RSS

Методика определения несущей способности свай в ползуче-релаксационном режиме статического нагружения

10:35 24.11.2017

На сегодняшний день широко применяют следующие способы определения несущей способности свай:


- Расчетное определение несущей способности свай осуществляется согласно требованиям СНиП 2.02.03-85 (СП 24.13330.2011) «Свайные фундаменты». Данный метод является наименее точным, но дает возможность - осуществить предварительную оценку ситуации.
Динамическое испытание. Установленная свая подвергается нескольким ударам свайного молота, после чего регистрируется ее осадка. Данный метод является менее точным, чем предыдущий, но менее сложный по проведению, чем предыдущий.
- Зондирование (статическое и динамическое). Методика заключается в регистрации нагрузок на основание и боковую поверхность с помощью установленных датчиков.
- Статические испытания. Суть методики заключается в испытании погруженной до условной отметки сваи под различными вертикальными нагрузками. Регистрируемые показатели осадки и деформации дают возможность оценить, насколько данная конструкция пригодна к использованию. Данная методика наиболее эффективна в связи с возможностью испытаний в различных инженерно-геологических условиях.

Динамический способ испытания свай. Основан на связи, существующей между энергией удара свайного погружателя при забивке сваи в грунт и ее несущей способностью (рис. 1).

Рис.1

Несущая способность свай определяется по формуле:

,

где γс – коэффициент однородности и условий работы, принимаемый в зависимости от числа свай и типа ростверка; А – площадь поперечного сечения сваи, м2; п – коэффициент, зависящий от материала сваи и способа забивки, кН/м2, определяемый по таблице 2.10; Q – вес ударной части молота, кН; Н – высота падения ударной части молота, м; q – вес сваи с наголовником, кН; е – отказ сваи, м.

Можно получить величину контрольного отказа сваи, который должен быть достигнут при забивке сваи для обеспечения необходимой несущей способности:

На практике трудно измерить отказ сваи от одного удара, в связи с чем при забивке замеряют погружение сваи за несколько ударов, называемых залогом.

Георадиолокационный способ. Метод сверхширокополосного импульсного зондирования (СШП) основан на синтезировании изображения структуры геологического разреза или инженерного сооружения по отраженному сигналу при распространении электромагнитного импульса наносекундной длительности (рис.2).

Рис. 2

Метод СШП позволяет выявить геологическую структуру глубин до 100 м. Возможна идентификация залегающих на этих глубинах слоев: песка, глины известняков, водонасыщенных слоев, нефти и т.д. Возможно определение залегающих в грунте контуров инженерных сооружений, таких как фундаменты, положение опор, свай, тоннелей, коллекторов и т.д., а также возможно выявление дефектов в подобных объектах.

Процесс зондирования одной точки занимает несколько секунд. По одной точке зондирования можно построить разрез среды в данном месте. Для получения протяженного разреза необходимо произвести зондирование в нескольких точках. Количество точек определяется следующими условиями: необходимой детальностью разреза, видом объекта (геологическая среда, фундамент и т.д.), глубиной зондирования. Возможно зондирование через слой воды и металла.

Записанный отраженный сигнал подвергается математической обработке в программном комплексе. Далее обработанный сигнал сравнивается с имеющейся базой данных различных сред и проходит предварительную идентификацию компонентов, входящих в данный разрез.

Способ статических нагрузок. Этот способ определения несущей способности сваи – наиболее точный из всех вышеописанных. Испытанию подвергают сваи, погруженные в местах сооружения фундаментов, с возможностью использования тех же установок, которые будут применены погружения остальных свай (рис. 3) .

При испытании грунт вокруг сваи выравнивают и устанавливают металлическую раму. Установку загружают железобетонными плитами или другим контргрузом, не превышающим по массе 75–100 т. Величину давления контролируют по манометру, осадку – прогибомером.

Рис. 3 – Общий вид установки для статического испытания свай с использованием пригруза

Испытуемую сваю загружают отдельными ступенями нагрузки. Каждая ступень прикладывается только после стабилизации осадок сваи от предыдущей ступени. Рост осадок во времени фиксируют в виде графика «осадка – нагрузка». Кривизна этого графика с увеличением нагрузки возрастает до некоторого критического значения, при котором осадка сваи резко возрастает. За предельную нагрузку на сваю Fu.n принимают нагрузку, которая на одну ступень меньше критической нагрузки.

