Динамические испытания свай с определением упругого отказа

Любая свайная конструкция устанавливается по предварительно проведенным расчетам. Нельзя просто так прибыть на участок, разметить места нахождения будущих свай, а затем сразу же начать вбивать или вкручивать их в землю.

Так не будет обеспечиваться надежность конструкции, ведь свайные стержни могут максимально уйти в грунт, не обеспечив, при этом, надежность фундаменту. С целью определения глубины залегания свай, на которой они будут достигать твердого грунта, было введено такое понятие, как отказ сваи. Различают расчетный и практический отказы, суть которых исходит из их названия.

Отказ сваи при забивке — это степень ее погружения в процессе забивки или вдавливания. На практике это означает, что дальше этого значения свая уже не пойдет, обретя упор на плотном грунте. Измеряется отказ сваи с точностью до миллиметра.

Что такое залог сваи

Залог — это серия холостых ударов (больше 3) молотом по свае при которых определяется средний отказ.

Если погружение сваи производится дизельным молотом, залог принято считать равным 10 ударам. Если же при забивании свай используется молоты двойного действия или вибропогружатели, залог измеряется количеством ударов в единицу времени (за 1 минуту). В любом случае погружение сваи производится до достижения проектного значения отказа.

Динамические испытания свай с определением упругого отказа

Динамические испытания с определением упругого отказа

Основным преимуществом измерения упругого отказа в процессе динамических испытаний является более достоверное определение несущей способности сваи Fd. Что позволяет более полно использовать резервы несущей способности основания и, как следствие, эффективно проектировать свайные фундаменты. Ниже представлена формула, по которой определяется допускаемая нагрузка на сваю N. В соответствии с этой формулой значение нагрузки, которую можно передать на сваю с регистрацией упругого отказа будет на 15% выше, по сравнению с аналогичной сваей, которая подвергалась испытанием без измерения упругого отказа.

ɣk — коэффициент надежности, принимаемый равным:

1,25 — если несущая способность сваи определена расчетом по результатам статического зондирования грунта, по результатам динамических испытаний сваи, выполненных с учетом упругих деформаций грунта, а также по результатам полевых испытаний грунтов эталонной сваей или сваей-зондом;

1,4 — если несущая способность сваи определена расчетом, в том числе по результатам динамических испытаний свай, выполненных без учета упругих деформаций грунта;

Процесс проведения испытаний динамических испытаний свай с определением упругого отказа на видео.

На рисунке ниже представлена диаграмма перемещения сваи после одиночного удара молота.

Динамические испытания свай с определением упругого отказа

Свая после каждого удара перемещается в три этапа: вначале она перемещается на некоторую максимальную глубину, затем упругими силами грунта выталкивается вверх и после быстрозатухающих колебаний останавливается в грунте на отметке, отличающейся от положения ее до удара на некоторую величину, называемую остаточным отказом. Разность величин погружения свай на максимальную глубину и остаточного отказа называют упругим отказом.

В соответствие с Приложением Д СП 45.13330.2012 «Земляные сооружения, основания и фундаменты» расчетный отказ для ж/б свай длиной свыше 25 метров, а также стальных трубчатых свай следует оценивать расчетом, основанным на волновой теории. Ниже приведен пример расчета отказа металлической сваи с закрытым нижним концом, погружаемой забивкой. Геометрические параметры сваи: длина 35 метров, диаметр ствола 325 мм, для обустройства одного из объектов месторождения нефтегазовой отрасли.

пример расчета отказа металлической сваи с закрытым нижним концом

Для расчета взаимодействия сваи с окружающим массивом грунта на основе решения волнового уравнения необходимо задать характеристики грунтовых условий площадки строительства. Характеристики могут задаваться на основе данных статического зондирования или на основе табличных данных (сводная таблица физико-механических свойств грунтов). Пример задания грунтовых условий приведен ниже.

