СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ЗАБИВНЫХ СВАЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЗКОЙ Российский патент 2001 года по МПК E02D33/00 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для испытания забивных свай динамической нагрузкой.

Известен способ динамического испытания забивных свай (см. пат. RU N 2049858, опубл. 1995 г.) путем забивки свай в грунт молотом, заключающийся в том, что определяют число ударов молота по свае, давление грунта, действующего на уровне острия сваи, и коэффициент, учитывающий величину снижения трения сваи о грунт при ее забивке. В этом способе определение несущей способности испытуемой сваи производят с учетом этих параметров и по расчетной формуле, предложенной СНиП 11-17-77 и учитывающей коэффициент, зависящий от материала испытуемой сваи, площадь опирания на грунт острия сваи, коэффициент восстановления удара, коэффициент условий работы, энергию удара молота, массу ударной части молота, массу сваи с наголовником, но не учитывающий значения остаточного и упругого отказов.

Однако этот способ не может быть использован для проектирования современных свайных фундаментов, поскольку не отвечает действующим строительным нормам и правилам.

Наиболее близким аналогом является способ испытания забивных свай динамической нагрузкой, заключающийся в забивке и добивке свай молотом на заданную глубину, в определении фактических отказов и в расчете предельного сопротивления грунта основания свай по формуле

где F_и - предельное сопротивление грунта основания свай;
η- коэффициент, зависящий от материала испытуемой сваи;
E_d - энергия удара молота;
s - фактические отказы сваи;
ε- коэффициент восстановления удара;
m₁, m₂, m₃ - соответственно масса молота, масса сваи с наголовником и масса подбабка;
А - площадь поперечного сечения сваи,
(см "Свайные фундаменты" СНиП 2.02.03-85, издание официальное, Государственный Комитет СССР по делам строительства, Москва, 1986 г., с.14-17).

Однако этот способ ограничивает условия испытаний, поскольку не предусматривает необходимости изменения массы ударной части молота при изменении длины сваи в допустимом диапазоне соотношений массы сваи с наголовником и массы ударной части молота. В нем, как и в способе, приведенном выше, коэффициент η, зависящий от материала сваи, рассматривают в виде постоянной величины без учета влияния на него конструктивных особенностей кинематической передачи молот-наголовник-свая-грунт. Это приводит к пониженной точности расчетов.

Задачей предложенного технического решения является увеличение точности расчетов предельного сопротивления грунта основания свай при одновременном расширении возможностей испытаний.

Для решения поставленной задачи в предложенном способе испытания забивных свай динамической нагрузкой, заключающемся в забивке и добивке свай молотом на заданную глубину, в определении фактических отказов и в расчете предельного сопротивления грунта основания свай по формуле

где F_и - предельное сопротивление грунта основания свай;
η- коэффициент, зависящий от материала испытуемой сваи;
E_d - энергия удара молота;
s - фактические отказы сваи;
ε- коэффициент восстановления удара;
m₁, m₂, m₃ - соответственно масса молота, масса сваи с наголовником и масса подбабка;
А - площадь поперечного сечения сваи,
согласно изобретению при изменении длины испытуемой сваи массу ударной части молота изменяют, исходя из массы сваи в соответствии с соотношением 1,2 < m_уд/m₂ < 3,
где m_уд - масса ударной части молота,
m₂ - масса сваи с наголовником,
а при расчете предельного сопротивления грунта основания свай коэффициент η, зависящий от материала сваи, рассчитывают по формуле
η = 10G/Am_уд/m₂,
где G - вес ударной части молота;
А - площадь поперечного сечения сваи.

Технический результат предложенного способа состоит в повышении точности контроля на 30% при одновременном расширении возможностей испытаний.

Предложенный способ заключается в следующем. Забивку и добивку испытуемых свай производят путем ударов молотом по наголовнику сваи, в результате чего сначала сваю забивают на заданную глубину. После последующих ударов молотом по наголовнику сваи отказомером определяют фактические отказы сваи (остаточные и упругие) и производят расчет предельного сопротивления сваи по формуле:

где F_и - предельное сопротивление грунта основания свай;
η- коэффициент, зависящий от материала испытуемой сваи;
E_d - энергия удара молота;
s - фактические отказы сваи;
ε- коэффициент восстановления удара;
m₁, m₂, m₃ - соответственно масса молота, масса сваи с наголовником и масса подбабка;
А - площадь поперечного сечения сваи.