Расчетная несущая способность сваи определяется по формуле:

,

где γс – коэффициент условий работы, принимаемый для свай, работающих на выдергивающую нагрузку: при глубине погружения в грунт до 4 м равным 0,6, более 4 м – 0,8; в остальных случаях – 1,0; γg – коэффициент надежности по грунту.

Однако, данный метод обладает рядом недостатков, такие как:

- невозможностью раздельно определить сопротивление трению по боковой поверхности и сопротивление под нижним концом сваи;

- длительностью испытаний, в связи с необходимостью длительное время выдерживать каждую ступень нагрузки до стабилизации осадки.

- трудоемкостью испытаний, в связи с применением больших установок для задавливания.

С целью устранения указанных недостатков в лаборатории геомеханики ИПРИМ РАН был разработан способ определения несущей способности сваи. Данный способ основывается на динамометрическом методе испытания образцов по определению длительной прочности, предложенным проф. С.С. Вяловым.

Испытуемую сваю (рисунок 4) загружают с помощью гидравлического домкрата. Реактивные усилия от действия домкрата воспринимаются анкерными сваями.

Описание: C:\Users\KorolevPM\Desktop\IMG_7087.JPG

Рис. 4 – Установка для статического испытания свай.

Данный метод обладает существенным преимуществом, а именно, возможностью определить реальную несущую способность каждой устанавливаемой сваи в процессе задавливания.

Для точного определения несущей способности сваю можно подвергать не ступенчато возрастающей нагрузке с постоянными её значениями на каждой ступени, а испытывать в режиме ползучести – релаксации. Данный способ основывается на динамометрическом методе испытания образцов по определению длительной прочности, предложенным проф. С.С. Вяловым. Величину вдавливающей нагрузки перестают увеличивать после достижения нижним концом сваи проектной отметки, после чего по стабилизированному значению нагрузки судят о несущей способности сваи (рис.5).

Рис. 5

Затем, после стабилизации вертикальной сжимающей нагрузки к свае прикладывают ступенчато возрастающую выдергивающую нагрузку и каждую ступень испытывают в режиме ползучести-релаксации, после прекращения увеличения значения стабилизированной нагрузки по её максимальной величине судят о сопротивлении сваи по боковой поверхности, а по разнице между стабилизированными значениями сжимающей и растягивающей нагрузки судят о сопротивлении грунта под нижним концом сваи (рис. 6).

Рис. 6

Так же возможно проводить испытания на различной глубине, таким образом, проводить несколько циклов испытаний свай с задавливающей и выдергивающей нагрузками несколько раз в процессе погружения сваи до проектной глубины.

О достижении предела несущей способности сваи судят не по перелому графика зависимости осадки сваи от сжимающей нагрузки S=f(p) (по формулам СНиП 2.02.03-85- СП 24.13330.2011) (рис. 7, 8), а по величине стабилизированной нагрузки при испытании ее в режиме ползучести-релаксации.

Рис. 7

а) б)

Рис.8 Результат полевых сопоставительных испытаний: а) статической нагрузкой;

б) режим ПРР

Инженер-эксперт ООГиКСДО Королев П.М.

Список литературы:

1. Остякова А.В., Королев М.В., Скрылев Г.Е. Ускоренные методы определения параметров длительной прочности мерзлых грунтов. // VIII Международная научно-практическая конференция «Динамика и термика рек, водохранилищ и прибрежных зон морей». 24-27 ноября 2014 г. Труды конференции. М.: РУДН, 2014. - С. 517-529

2. Власов А.Н., Королев М.В., Королев П.М. «Способ определения несущей способности свай». Патент на изобретение РФ №2629508. Заявка № 2015156942. Приоритет от 30 декабря 2015г.

3. Королев М.В., Власов А.Н., Остякова А.В., Лупанова И.А. Угличское водохранилище. Переработка берегов. Мониторинг. Геомеханические исследования. М.,2017 г. 249 с.

Если вы нашли ошибку: выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

Сообщение об ошибке

Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
Неверно заполненное поле
*
CAPTCHA Обновить код
Play CAPTCHA Audio

Версия для печати