Таблица физико-механических свойств грунтов

пример регистрации сжимающих и растягивающих напряжений в теле сваи при забивке

Применение автоматизированных средств измерений позволяет получать результаты в графическом виде непосредственно в процессе испытаний. Ниже приведен график зависимости глубины погружения от количества ударов, глубины погружения от уровня напряжения в материале сваи, мобилизация динамического сопротивления в процессе забивки.

график зависимости глубины погружения от количества ударов, глубины погружения от уровня напряжения в материале сваи, мобилизация динамического сопротивления в процессе забивки

Получите консультацию специалиста по телефону: Инженер ООО НПО «Геосмарт» Александр +7-908-579-39-03

Работаем по всей России и СНГ! Рассчитайте стоимость испытаний

Другие :

Испытания свай более современным методом в соответствии с п.8.4 ГОСТ 5686-2012 Штамповые испытания грунтов (определение модуля деформации) по ГОСТ 20276-2012

Истинный и ложный отказ сваи

Ложный отказ — отказ во время забивки свай

Истинный отказ — можно получить после отдыха (периода в течение 3-6 недель после снятия статической нагрузки на сваи).

отказ сваи

График зависимости роста несущей способности сваи со временем в глинистых грунтах.

  • Р.нач – начальная несущая способность сваи в момент забивки;
  • Р.max – максимальная несущая способность сваи;
  • Т = (3…6) недель – период относительно быстрого возрастания несущей способности сваи;
  • t1, t2 – время испытания сваи;
  • Р1, Р2 – несущая способность сваи, соответственно в момент времени t1 и t2.

Контроль при устройстве свайных фундаментов

  • Схема операционного контроля при устройстве свай.
  • Допустимые отклонения свай.
  • Требования к качеству свай.
  • Указания по производству работ.

Состав операций и средства контроля

Этапы работКонтролируемые операцииКонтроль (метод, объем)Документация
Подготов.-ные работыПроверить:Паспорта (сертификаты), акт освидетельствования скрытых работ, общий журнал работ
— наличие документа о качестве;Визуальный
— качество поверхности и внешнего вида свай, точность их геометрических параметров;Визуальный, измерительный
— наличие разбивки свайного поля;Визуальный
— наличие ППР на устройство свайного фундамента;То же
— наличие акта освидетельствования ранее выполненных земляных работ;То же
— наличие разметки свай;То же
— соответствие сваебойного оборудования проекту.То же
Забивка свай и срубка голов свайКонтролировать:Общий журнал работ, журнал забивки свай
— точность установки на место погружения свай;Измерительный
— величину отказа забиваемых свай;То же
— амплитуду колебаний свай в конце вибропогружения;То же
— положение в плане забиваемых свай;То же
— отметки голов свай;То же
— вертикальность оси забиваемых свай;То же, 20 % свай, выбранных случайным образом
— размеры дефектов голов свай.Технический осмотр, каждая свая
Приемка выполненных работПроверить:Акт освидетельствования скрытых работ, исполнительная геодезическая схема
— фактические отклонения забитых свай от разбивочных осей в плане и от проектной отметки по высоте;Измерительный, каждая свая
— соответствие расположения свай в плане свайного поля проекту.Визуальный, измерительный
Контрольно-измерительный инструмент: рулетка металлическая, отвес, нивелир, теодолит, тахеометр.
Входной и операционный контроль осуществляют: мастер (прораб), геодезист — в процессе работ. Приемочный контроль осуществляют: работники службы качества, мастер (прораб), представители технадзора заказчика.