При этом в соответствии с эмпирическими данными при изменении длины сваи массу ударной части молота изменяют в соответствии с массой испытуемой сваи, исходя из соотношения
1,2 < m_уд/m₂ < 3,
где m_уд - масса ударной части молота,
m₂ - масса сваи с наголовником.

А при расчете предельного сопротивления грунта основания сваи производили расчет коэффициента η, зависящего от материала сваи, по формуле
η = 10G/A_cm_уд/m₂,
где G - вес ударной части молота;
А - площадь поперечного сечения сваи;
m_уд - масса ударной части молота.

Это позволяет повысить точность расчетов предельного сопротивления грунта основания сваи на 30% при одновременном расширении возможностей способа за счет использования при испытаниях указанного выше диапазона соотношения массы сваи и массы ударной части молота.

Пример.

По предложенному способу были проведены экспериментальные испытания и испытания свай на несущую способность при строительстве эстакады с паркингом на третьем автомобильном кольце г. Москвы.

Были испытаны сваи длиной 15, 12, 10 и 9 метров, масса которых соответственно равна 5,9, 3,58 3,05 и 2,8 (Т) масса наголовников для этих свай равна 1,2, 1,2, 0,8 и 0,4 (Т).

Производили удары по голове свай через наголовник молотами марки ННК-10, МНГ-5-8, ННК-7А. Массу ударной части молота подбирали с учетом массы испытуемой сваи с наголовником, исходя из соотношения
1,2 < m_уд/m₂ < 3,
где m_уд - масса ударной части молота;
m₂ - масса сваи с наголовником.

Сваи забивали на глубину 10-60 метров.

Отказомерами определяли фактические упругие и остаточные отказы забивных свай, а расчет предельного сопротивления грунта основания свай производили по этим величинам. При этом производили расчет коэффициента η, как переменного коэффициента, по формуле
η = 10G/A_cm_уд/m₂,
где G - вес ударной части молота;
А - площадь поперечного сечения сваи;
m_уд - масса ударной части молота.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Из приведенной таблицы следует, что в том случае, если при изменении длины испытуемой сваи изменяют массу ударной части молота m_уд в пределах 1,2 < m₂/m_уд < 3, где m₂ - масса сваи с наголовником, и расчет предельного сопротивления грунта основания сваи производят с учетом коэффициента η, зависящего от материала испытуемой сваи, как переменного рассчитанного для каждого конкретного случая, то точность расчета предельного сопротивления грунта основания свай повышается.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для испытания забивных свай динамической нагрузкой. Способ заключается в забивке и добивке свай молотом на заданную глубину, в определении фактических отказов и в расчете предельного сопротивления грунта основания свай. Новым является то, что при изменении длины испытуемой сваи массу ударной части молота изменяют, исходя из массы сваи с наголовником в соответствии с отношением 1,2<m_уд/m₂<3, где m_уд - масса ударной части молота, m₂ - масса сваи с наголовником, а при расчете предельного сопротивления грунта основания свай коэффициент η, зависящий от материала сваи, рассчитывают по формуле η = 10G/Am_уд/m₂, где G - вес ударной части молота; А - площадь поперечного сечения сваи. Техническим результатом является повышение точности расчетов предельного сопротивления грунта основания свай при одновременном расширении возможностей испытаний. 1 табл.

Способ испытания забивных свай динамической нагрузкой, заключающийся в забивке и добивке свай молотом на заданную глубину, в определении фактических отказов и в расчете предельного сопротивления грунта основания свай по формуле:

где F_и - предельное сопротивление грунта основания свай;
η - коэффициент, зависящий от материала испытуемой сваи;
Е_d - энергия удара молота;
s - фактические отказы сваи;
ε - коэффициент восстановления удара;
m₁, m₂, m₃ - соответственно масса молота, масса сваи с наголовником и масса подбабка;
А - площадь поперечного сечения сваи,
отличающийся тем, что при изменении длины испытуемой сваи массу ударной части молота изменяют, исходя из массы сваи с наголовником в соответствии с отношением 1,2 < m_уд/m₂ < 3, где m_уд - масса ударной части молота, m₂ - масса сваи с наголовником,
а при расчете предельного сопротивления грунта основания свай коэффициент η, зависящий от материала сваи, рассчитывают по формуле:
η = 10G/Am_уд/m₂,
где G - вес ударной части молота;
А - площадь поперечного сечения сваи.