Способ испытания свай статической нагрузкой

Способ испытания свай статической нагрузкой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для определения несущей способности свай в существующих фундаментах при обследовании зданий перед реконструкцией.

Известно, что вокруг свай образуются области напряженного состояния грунта с зонами уплотнения вокруг боковой поверхности ствола и под его нижним концом (Бартоломей А.А., Омельчак И.М., Юшков Б.С. Прогноз осадок свайных фундаментов. - М.: Стройиздат, 1994. - с. 384, 27-29). Взаимодействие указанных областей смежных свай в зависимости от расстояния между ними и вида вмещающего их грунта может приводить как к росту, так и к снижению несущей способности свай в составе фундамента по сравнению с несущей способностью одиночной сваи (Руководство по проектированию свайных фундаментов / НИИОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР. - М.: Стройиздат, 1980, с. 30).

Согласно действующим нормам по испытанию свай статической нагрузкой для исключения влияния анкерных свай расстояние от них до оси испытуемой сваи должно быть не менее 5d и не менее 2 м, где d - размер поперечного сечения сваи (ГОСТ 5686-2012 Грунты. Методы полевых испытаний сваями: утв. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии, 09.11.2012: дата введ. 01.07.2013. - Москва: [б.и.], 2008. с. 4).

Фактически при устройстве фундаментов с целью уменьшения размеров ростверков и расхода арматуры сваи размещают, как правило, на значительно меньших расстояниях. Согласно нормам проектирования минимальное расстояние между осями забивных свай составляет 3d (СП 24.13330.2011. Свайные фундаменты: утв. Министерством регионального развития России 27.12.2010: дата введ. 20.05.11. - Москва: Стандартинформ, 2014. с. 47). При размере поперечного сечения сваи 0,30 м минимальное допустимое расстояние составляет 0,90 м. Поэтому учет влияния смежных свай при проведении статических испытаний под существующими зданиями позволит повысить достоверность получаемых результатов.

Известен способ определения несущей способности свай в существующих фундаментах, включающий отрывку фундамента, обнажение низа ростверка, отделение сваи от ростверка, установку между ростверком и верхним торцом сваи домкрата, ступенчатое нагружение сваи вдавливающей вертикальной нагрузкой с измерением ее осадки (П.А.Коновалов. Основания и фундаменты реконструируемых зданий. - М: Стройиздат, 1988, с. 106, 188-190, 205 - аналог).

В способе не учитывается возможное влияние на результаты испытаний рядом расположенных свай в составе фундамента. Кроме того, в ходе испытаний возникает погрешность из-за неконтролируемого перемещения сваи вверх после снятия нагрузки. При повторном нагружении домкратом не принимается во внимание, что напряженное состояние вмещающего сваю массива грунта отличается от исходного.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ обследования существующего свайного фундамента, включающий отрывку фундамента, обнажение подошвы ростверка, отделение сваи от ростверка, установку между подошвой ростверка и верхним торцом сваи домкрата, статическое испытание сваи вдавливанием и непрерывное с момента отрывки фундамента измерение перемещений фундамента и сваи (Авторское свидетельство СССР №1749389 A1, МПК G02D 33/00, 1992 - прототип).

В способе предусмотрено измерение перемещений сваи после снятия нагрузки и учет этого перемещения при оценке результатов испытаний, однако, как и в предыдущем способе, недостатком является погрешность в определении несущей способности из-за возможного влияния на испытуемую сваю смежных свай в составе фундамента.

Задачей изобретения является повышение надежности и достоверности определения несущей способности свай в фундаментах зданий путем статического нагружения.

Это достигается тем, что в способе испытания свай статической нагрузкой, включающем отрывку фундамента, обнажение подошвы ростверка, отделение сваи от ростверка, статическое испытание сваи вдавливанием, измерение перемещений испытуемой сваи, перед отделением сваи от ростверка на испытуемую и смежные сваи устанавливают приборы для измерения деформаций ствола - экстензометры, с помощью которых в ходе испытания регистрируют изменение напряженного состояния стволов свай, оценивая тем самым наличие и величину влияния смежных свай на испытуемую.

Схема испытаний сваи показана на фиг. 1; результаты испытаний в виде графиков зависимости осадки сваи от нагрузки - на фиг. 2, фиг. 3.

Способ осуществляют следующим образом.

После отрывки грунта рядом с фундаментом обнажаются подошва ростверка 1 и верхние части стволов испытуемой сваи 2 и смежных свай 3 и 4. За пределами шурфа устанавливается реперная система с закрепленными на ней датчиками перемещений или прогибомерами 5 для измерения осадки испытуемой сваи. На испытуемой и смежных сваях крепятся приборы для измерения деформаций ствола - экстензометры 6, 7, 8. Выполняется отделение верха испытуемой сваи 2 от ростверка. В пространство между испытуемой сваей и подошвой ростверка устанавливается домкрат 9, в который с помощью насосной станции нагнетается рабочая жидкость. На первом этапе испытаний, следя за показаниями экстензометров и датчика перемещений, производят нагружение сваи домкратом 9 до момента достижения исходного напряженного состояния, то есть до состояния, имевшего место до отделения испытуемой сваи от ростверка, а по изменению напряжений в стволе испытуемой сваи определяют фактическое усилие, действовавшее на нее до начала испытаний.

Поддерживая постоянное значение усилия, создаваемого домкратом, выдерживают необходимую паузу для стабилизации напряжений в грунте основания и сваях. Затем приступают к наращиванию нагрузки на испытуемую сваю. Нагрузку увеличивают ступенями, регистрируя осадку сваи с помощью датчика 5 и изменение напряжений в ее стволе, а также в стволах смежных свай с помощью экстензометров 6, 7, 8. Завершают испытания при достижении заданного программой испытаний значения нагрузки на сваю 2 или предельных перемещений сваи.

Зная относительную деформацию ствола сваи 2 при различных значениях нагрузки, создаваемой домкратом, получаем зависимость ε=f(F), где ε - относительная деформация ствола сваи, F - нагрузка, кН.

С помощью указанной зависимости по результатам измерения относительной деформации стволов свай 3 и 4 находят ΔN - разницу между конечным и начальным усилием в свае, кН.

В результате предложенного способа по графику "осадка-нагрузка" определяется несущая способность с учетом влияния соседних свай, , кН по формуле:

где F_u - достигнутая нагрузка на сваю, кН;

ΔN_i - разница между конечным и начальным усилием в i-той свае, кН.

Знак плюс в формуле берется в случае снижения усилия в случаях смежных свай 3 и 4, а знак минус - при его увеличении.

Резерв несущей способности ΔV, кН:

где N₀ - фактическое усилие, действовавшее на нее до начала испытаний, кН.

Предлагаемый способ испытания свай статической нагрузкой позволяет определять несущую способность в существующих фундаментах с учетом влияния соседних свай. Кроме того, в ходе испытаний определяется фактическая нагрузка, действующая на испытуемую сваю в составе фундамента, что является необходимым условием разработки проекта реконструкции сооружения.

Способ испытания свай статической нагрузкой, включающий отрывку фундамента, обнажение подошвы ростверка, отделение сваи от ростверка, статическое испытание сваи вдавливанием, измерение перемещений испытуемой сваи, отличающийся тем, что перед отделением сваи от ростверка на испытуемую и смежные сваи устанавливают экстензометры, в ходе испытания регистрируют изменение напряженного состояния стволов свай, затем оценивают величину влияния смежных свай на испытуемую.