование динамических испытаний оправдано в сочетании со статическими испытаниями свай для определения степени неоднородности грунтов в пределах объекта и контролирования расчетной нагрузки на производственные сваи, определяемой с учетом поправочного коэффициента, устанавливаемого в сопоставлении со статическими испытаниями.

При наличии нескольких методов определения несущей способности свай их следует использовать в следующем порядке: статические испытания натурных свай, статические испытания эталонных свай, статическое зондирование, динамические испытания, расчет по характеристикам грунтов основания. Каждый последующий метод используется для определения расчетной нагрузки при отсутствии предыдущего метода.

Для предварительной оценки целесообразности применения какого-либо вида свайного фундамента расчетную нагрузку на сваю можно принять по табл. 8.11, в которой меньшие значения расчетных нагрузок на сваи соответствуют более слабым грунтам и меньшим длинам свай, а расчетные нагрузки для буронабивных свай определены для глинистых грунтов.

ТАБЛИЦА 8.11. ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ НАГРУЗКИ НА СВАЮ

Свая Параметры свай Нагрузка 2 , кН
размер сечения или диаметр 1 , см длина, м прочность ствола по материалу, кН при гравелистых крупным песках и глинистых грунтах IL = 0,0—0,1 при песках средней крупности и глинистых грунтах с IL = 0,2—0,3 при мелких пылеватых песках и глинистых грунтах IL = 0,4—0,5
Забивная квадратного сечения но ГОСТ 10804.1-79 25×25 4,6—6 660 500—800 300—400

5—10
150—300

3—5
30×30 3—12 1000 700—1000 300—600

10—15
200—400

5—10
35×35 10—16 1850 1300—1850 600—1200

30—60
350—500

15—20
40×40 13—20 2000 1400—2000 900—1300

35—60
600—800

20—25
Полая круглая по ГОСТ 19804.5-83 и ГОСТ 19804.6-83 40 4—12 1060 600—1050 300—1050

30—50
200—800

20—30
60 4—12 1350 700—1350 400—1350

60—80
300—1350

30—50
60 4—12 2000 1000—2000 600—2000

100—150
400—2000

80—100
80 4—12 3700 1800—3700 1100—3700

200—250
600—3700

120—150
Буронабивная без уширения 50 10—30 1400 200—1200 200—1100

60—80
150—1000

40—60
60 2000 300—1900 250—1800

100—150
200—1800

80—100
80 3500 500—2800 400—2700

200—250
350—2500

100—150
100 3500 800—3800 600—3500

300—400
550—3300

250—300
120 8000 1100—4950 900—4500

400
800—4200

300
Буронабивная с уширенной пятой 50/120 и 50/160 10—30 1400 900—1400 650—1400

60—80
500—1400

40—60
60/160 2000 1700—2000 1150—2000

100—150
950—200

80—100
80/180 3500 2000—3500 1600—3500

200—260
1200—3500

100—150

1 Перед чертой указан диаметр ствола, за чертой — диаметр уширения.

2 Над чертой приведены значения вдавливающей нагрузки, под чертой — горизонтальной.

Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения

Ссылка на основную публикацию
×
×
Adblock
detector