И несущей способности свай

Способы контроля состояния

Несущую способность свай определяют несколькими способами.

Способ пробных статических нагрузок. Этот способ определения несущей способности сваи – наиболее надежный, но в то же время самый дорогой и трудоемкий. Испытанию подвергают сваи, погруженные в местах сооружения фундаментов, с использованием того же сваепогружающего оборудования, которое будет применено для погружения остальных свай. В связи со значительными трудностями проведения таких испытаний на стадии проектирования их нередко выполняют уже в процессе строительства.

Испытуемую сваю 1 (рисунок 2.14) загружают с помощью гидравлического домкрата 3. Реактивные усилия от действия домкрата воспринимаются анкерными сваями 4. Для нормального испытания число анкерных свай должно быть не менее четырех, а при проведении испытаний в слабых грунтах их число рекомендуется увеличить до шести. Расстояние между анкерной 4 и испытуемой 1 сваями должно быть в первом случае не менее 1 м, во втором – 0,6 м. Изменение этих расстояний может привести к искажению результатов испытаний.

Рисунок 2.14 – Установка для статического испытания свай: 1 – испытуемая свая; 2 – наголовник; 3 – домкрат; 4 – анкерная свая; 5 –арматура свай; 6 – упорная балка; 7 – распределительная балка

Испытуемую сваю загружают отдельными ступенями нагрузки, величина которых составляет 1/10–1/15 предполагаемой величины предельной нагрузки. Каждая ступень прикладывается только после стабилизации осадок сваи от предыдущей ступени. Осадка считается стабилизировавшейся, если она составляет не более 0,1 мм за 30 мин в песчаных грунтах и за 1 ч в глинистых. 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 F_u_._n принимают нагрузку, которая на одну ступень меньше критической нагрузки.

Расчетная несущая способность сваи определяется по формуле (5.9 [1])

где γ_с – 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; γ_g – коэффициент надежности по грунту, принимаемый в соответствии с п. 5.20 [1].

Возможно использование и другой установки для статического испытания свай (рисунок 2.15), отличающейся тем, что она устанавливается на грунте над испытуемой сваей. Усилие домкрата воспринимается не анкерными сваями, а пригрузом, расположенным на металлической раме установки.

Рисунок 2.15 – Общий вид установки для статического испытания свай с использованием пригруза: 1 – металлическая рама; 2 – пригруз

При испытании грунт вокруг сваи выравнивают и устанавливают металлическую раму 1. Установку загружают железобетонными плитами или другим контргрузом 2, не превышающим по массе 75–100 т.

Испытание сваи производится по той же методике, которая была описана выше. Величину давления контролируют по манометру, осадку – прогибомером.

Динамический способ испытания свай. В отличие от рассмотренного выше статического этот способ обязателен для всех погружаемых в грунт свай. Сопротивление одиночной сваи, определяемое этим способом, менее точно, чем сопротивление сваи, испытываемой статической нагрузкой. Основное преимущество динамического способа испытания свай – его простота. Кроме того, этот способ позволяет оценивать несущую способность каждой сваи и сравнивать между собой результаты испытаний всех свай.

Динамический способ испытания свай основан на связи, существующей между энергией удара свайного погружателя при забивке сваи в грунт и ее несущей способностью.

Для определения несущей способности сваи можно пользоваться формулой

где γ_с – 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.

Т а б л и ц а 2.10 – Значения коэффициента п·10⁵, кН

Способ забивки	Материал сваи
дерево	железобетон	сталь
С подбабком Без подбабка С наголовником С деревянным подбабком Со стальным подбабком и наголовником С наголовником без подбабка	0,8 1,0 – – – –	– – 1,5 – – –	– – – 2,0 3,0 5,0

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

Практически трудно измерить отказ сваи от одного удара, поэтому 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.

Метод СШП позволяет выявить геологическую структуру до глубин более 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 по специальной программе. Далее обработанный сигнал сравнивается с имеющейся базой данных различных сред и проходит предварительную идентификацию компонентов, входящих в данный разрез.

Основные области применения метода СШП:

– проведение геофизических исследований для выполнения строительных работ;

– выявление дефектов в сваях, фундаментах и других сооружениях;

– определение расположения подземных инженерных сооружений и коммуникаций;

– археологические работы;

– определение расположения месторождений полезных ископаемых;