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.

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.

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.

Цель расчета сводится к выбору необходимого оборудования для погружения свай. В случае неправильного выбора сваебойного оборудования при забивке сваи фиксируется «ложный» отказ, когда свая погружается маломощным молотом. При этом нижние концы не достигают проектных отметок. Малая энергия удара молота расходуется в основном на разрушение голов свай, а не на их погружение. Расчетный отказ, полученный по результатам расчета, сравнивают с фактическим, измеренным в ходе динамических испытаний после отдыха свай. Если фактический отказ превышает расчетный, необходимо предусмотреть проведение дополнительных статических испытаний. При погружении составных ж/б свай как правило применяют гидравлические молоты с возможностью изменения энергии удара. При этом необходимо контролировать уровень напряжений, возникающих в свае при их забивке для недопустимости ее разрушения, вследствие превышения напряжений предельному значению прочности материала сваи. Ниже приведен пример регистрации сжимающих и растягивающих напряжений в теле сваи при забивке (на объекте «Леруа Мерлен» в г. Кемерово).

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.

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).

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

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)

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

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.

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

Страницы: 2