Технические требования и предельные отклонения

СНиП 3.02.01-87 «Земляные сооружения, основания и фундаменты.», п. 11.6, табл. 18 (выдержки из таблицы)
или

СП 45.13330.2012 «Земляные сооружения, основания и фундаменты.», п. 12.7.5, табл. 12.1 (выдержки из таблицы)

Технические требованияПредельные отклоненияКонтроль (метод и объем)
1. Установка на место погружения свай размером по диагонали или диаметру, м:Без кондуктора, ммС кондуктором, ммИзмерительный, каждая свая
до 0,5± 10± 5
0,6 — 1,0± 20± 10
свыше 1,0± 30± 12
2. Величина отказа забиваемых свайНе должна превышать расчетной величиныТо же
3. Амплитуда колебаний в конце вибропогружения свай и свай-оболочекТо жеТо же
4. Положение в плане забивных свай диаметром или стороной сечения до 0,5 м включительно:То же
а) однорядное расположение свай:
поперек оси свайного ряда± 0,2 d
вдоль оси свайного ряда± 0,3 d
б) кустов и лент с расположением свай в два и три ряда:
крайних свай поперек оси свайного ряда± 0,2 d
остальных свай и крайних свай вдоль свайного ряда± 0,3 d
в) сплошное свайное поле под все зданием или сооружением:
крайние сваи± 0,2 d
средние сваи± 0,4 d
г) одиночные сваи± 5 см
д) сваи-колонны± 3 см
5. Положение в плане забивных, набивных и буронабивных свай диаметром более 0,5 м:То же
а) поперек ряда± 10 см
б) вдоль ряда при кустовом расположении свай± 15 см
в) для одиночных полых круглых свай под колонны± 8 см
6. Положение свай, расположенных по фасаду моста:В планеНаклон осиТо же
в уровне пов-ти сушив уровне аква- тории
а) в два ряда и более± 0,05 d± 0,1 d100:1
б) в один ряд± 0,02 d± 0,04 d200:1
7. Отметки голов свай:То же
а) с монолитным ростверком± 3 см
б) со сборным ростверком± 1 см
в) безростверковый фундамент со сборным оголовком± 5 см
г) сваи-колонны– 3 см (± 3 см в СП)
8. Вертикальность оси забивных свай кроме свай-стоек± 2 %Измерительный, 20 % свай, выбранных случайным образом
13. Сплошность ствола свай, выполненных методом подводного бетонированияСтвол сваи не должен иметь нарушений сплошностиИзмерительный, испытание образцов, взятых из выбуренных в сваях кернов или другим способом
14. Сплошность ствола полых набивных свайСтвол не должен иметь вывалов бетона площадью свыше 100 см2 или обнажений рабочей арматурыВизуальный, каждая свая
16. Требования к головам свай, кроме свай, на которые нагрузки передаются непосредственно без оголовка (платформенный стык)Торцы должны быть горизонтальными с отклонениями не более 5°, ширина сколов бетона по периметру сваи не должна превышать 50 мм, клиновидные сколы по углам должны быть не глубже 35 мм и длиной не менее чем на 30 мм короче глубины заделкиТехнический осмотр, каждая свая
17. Требования к головам свай, на которые нагрузки передаются непосредственно без оголовка (платформенный стык)Торцы должны быть горизонтальными с отклонениями не более 0,02, не иметь сколов бетона по периметру шириной более 25 мм, клиновидных сколов углов на глубину более 15 ммТо же
Примечание: d — диаметр круглой сваи или меньшая сторона прямоугольной.

He допускается!

— погружать сваи с трещинами более 0,3 мм.

Требования к качеству применяемых конструкций

ГОСТ 19804-91 «Сваи железобетонные. Технические условия.» , п. 1.3.11, табл. 3

или

ГОСТ 19804-2012 «Сваи железобетонные заводского изготовления.» , п. 6.13, табл. 3

