СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СВАЙ В ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТАХ Российский патент 2016 года по МПК E02D33/00 

Изобретение относится к области строительства, в частности, к определению несущей способности свай в просадочных грунтах.

Известен способ определения несущей способности сваи расчетным методом (СНиП 2.02.03-85 с. 23-24).

Согласно этому способу несущая способность сваи определяется как сумма несущих способностей острия (пяты) сваи и трения на боковой поверхности сваи, за вычетом отрицательного трения от оседающего грунта при его замачивании. Сопротивление грунта под острием (пятой) сваи и на боковой поверхности берутся из таблиц в зависимости от глубины расположения слоя грунта, от консистенции для глинистых грунтов, от крупности и плотности для песчаных грунтов.

Известен также способ определения несущей способности сваи в просадочных грунтах по результатам полевых испытаний сваи (СНиП 2.02.03.-85 с. 14-15) с замачиванием просадочных грунтов (ГОСТ 5686-2012 с. 3) до коэффициента водонасыщения не менее 0,8.

Однако стоимость таких испытаний высока, так как требуются работы по прокладке временного водопровода и устройству дренажных скважин. Для определения отрицательного трения требуются испытания свай выдергивающими нагрузками как в грунтах природной влажности, так и в замоченных грунтах.

ГОСТ 5686-2012 п. 4.6 разрешает при соответствующем обосновании производить испытания свай в просадочных грунтах без их замачивания. При этом испытания должны включать в себя вдавливание сваи с нижней частью, заглубленной в подстилающие непросадочные грунты, и с верхней частью, изолированной от грунта в пределах просадочной толщи, а также испытание на выдергивание сваи, погруженной на всю глубину просадочной толщи (для оценки значения сил отрицательного трения).

Такие испытания предусматривают устройство лидирующей скважины для изоляции сваи от грунта в пределах просадочной толщи и испытание сваи на выдергивание. К тому же точность определения несущей способности сваи крайне низкая, так как непросадочные грунты, расположенные ниже просадочной толщи, снижают свои прочностные и деформационные свойства при замачивании.

Задачей изобретения является снижение стоимости и трудозатрат при определении несущей способности свай в просадочных грунтах, а также повышение точности ее определения.

Для решения поставленной задачи в способе определения несущей способности сваи в просадочных грунтах, включающем испытание сваи в грунтах природной влажности, отличающемся тем, что несущую способность сваи в замоченных грунтах определяют по формуле

где Fd₁ - несущая способность сваи в замоченных грунтах;

Fd₂ - несущая способность сваи в грунтах природной влажности, определенная по результатам полевых испытаний;

Fd₃ - несущая способность сваи в замоченных грунтах, определенная расчетом;

Fd₄ - несущая способность сваи в грунтах природной влажности, определенная расчетом;

а испытывают сваю, погруженную на проектную глубину, без изоляции от грунта ее верхней части в пределах просадочной толщи.

Испытание свай (испытание грунтов сваями по терминологии ГОСТ 5686) выполняют динамической, статической нагрузками или методом, использующим принципы волновой теории удара.

Сущность испытаний свай динамическими нагрузками заключается в том, что в конце погружения замеряется отказ (погружение сваи от одного удара) и по величине отказа вычисляется несущая способность сваи.

Статические испытания свай выполняют нагружением их статическими нагрузками, прикладываемыми на сваю определенными ступенями и фиксацией перемещений на каждой ступени.

По графику зависимости перемещения сваи от нагрузки определяется несущая способность сваи в зависимости от конструкции здания или сооружения (СП24.13330.2011, М. Минрегион России, 2010). Метод испытаний с использованием волновой теории удара заключается в определении силового и скоростного отклика сваи на удар в осевом направлении, нанесенным ударником по верхнему торцу сваи. При этом в процессе испытаний предусматривается получение данных о действующей силе по регистрируемым значениям деформаций ствола сваи и об ускорении и скорости ее перемещения под действием ударного нагружения (Технический регламент проведения полевых испытаний несущей способности сваи методом ЭЛДИ, М.: «ЦНИ-ИС», 2001).

Пример осуществления предлагаемого изобретения

На строительной площадке жилого дома в г. Красноярске, сложенной просадочными грунтами второго типа по просадочности, выполнены статические испытания свай в грунтах природной влажности и после их полного водонасыщения. На этой же площадке выполнены испытания свай в грунтах природной влажности с освобожденным стволом на глубину просадочной толщи (сваи сечением 0,3×0,3 м, глубиной погружения 15 м от планировочных отметок, диаметр лидера 0,5 м, глубина 10 м).

Результаты испытаний представлены в таблице.

Коэффициент снижения несущей способности сваи составляет 600/800=0,75 и 650/850=0,76.

Несущая способность сваи по предлагаемому изобретению составит 0,75×1100=825 кН и 0,76×1150=874 кН.

В проекте принята несущая способность сваи 800 кН, что подтверждено испытаниями свай с замачиванием грунтового основания (900 кН).

Испытания свай с освобожденным стволом в пределах просадочной толщи показали при вдавливании несущую способность - 800 кН, при выдергивании 10 м сваи - 300 кН, т.е результирующая несущая способность сваи составит 800-300=500 кН.

Из приведенного примера видно, что определение несущей способности свай по предлагаемой методике сокращает сроки и стоимость испытаний не менее чем в 2-3 раза по сравнению с испытаниями с замачиванием грунтов и в 1,5 раза по сравнению с испытаниями в грунтах природной влажности на вдавливание с освобожденным стволом в пределах просадочной толщи и выдергивание сваи, погруженной на глубину просадочной толщи.

Изобретение относится к области строительства, в частности, к определению несущей способности свай в просадочных грунтах. Способ определения несущей способности сваи в просадочных грунтах включает испытание сваи в грунтах природной влажности. Несущую способность сваи в замоченных грунтах определяют по приведенной зависимости, а испытывают сваю, погруженную на проектную глубину, без изоляции от грунта ее верхней части в пределах просадочной толщи. Технический результат состоит в повышении точности определения несущей способности, снижении материалоемкости и трудоемкости проведения испытаний. 1 табл.

Способ определения несущей способности сваи в просадочных грунтах, включающий испытание сваи в грунтах природной влажности, отличающийся тем, что несущую способность сваи в замоченных грунтах определяют по формуле

где Fd₁ - несущая способность сваи в замоченных грунтах;
Fd₂ - несущая способность сваи в грунтах природной влажности, определенная по результатам полевых испытаний;
Fd₃ - несущая способность сваи в замоченных грунтах, определенная расчетом;
Fd₄ - несущая способность сваи в грунтах природной влажности, определенная расчетом;
а испытывают сваю, погруженную на проектную глубину, без изоляции от грунта ее верхней части в пределах просадочной толщи.