Наименование отклонения геометрического параметра сваиНаименование геометрического параметра сваи, ммПредельные отклонения, мм
Отклонение от линейного размераДлина призматической (цилиндрической) части сваи с ненапрягаемой арматурой при длине сваи:
до 8000 включ.±25
св. 8000 до 16000 включ.±30
св. 16000±40
То же, свай с напрягаемой арматурой±50
Размер (наружный диаметр) поперечного сечения сваи:
до 250 включ.+15;-6
св. 250 до 500 включ.+20;-8
св. 500 до 1000 включ.+25; -10
св. 1000 до 1600 включ.+30; -12
св. 1600 до 2500 включ.+40; -15
св. 2500+50; -16
Толщина стенки сваи типов СП, СК и СО:
до 120 включ.+10;-5
св. 120 до 250 включ.+25;-6
Длина острия или наконечника±30
Расстояние от центра острия или наконечника до боковой поверхности сваи15
Расстояние от центра подъемной (монтажной) петли, штыря, втулки и отметки для строповки до концов сваи±50 (50 в новом ГОСТе)
Отклонение от прямолинейности профиля боковых граней призматической части ствола (направляющих цилиндрической поверхности) сваи на всей длине, мм:
до 8000 включ.±25
св. 8000 до 16000 включ.±30
св. 16000±40
Отклонение от перпендикулярности торцевой плоскости:
в голове сваи и сваи-оболочки0,015 размера стороны (диаметра) поперечного сечения сваи
в зоне стыка составной сваи сплошного квадратного сечения0,01 размера стороны (диаметра) поперечного сечения сваи
в зоне стыка составной сваи-оболочки0,005 размера стороны (диаметра) поперечного сечения сваи

На поверхности свай не допускаются:

  • раковины диаметром 15 (20 новый ГОСТ) мм и глубиной 5 (10 новый ГОСТ) мм;
  • наплывы бетона высотой более 5 мм;
  • местные околы бетона на углах свай глубиной более 10 (20 новый ГОСТ) мм и общей длиной более 50 (100 новый ГОСТ) мм на 1 м свай;
  • околы бетона и раковины в торце сваи;
  • трещины, за исключением усадочных, шириной более 0,1 мм.

Маркировка

На боковой поверхности сваи на расстоянии 50 см от торца или на торце должны быть нанесены несмываемой краской:

  • товарный знак предприятия-изготовителя;
  • марка сваи;
  • дата изготовления сваи;
  • штамп ОТК;
  • масса сваи.

Каждая партия свай должна сопровождаться установленной формы документом о качестве.

Сваи должны храниться рассортированными по маркам в штабелях высотой не более 2,5 м, горизонтальными рядами, остриями в одну сторону. Между горизонтальными рядами свай должны быть уложены деревянные прокладки, расположенные рядом с подъемными петлями или, в случае отсутствия петель, в местах, предусмотренных для захвата свай при их транспортировании. Прокладки должны быть расположены по вертикали одна над другой, толщина прокладок должна быть на 20 мм больше высоты петель.

Указания по производству работ

СНиП 3.02.01-87 «Земляные сооружения, основания и фундаменты.», пп. 11.5, 11.10

Величина отказа забиваемых свай или амплитуда колебаний в конце вибропогружения свай не должна превышать расчетную величину. Отказ свай в конце забивки следует измерять с точностью до 0,1 см.

Сваи длиной до 10 м, недопогруженные более чем на 15 % проектной глубины, и сваи большей длины, недопогруженные более чем на 10 % проектной глубины, но давшие отказ равный или менее расчетного, должны быть подвергнуты обследованию для выяснения причин, затрудняющих погружение, на основании которого должно быть принято решение о возможности использования имеющихся свай или погружения дополнительных.

При поломке свай и в случае вынужденного погружения ниже проектной отметки следует по согласованию с проектной организацией нарастить их монолитным железобетоном.

Для чего нужен отказ сваи?

Расчетный отказ сваи является проектной величиной, достижение которой свидетельствует о том, что свая способна нести проектную нагрузку, и забита до проектных расчетов (до показателя так называемого проектного отказа). Чтобы расчеты по определению несущей способности сваи были наиболее точными, в условиях полевых испытаний проводятся:

  • статические испытания свай;
  • динамические испытания свай;
  • испытания грунтов;
  • испытания зондов (свай);
  • статическое зондирование.

Расчет отказа свай

Основа каждого здания – это фундамент. Именно с него начинается проектирование и строительство всего объекта. В наше время большой акцент делается на использование новых технологий, которые позволяют значительно сократить расходы на строительство и при этом повышают прочность всей конструкции. Одной из таких технологий является фундамент на. Суть создания такого фундамента заключается в забивании в грунт, обеспечивая, таким образом, устойчивый и долговечный фундамент, который не боится движений грунтов.

Формулы расчета несущей способности сваи

формулы №18 и №19

В формуле расчета отказа используется несколько параметров, в частности:

  • А — площадь сечения сваи;
  • М — коэффициент, зависящий от вида грунта;
  • Ed — расчетная энергия вибропогружателей или удара молота;
  • m1 — масса молота или вибропогружателя;
  • m2 — масса сваи и наголовника;
  • m4 — масса ударной части молота;
  • Sa — остаточный отказ сваи
  • Sel — упругий отказ сваи

Технология выбора молота для забивки свай

Страница 2

Значение контрольного остаточного sa, м, отказа при забивке и добивке железобетонных и деревянных свай длиной до 25 м в зависимости от энергии удара Ed выбранного молота и несущей способности сваи Fd, указанной в проекте, должно удовлетворять условию

(4)

Если фактический (измеренный) остаточный отказ sa < 0,002 м, то следует предусмотреть применение для погружения свай молота с большей энергией удара, при которой остаточный отказ будет sa ³ 0,002 м, а в случае невозможности замены сваебойного оборудования — общий контрольный отказ сваи sa + sel, м (равный сумме остаточного и упругого отказов), должен удовлетворять условию

(5)

В формулах (4) и (5) приняты обозначения:

h — коэффициент, принимаемый по таблице 10 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;

Ed — расчетная энергия удара молота, кДж, принимаемая по таблице 11;

m1 — масса молота, т;

m2 — масса сваи и наголовника, т;

m3 — масса подбабка, т;

e — коэффициент восстановления удара, принимаемый при забивке железобетонных свай и свай-оболочек молотами ударного действия с применением наголовника с деревянным вкладышем e2 = 0,2;

sa — фактический остаточный отказ, равный значению погружения сваи от одного удара молота;

sel — упругий отказ сваи (упругие перемещения грунта и сваи), определяемый с помощью отказомера, м;

hp и hf — коэффициенты перехода от динамического (включающего вязкое сопротивление грунта) к статическому сопротивлению грунта. принимаемые соответственно равными: для грунта под нижним концом сваи hp = 0,00025 с×м/кН и для грунта на боковой поверхности сваи hf = 0,025 с×м/кН;

Af — площадь боковой поверхности сваи, соприкасающейся с грунтом, м2;

m4 — масса ударной части молота, т;

g — ускорение свободного падения, принимаемое равным g = 9,81 м/с2;

Н — фактическая высота падения ударной части молота, м;

h — высота первого отскока ударной части дизель-молота, а для других видов молотов h = 0, м.

При забивке свай через грунт, подлежащий удалению в результате последующей разработки котлована, или через грунт для водотока значение расчетного отказа следует определять исходя из несущей способности свай, вычисленной с учетом неудаленного или подверженного возможному размыву грунта, а в местах вероятного проявления отрицательных сил трения — с учетом последнего.

Таблица 10 – Значения коэффициента h, кН/м2, в зависимости от материала сваи.

Виды свай Коэффициент h, кН/м2
Железобетонные с наголовником 1500
Деревянные без подбабка 1000
Деревянные с подбабком 800

Таблица 11 – Расчетная энергия удара молота Ed, кДж, в зависимости от типа молота.

Тип молота Расчетная энергия

удара молота Ed, кДж

Подвесной или одиночного действия GH
Трубчатый дизель-молот 0,9 GH
Штанговый дизель-молот 0,4 GH

Страницы: 2

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: