Как определить несущую способность свай в свайных фундаментах

Свайный фундамент представляет собой основание здания, состоящее из вертикально вбитых или забуренных свай, которые передают нагрузки от конструкции на более прочные слои грунта. Определение несущей способности свай включает в себя оценку их способности выдерживать как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки без разрушения или чрезмерной деформации.

Несущая способность определяется на основе различных факторов, включая материал, размер и форму свай, а также характеристики грунта в месте их установки. Для точной оценки часто применяются методы статических и динамических испытаний, а также расчёты с учетом влияния режима нагрузки и состояния окружающей среды.

Анализ различных методик по определению несущей способности свайных фундаментов Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

ИНЖЕНЕРНЫЕ ИЗЫСКАНИЯ / ENGINEERING RESEARCHES / ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ / ENGINEERING GEOLOGY / ГЕОТЕХНИКА / GEOTECHNICS / СВАЙНЫЙ ФУНДАМЕНТ / РАСЧЕТ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СВАИ / CALCULATION OF THE BEARING ABILITY OF A PILE / СТАТИЧЕСКОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ / STATIC SOUNDING / СТАТИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ СВАИ / THE PILE BASE / STATIC TESTS OF A PILE

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Курдюк Андрей Юрьевич, Устюгов Сергей Венедиктович, Дисяев Дмитрий Петрович

Рассматривается расчет несущей способности железобетонной призматической сваи согласно требованиям и рекомендациям СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85», а также приводится анализ результатов расчета по СП и результатов полевого статического зондирования и статического испытания сваи.Calculation of the bearing ability of a reinforced concrete prismatic pile according to requirements and the recommendations of the joint venture 24.13330.2011 "The pile bases is considered. The staticized editorial office Construction Norms and Regulations 2.02.03-85" and also is given the analysis of results of calculation for the joint venture and results of field static sounding and static test of a pile.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Курдюк Андрей Юрьевич, Устюгов Сергей Венедиктович, Дисяев Дмитрий Петрович

Определение несущей способности свайных фундаментов под авторынок
Оценка несущей способности свай. Методы расчета и проблематика
О влиянии повторных нагружений набивных свай в пробитых скважинах на деформативность их оснований
Несущая способность забивных свай в слабых водонасыщенных грунтах с учетом фактора времени

Сравнение методов определения несущей способности забивных свай по результатам статического зондирования в слабых глинистых грунтах

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Анализ различных методик по определению несущей способности свайных фундаментов»

На первом этапе проанализируем список на наличие глаголов. Если их нет, как в этом примере — это определение.

На втором этапе проводим анализ существительных. Смотрим каждое существительное, вспоминаем определение (понятие и категория] из изучаемой дисциплины. Если слово не относится к числу понятий и категорий данной дисциплины, напротив него ставим «нет». Если для составления определения данного термина не хватает слов из базового списка -ставим «некомплект». В результате получаем следующее:

1. Бетоны — некомплект

3. Изменение — нет

5. Материалы — некомплект

8. Свойства — некомплект

9. Связь — некомплект

10. Состав — некомплект

12. Структура — некомплект

13. Факторы — некомплект

То есть это — определение предмета курса. Ответ:

Предмет курса — свойства строительных материалов, их связь с составом и структурой и изменение под влиянием различных факторов. Лишнее слово — бетоны.

1. Иванов Г. И. Формулы творчества. М.: Просвещение, 1994. 208 с.

2. Система оценки уровня сформированности компетенций и результатов обучения. Саратов : Саратовский гос. ун-т им. Н. Г. Чернышевского, 2014.

3.Требования ктестам. URL: http://do.gendocs.ru/docs/index-200925.html

4. Шаяхмедов Р. И. Город без перекрестков // Изобретатель и рационализатор. 2014. № 7. С. 17-20.

5. Шаяхмедов Р. И. Игра в скорлупки, или Использование пневмоконструкций в качестве динамического элемента зданий // Инженерно-строительный вестник Прикаспия. 2016. № 4. С. 27-31.

6. Шаяхмедов Р. И. От цепа до молотилки // Сельский механизатор. 2016. № 5. С. 21-22.

7. Шаяхмедов Р. И. Прием «наоборот», или Использование твердых бытовых отходов для производства строительных материалов методом доменного пиролиза // Инженерно-строительный вестник Прикаспия. 2017. № 3. С. 25-30.

8. Шаяхмедов Р. И. Сказка о репке. Комбинаторный тренинг для будущих экспертов, патентоведов и изобретателей //Перспективы развития научно-технического сотрудничества стран — участниц Евразийского экономического союза : материалы X Международной научно-практической конференции. Астрахань, 2016. С. 203-212.

9. Шаяхмедов Р. И. Создаем командную игру // Инженер. 2012. № 3. С. 12-14.

10. Шаяхмедов Р. И. Улыбка Чеширского Кота, или Использование пневматических конструкций в качестве основного элемента ветроэнергетической установки // Инженерно-строительный вестник Прикаспия. 2017. №1. С. 30-35.

Ссылка для цитирования:

Шаяхмедов Р. И. «Знать — уметь — владеть» — «три сосны» при составлении тестов для фонда оценочных средств и как не заблудиться в них. Компас от инновационного консалтинга //Инженерно-строительный вестник Прикаспия : научно-технический журнал / Астраханский государственный архитектурно-строительный университет. Астрахань : ГАОУ АО ВО

«АГАСУ», 2017. № 4 (22). С. 16-19.

АНАЛИЗ РАЗЛИЧНЫХ МЕТОДИК

ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ А. Ю. Курдюк*, С. В. Устюгов**, Д. П. Дисяев***

*Астраханский государственный технический университет **Астраханский государственный архитектурно-строительный университет ***Астраханский трест инженерно-строительных изысканий

Рассматривается расчет несущей способности железобетонной призматической сваи согласно требованиям и рекомендациям СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85», а также приводится анализ результатов расчета по СП и результатов полевого статического зондирования и статического испытания сваи.

Ключевые слова: инженерные изыскания, инженерная геология, геотехника, свайный фундамент, расчет несущей способности сваи, статическое зондирование, статические испытания сваи.

THE ANALYSIS OF VARIOUS METHODS OF DETERMINATION OF THE BEARING ABILITY OF THE PILE BASES

A. Yu. Kurdyuk*, S. V. Ustyugov**, D. P. Disyaev***

*Astrakhan State Technical University

**Astrakhan State University of Architecture and Civil Engineering ***Astrakhan Trust of Engineering and Construction Surveys

Инженерно-строительный вестник Прикаспия

Calculation of the bearing ability of a reinforced concrete prismatic pile according to requirements and the recommendations of the joint venture 24.13330.2011 "The pile bases is considered. The staticized editorial office Construction Norms and Regulations 2.02.0385" and also is given the analysis of results of calculation for the joint venture and results of field static sounding and static test of a pile.

Keywords: engineering researches, engineering geology, geotechnics, the pile base, calculation of the bearing ability of a pile, static sounding, static tests of a pile.

Свайные фундаменты имеют широкое распространение в отечественной и зарубежной практике фундаментостроения. Они позволяют возводить здания и сооружения на слабых грунтах с недостаточной несущей способностью. Во многих случаях это единственный способ возведения сооружений в сложных инженерно-геологических условиях.

Основными преимуществами свайных фундаментов являются сокращение сроков строительства, высокая технологичность, снижение трудоемкости и уменьшение объемов земляных работ [1]. Однако наряду с вышеизложенными преимуществами постепенно выявляются и недостатки, в том числе при определении несущей способности свайного фундамента [2].

Основными способами определения несущей способности свайного фундамента, и отдельной сваи в частности, являются: расчет по СП [3], методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием по [4], методы полевых испытаний сваями [5], а также динамическими испытаниями свай, испытаниями грунтов эталонной сваей.

Расчетом по СП 24.13330-2011 [3] предусматривается определение несущей способности сваи при подготовке проектной документации, проведении поверочных расчетов по результатам выполненного на площадке строительства комплекса инженерных изысканий. Методы полевых испытаний [4] грунтов зондированием применяют в комплексе с другими видами инженерно-геологических работ. Результаты полевых испытаний статическим и динамическим зондированием, с учетом рекомендаций п. 7.3 [3], также позволяют получить частное значение предельного сопротивления забивной сваи в точке зондирования. Испытание грунтов забивной сваи статическими вдавливающими, выдергивающими и горизонтальными нагрузками производят с целью получения данных для обоснования выбора типа фундаментов, их параметров и способов устройства [5], в том числе для определения несущей способности сваи, а также для уточнения значения допустимой нагрузки на сваю, заложенного в проекте.

В рамках данной статьи поверочный расчет выполняется для сваи длиной 9 м, сечением 300х300 мм в соответствии с рекомендациями [3], руководством по проектированию свайных фундаментов [6], пособием по проектированию оснований зданий и сооружений [7] по результатам выполненных в 2017 г. инженерно-геологических изысканий.

Участок изысканий охарактеризован скважинами № 1, 2, 525 (архивные данные), пробуренными до глубины 18 м, и одной точкой статического зондирования на отм. -19,56 м глубиной 14,5 м, на основании которых построены схемы к определению несущей способности сваи.

В геологическом строении участка изысканий принимают участие верхнечетвертичные хвалынские (mШhv) отложения, представленные супесью, суглинками и глинами. С поверхности грунты перекрыты маломощным техногенным слоем. Ниже, до глубины 18,0 м, сверху вниз залегают следующие литологические комплексы отложений.

Современные техногенные отложения (ЙУ) представлены супесью коричневой, твердой, с включениями строительного мусора до 25 %. Залегают с поверхности, мощностью 0,4 м, что соответствует абсолютным отметкам подошвы слоя от минус 15,80 до минус 15,92 м.

Супесь коричневая, просадочная, с частыми прослоями суглинка, вскрыта скважиной № 1 мощностью 6,1 м на абсолютной отметке подошвы слоя минус 22,04 м.

Суглинок коричневый, просадочный, с прослоями супеси. Залегает с поверхности в скважинах № 2 и 525 (арх.). Мощность слоя изменяется от 4,1 до 6,6 м, абсолютная отметка подошвы слоя — от минус 20,02 до минус 22,40 м.

Суглинки от коричневого до желто-серого, от твердой до мягкопластичной консистенции, залегают повсеместно по всему участку. Мощность суглинков изменяется от 4,5 до 6,4 м, что соответствует абсолютным отметкам подошвы слоя от минус 26,52 до минус 27,40 м.

Глина коричневато-серая, полутвердой консистенции, вскрыта всеми скважинами. Залегает под суглинками мягкопластичными, вскрытая мощность глин составляет 6,0-7,0 м.

ИГЭ-1 — супесь твердая, просадочная, песчанистая, с примесью органического вещества 1г = 0,05.

Природная влажность 7,0-16,0 %. Плотность 1,61-1,87 г/см3. Коэффициент пористости 0,710 д. ед. Влажность на границе текучести 19,0-24,0 %. Влажность на границе раскатывания 15,0-18,0 %. Показатель текучести -1,33.

ИГЭ-2 — суглинок твердый, просадочный, тяжелый песчанистый, слабозасоленный, с примесью органического вещества 1г = 0,04.

Природная влажность 9,0-13,0 %. Плотность 1,65-1,83 г/см3. Коэффициент пористости 0,78 д. ед. Влажность на границе текучести 25,0-

30,0 %. Влажность на границе раскатывания 14,0-17,0 %. Показатель текучести 0,34.

ИГЭ-3 — суглинок твердый легкий песчанистый, незасоленный, с примесью органического вещества 1г = 0,03.

Природная влажность 10,0-15,0 %. Плотность 1,80-2,06 г/см3. Коэффициент пористости 0,6 д. ед. Влажность на границе текучести 25,033,0 %. Влажность на границе раскатывания 16,0-20,0 %. Показатель текучести -0,46.

ИГЭ-4 — суглинок тяжелый песчанистый, мягкопластичный, с примесью органического вещества 1г = 0,03.

Природная влажность 22,0-26,0 %. Плотность 1,93-2,02 г/см3. Коэффициент пористости 0,69 д. ед. Влажность на границе текучести

29,9 %. Влажность на границе раскатывания

16.0 %. Показатель текучести 0,55.

ИГЭ-5 — глина полутвердая, легкая пылева-тая, с примесью органического вещества 1г = 0,04.

Природная влажность 24,0-27,0 %. Плотность 1,98-2,03 г/см3. Коэффициент пористости 0,71 д. ед. Влажность на границе текучести 44,3 %. Влажность на границе раскатывания

23.1 %. Показатель текучести 0,12.

Участки распространения просадочных грунтов относятся к I типу грунтовых условий по просадочности, где просадка от собственного веса не превышает 5 см.

На рис. 1 представлен инженерно-геологический разрез по скважинам 2, 525 (арх.).

Рис. 1. Инженерно-геологический разрез

Также проводились испытания забивной сваи статическими нагрузками. Нагрузка на испытуемую натурную сваю передавалась установкой с гидравлическим домкратом 14ДГ 200. Нагружение испытуемой сваи проводилось равномерно. Первые три ступени приняты по 1/5 наибольшей нагрузки при вдавливании, так как под нижним концом сваи залегают полутвердые глины, остальные по 1/10 до заданной в программе наибольшей нагрузки. Наибольшая

нагрузка доведена до полуторного значения расчетной проектной нагрузки на сваю в соответствии с п. 8.2.4 [5]. Перемещение сваи измерялось прогибомерами типа 6-ПАО с ценой деления 0,01 мм. Давление в гидросистеме измерялось манометром с ценой деления 0,5 МПа.

За условную стабилизацию принималась величина осадки испытуемой сваи, не превышающая 0,1 мм за последний час наблюдений при вдавливании.

Инженерно-строительный вестник Прикаспия

При испытаниях грунтов статической вдавливающей нагрузкой общая осадка сваи № 1 достигла величины 50,605 мм на четвертой ступени. Величина осадки сваи продолжала возрастать без увеличения нагрузки на данной ступени испытания.

Результаты испытания приведены в таблице 1.

Результаты испытания сваи статической нагрузкой

№ испытуемой сваи Общая осадка сваи, S (мм) Нагрузка, Р (т), при которой достигнута осадка сваи Расчетная нагрузка

1 50,605 73,5 Р = 70 т

На рис. 2 представлена расчетная схема к определению несущей способности сваи согласно рекомендациям [3].

Рис. 2. Расчетная схема к определению несущей способности сваи

Согласно материалам выполненных инженерно-геологических изысканий, грунт под нижним концом — глина полутвердая, показатель текучести 1ь = 0,12.

Согласно п. 6.2 [3], данный грунт не является малосжимаемым. Сваи рассчитываются как висячие.

Согласно п. 7.2.2 [3], несущую способность висячей забивной сваи определяют по формуле:

где ус — коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1; Я — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по таблице 7.2 [3]; А — площадь опирания на грунт сваи, м2, принимаемая

по площади поперечного сечения сваи брутто или по площади поперечного сечения камуф-летного уширения по его наибольшему диаметру, или по площади сваи-оболочки нетто; и -наружный периметр поперечного сечения ствола сваи, м;/, — расчетное сопротивление /-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по таблице 7.3 [3]; Ь -толщина /-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м; усп, ус/ — коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта и принимаемые по таблице 7.4 [3].

Принимаем, по таблице 7.4 [3], усп = 1, ус/ = 1 (для всех слоев).

Площадь опирания сваи на грунт составит: А = 0,3 ■ 0,3 = 0,09 м2

Наружный периметр сечения ствола сваи составит:

и = 0,3 + 0,3 + 0,3 + 0,3 = 1,2 м

Определим расчетное сопротивление под нижним концом забивной сваи, погружаемой без выемки, согласно таблице 7.2 [3], интерполируя для глубины 8,54 м: R = 6314,4 кПа.

Определим расчетные сопротивления на боковой поверхности забивной сваи согласно таблице 7.3 [3]:

1-й слой — ИГЭ-2, суглинок твердый, проса-дочный, показатель текучести 1ь = 0,34, толщина слоя 0,46 м, средняя глубина расположения слоя 0,23 м:

2-й слой — ИГЭ-3, суглинок твердый, показатель текучести 1ь = -0,46, толщина слоя 2,0 м, средняя глубина расположения слоя 1,46 м:

3-й слой — ИГЭ-3, суглинок твердый, показатель текучести 1ь = -0,46, толщина слоя 2,0 м, средняя глубина расположения слоя 3,46 м:

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

4-й слой — ИГЭ-4, суглинок мягкопластичный, показатель текучести 1ь = 0,55, толщина слоя 2,0 м, средняя глубина расположения слоя 5,46 м:

5-й слой — ИГЭ-4, суглинок мягкопластичный, показатель текучести 1ь = 0,55, толщина слоя 0,5 м, средняя глубина расположения слоя 6,71 м:

6-й слой — ИГЭ-5, глина полутвердая, показатель текучести 1ь = 0,12, толщина слоя 1,58 м, средняя глубина расположения слоя 7,75 м:

Определим несущую способность висячей сваи:

^ = 1 ■ (1 ■ 6314,4 ■ 0,09 + 1,2 ■ (1 ■ 0,46 ■ 19,8 + 1 ■ 2 ■ 38,22 + 1 ■ 2 ■ 50,3 + 1 ■ 2 ■ 20,96 + 1 ■ 0,5 ■ 21,905 + 1 ■ 1,58 ■ 61,5)) = = 1 ■ (568,296 + 1,2 ■ (9,108 + 76,44 + 100,6 + 41,92 + 10,953 + 97,17)) = 971,73к# = 97,173т

Определим допустимую расчетную нагрузку на сваю:

где ук — коэффициент надежности по грунту, принимаемый равным 1,4 — если несущая способность сваи определена расчетом, в том числе по результатам динамических испытаний свай, выполненных без учета упругих деформаций грунта.

Результаты расчета несущей способности свай по данным статического зондирования, согласно материалам выполненных изысканий, приведены в таблице 2.

Результаты расчета несущей способности свай по данным статического зондирования

Глубина, м Несущая способности ь сваи, т Расчетная нагрузка на одну сваю (к = 1,25), т

песча- пылевато- песча- пылевато-

ные глинистые ные глинистые

1 — 218,50 — 174,80

2 — 263,90 — 211,12

3 — 288,49 — 230,79

4 — 287,08 — 229,67

5 — 254,01 — 203,21

6 — 254,36 — 203,49

7 — 297,58 — 238,07

8 — 392,65 — 314,12

9 — 484,94 — 387,95

10 — 528,42 — 422,74

11 — 587,70 — 470,16

12 — 620,80 — 496,64

13 — 600,01 — 480,01

14 — 677,59 — 542,07

Несущая способность сваи на отметке низа сваи, составляющей -28,10 м, согласно таблице 2, составит 44,25 т. Допустимая нагрузка (расчетная нагрузка на одно сваю, к = 1,25) составит 35,4 т.

Исходя из рассмотренных материалов, можно заключить:

• Допустимая нагрузка на сваю согласно проекту — 70 т, допустимая нагрузка по расчету согласно [3] — 69,41 т, допустимая нагрузка на сваю согласно результатам статического зондирования — 35,4 т. Нагрузка, при которой достигнута осадка сваи при проведении статического испытания вдавливающей нагрузкой, — 73,5 т.

• Допустимая нагрузка на сваю, определенная по расчету, и нагрузка по результатам статического испытания сваи отличаются на 5,6 %.

• Несущая способность свай, определенная по данным статического зондирования, занижена в два раза по сравнению со значениями, полученными по расчету по СП и натурным испытаниям, что характеризует данный метод определения несущей способности как не удовлетворяющий данным грунтовым условиям.

• Методика и зависимости, лежащие в основе определения несущей способности сваи по результатам статического зондирования, требуют корректировки и корреляции с натурными испытаниями свай для различных типов грунтовых условий.

• Отметим необходимость проведения георадарного обследования основания с целью уточнения литологического строения и определения точных границ залегания просадочных грунтов [8].

1. Мангушев Р. А., Ершов А. В., Осокин А. И. Современные свайные технологии : учеб. пособие. 2-е изд., перераб. и доп. М. : АСВ, 2010. 240 с.

2. Курдюк А. Ю., Дисяев Д. П. Определение несущей способности свайных фундаментов под авторынок // Инженерно-строительный вестник Прикаспия. 2014. № 4 (10). С. 11-15.

3. СП 24.13330.2011. Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85.

4. ГОСТ 19912-2012. Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием.

5. ГОСТ 5686-2012. Грунты. Методы полевых испытаний сваями.

6. Руководство по проектированию свайных фундаментов / НИИОСП им. Н. М. Герсеванова Госстроя СССР. М. : Стройиздат, 1980.

7. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83) / НИИОСП им Герсеванова. М., 1986.

8. Шереметов И. М., Курдюк А. Ю. Геотехнический мониторинг основания зданий и сооружений Астраханского кремля // Геология, география и глобальная энергия. 2011. № 4 (43). С. 8-13.

Ссылка для цитирования:

Курдюк А. Ю., Устюгов С. В., Дисяев Д. П. Анализ различных методик по определению несущей способности свайных фундаментов // Инженерно-строительный вестник Прикаспия : научно-технический журнал / Астраханский государственный архитектурно-строительный университет. Астрахань : ГАОУ АО ВО «АГАСУ», 2017. № 4 (22). С. 19-23.

Несущая способность свай

Несущая способность свай — это максимальная величина нагрузки, которую способна выдерживать погруженная в грунт свая, не подвергаясь деформациям.

Оглавление:

• Методы определения несущей способности сваи
• Методы определения несущей способности грунта
• Несущая способность свай СНИП
• Несущая способность буронабивной сваи
• Несущая способность забивной ЖБ сваи
• Несущая способность винтовой сваи
• Как улучшить несущую способность сваи

• Инъектирование грунта
• Увеличение диаметра опорной подошвы сваи

Существует два типа несущей способности свай — по материалу изготовления и по грунту. Данные о несущей способности конструкции исходя из ее материала могут быть получены при проведении теоретических расчетов, тогда как определение несущей способности сваи по грунту требует проведения практических исследований на месте строительства.

Методы определения несущей способности сваи

При проектировании свайных фундаментов используются четыре метода определения несущей способности свайных конструкций:

• Способ теоретического расчета;

Совет эксперта! данный метод является предварительным, полученные результаты в последствии корректируются на основании фактических данных о характеристиках грунта.

Расчет несущей способности выполняется по формуле: Fd = Yc * (Ycr * R * A + U * ∑ Ycri * fi * li)

• Yc — совокупный коэфф. условий работы;
• Ycr — коэфф. сопротивления почвы под опорной подошвой сваи;
• R — сопротивление почвы под опорной подошвой сваи;
• А — диаметр опорной подошвы;
• U — периметр сечения свайного столба;
• Ycri — коэфф. условий работы грунта по боковым стенкам сваи;
• fi — сопротивление почвы по боковым стенкам;
• li — длина боковых поверхностей.

Практический способ реализуемый в полевых условиях. После отдыха сваи (спустя 2-3 дня после забивки столба), на конструкцию с помощью ступенчатого домкрата передается статическая нагрузка. Посредством специального прибора — прогибометра, определяется величина усадки сваи и производятся необходимые расчеты. Данный метод считается одним из наиболее точных.Рис 1.1: Определение несущей способности сваи методом пробных статистических нагрузок

• Метод динамических нагрузок;

Исследования проводятся на уже погруженных сваях по истечению периода отдыха столбов. На конструкцию посредством дизель молота передается ударная нагрузка (до 10 ударов). После каждого удара прогибометром определяется степень усадки сваи. Данный способ реализуется в комплексе со статическим методом.

Рис 1.2: Прогибометр — прибор для измерения усадки сваи

• Метод зондирования.

Для реализации метода зондирования свая снабжается специальным датчиками, после чего выполняется ее погружение на проектную глубину посредством ударной нагрузки (динамическое зондирование) либо вибропогружателями (статическое зондирование).

Датчики определяют сопротивление грунта боковой и нижней стенки свайного столба, по которой рассчитывают несущую способность конструкции в конкретном типе почвы.

Рис. 1.3: Схема метода зондирования свай

Методы определения несущей способности грунта

Несущая способность почвы — один из важнейших параметров, учитываемых во время проектирования свайных оснований.

Данная величина демонстрирует, какую нагрузку из вне способна переносить условная площадь грунта (она, как правило, существенно ниже несущей способности самой сваи). Несущая способность почвы рассчитывается в двух показателях — тонн/м2 либо кг/см2.

На несущую способность грунта оказывают непосредственное влияние следующие факторы:

• Тип почвы;
• Насыщенность влагой;
• Плотность.

Совет эксперта! Почва, чрезмерно насыщенная влагой, относится к категории проблемных грунтов, поскольку чем большее количество влаги она содержит, тем меньшими будут ее несущие характеристики.

Чтобы определить несущие свойства грунта необходимо проводить геодезические изыскания — для этого выполняется бурение пробной скважины, из которой берутся пробы разных слоев почвы. Все исследования и расчеты проводятся в строительно-испытательных лабораториях с применением специального оборудования.

Представляем вашему вниманию таблицу несущей способности основных типов грунтов:

Таблица 1.1: Несущая способность разных видов грунтов

При отсутствии возможности провести геодезические исследования вы можете самостоятельно определить ориентировочную несущую способность грунта, для этого с помощью ручного бура создайте скважину (до двух метров), опознайте тип почвы и сопоставьте ее с табличными данными.

Несущая способность свай СНИП

Важно! Исследования и расчеты направленные на определение несущих характеристик свай необходимо выполнять согласно требований СНиП № 2.02.03-85 "Свайные фундаменты".

Несущая способность буронабивной сваи

Буронабивные сваи — конструкции, обладающие наибольшими несущими характеристиками среди всех видов свай.

Это сваи, сформированные в результате заполнения бетоном предварительно пробуренной скважины, они укреплены арматурным каркасом и, как правило, обладают уширенной опорной пятой, которая способствует равномерному распределению оказываемой на почву нагрузки.

Рис. 1.4: Этапы создания буронабивных свай

Расчет несущих свойств буронабивных свай выполняется по формуле: Fdu = R×A+u×∫ ycf ×Fi×Hi, в которой:

• R — нормативное сопротивление почвы под опорной пятой сваи;
• А — площадь опорной пяты;
• u — периметр сечения свайного столба;
• Ycf — коэфф. условий работы грунта на боковой стенке столба (=1);
• Fi — среднее сопротивление боковой поверхности опорной пяты;
• Hi — толщина слоев почвы контактирующих с боковой стенкой свайного столба.
• R, Fi и Hi — это нормативные данные, которые вы можете взять из нижеприведенных таблиц.

Таблица 1.2: Расчетные сопротивления на боковых стенка свай (Fi)

Таблица 1.3: Расчетная толщина слоев почвы контактирующей с боковыми стенками сваи (Hi)

Таблица 1.4: Сопротивление разных типов грунтов под опорной подошвой сваи (R)

Увидеть усредненные показатели несущих характеристик буронабивных свай вы можете в нижеприведенной таблице.

Таблица 1.5: Несущая способность буронабивных свай

Несущая способность забивной ЖБ сваи

Фактические несущие характеристики забивных ЖБ конструкций (Fd) рассчитывается как совокупность сопротивления почвы под нижней частью свайного столба (Fdf) и сопротивления по отношению к ее боковым стенкам (Fdr).

Формула расчета следующая: Fd=Ycr ×(Fdf+Fdr), где:

Fdf = u * ∑Ycf * Fi * Hi

• u — внешний периметр сечения ЖБ столба;
• Ycr — коэф. условий работы столба в почве (=1);
• Fi — сопротивление слоев почвы на боковой стенке сваи;
• Hi — общая толщина слоев почвы контактирующих с боковой стенкой свайного столба
• Fdr = Ycr * R * A
• R — нормативное сопротивление почвы под нижним концом сваи;
• А — площадь опорной подошвы.

Несущие характеристики забивных железобетонных свай вы можете посмотреть в таблице

Таблица 1.6: Несущие характеристики забивных ЖБ свай

Несущая способность винтовой сваи

Винтовые сваи — наиболее распространенный тип в свай в частном строительстве. Монтаж винтовых свай выполняется в кратчайшие сроки, а их несущих характеристик с запасом хватает для обустройства надежного фундамента под строительство 1-2 этажного дома из легких материалов.

Рис 1.5: Виды винтовых свай

Формула расчета несущей способности винтовой сваи: Fd=Yc*((a1с1+a2y1h1)A+u*fi(h-d))

Yc — коэф. условий работы столба в почве;a1 и a2- нормативные коэфф. из таблицы:

Таблица 1.7: Нормативные коэффициенты угла внутреннего трения грунта

• с1 — коэфф. линейности почвы (для песчаных грунтов) либо значение удельного сцепления (для глинистых);
• y1 — удельный вес почвы расположенной выше лопастей сваи;
• h1 — глубина расположения сваи;
• А — диаметр винтовых лопастей за вычетом диаметра столба сваи;
• fi — сопротивление почвы по боковым стенкам сваи;
• u — периметр свайного столба;
• h — общая длина ствола сваи;
• d — диаметр опорных лопастей.

Предлагаем вашему вниманию характеристики несущих способностей наиболее распространенных в строительстве типоразмеров винтовых свай.

Таблица 1.8: Несущая способность винтовых свай диаметром 76 мм.

Таблица 1.9: Несущая способность винтовых свай диаметром 89 мм.

Как улучшить несущую способность сваи

Среди технологий увеличения несущей способности свайных оснований существуют как универсальные способы, применимые к свай любого типа, так и индивидуальные методы, которые реализуются отдельно для забивных и винтовых конструкций.

Инъектирование грунта

Это максимально эффективный метод увеличение несущих характеристик любых свай расположенных в дисперсных грунтах с невысокой плотностью.

Инъекции в грунт песчано-цементного раствора выполняются в пространство между сваями на глубину в 1-2 метра ниже крайней точки свайного столба.

Для подачи раствора используются специальные строительные инъекторы, при этом раствор нагнетается под постоянно возрастающим давлением (от 2 до 10 атмосфер) в результате чего в грунте создаются полости радиусом до 2 метров.

Рис 1.6: Усиление несущей способности свайного фундамента инъектированием (1 — бетон, 2 — сваи)

Сетка инъекций рассчитывается так, чтобы расположенные по периметру свайного основания бетонные полости примыкали друг к другу.

Совет эксперта! После отвердевания бетона в грунте наблюдается серьезное повышение несущей способности почвы (при качественно реализованной технологии — двукратное).

Увеличение диаметра опорной подошвы сваи

Пята сваи — основная опорная точка заглубленного в грунт столба. При обустройстве свайных фундаментов в грунтах с низкой несущей способностью рационально использовать сваи с уширенной опорной подошвой, так как с увеличением ее диаметра значительно несущие характеристики конструкции.

При обустройстве оснований на сваях винтового типа с этим проблем не возникает, поскольку механизированный способ погружения позволяет завинчивать металлические сваи с достаточно большим диаметром лопастей, тогда как забивные ЖБ сваи с уширением погрузить невозможно ни ударным ни вибрационным методом из-за высокого сопротивления грунта.

Совет эксперта! Для создания опорного уширения забивных ЖБ свай используется два метода — обустройство камуфлетных свай и бурение лидерных скважин буром-расширителем.

Рис 1.7: Схема создания камуфлетных буронабивных свай

Камуфлетные буронабивные сваи — конструкции, уширение в нижней части которых создано посредством взрыва детонирующего вещества внутри лидерной скважины. После камуфлетирования полученное уширение заполняется бетонным раствором и в скважину погружается ЖБ свая.

Определение несущей способности одиночной сваи

Отметка рельефа по скважине 1 = 0 м, отметка головы сваи находится в интервале от +1 до -3 м с шагом 1 м в абсолютных координатах модели грунта. Длину сваи принимаем = 6 м. Свая целиком находится в ИГЭ №4 В инженерно-геологическом разрезе находится только один слой грунта.

Скриншот окна Системы ГРУНТ с изображением инженерно-геологического разреза с посадкой свай

Геометрические размеры

h (глубина заложения нижнего конца сваи от рельефа) = 5…9 м U (периметр) = 4*d = 4*0.3 = 1.2 м А (площадь) = d 2 = 0.3 2 = 0.09 м 2

Коэффициенты при расчётах

Скриншот окна Параметров определения теоретической несущей способности свайного основания СП 24.13330.2011

Yc = 1, для забивных свай, по п.7.2.2; Ycr = 1 (погружение сплошных свай дизель-молотами), таблица 7.4, п.1; Ycf = 1 (погружение сплошных свай дизель-молотами), таблица 7.4, п.1.

Определение несущей способности каждой сваи

Определение расчётного сопротивления грунта под нижним концом сваи выполняется по таблице 7.2:

Таблица 7.2 СП 24.13330.2011. Цветом выделены диапазоны для определения R в рамках решаемой задачи

Определение расчётного сопротивления грунта по боковой поверхности сваи выполняется по таблице 7.3:

Таблица 7.3 СП 24.13330.2011. Цветом выделены диапазоны для определения fi в рамках решаемой задачи

Свая №1

Схема к определению несущей способности сваи №1

Расчёт несущей способности сваи

Определение расчётного сопротивления под нижним концом сваи №1 по таблице 7.2: R =2800 кПа; Площадь поперечного сечения сваи А =0.3х0.3=0.09, м 2 ; Периметр сваи u =0.3х4=1.2 м;

Определение расчётного сопротивления по боковой поверхности сваи №1 по таблице 7.3: f1=11.5 кПа (глубина 0.5), f2=26.5 кПа (глубина 1.5), f3=32.5 кПа (глубина 2.5), f4=36.5 кПа (глубина 3.5), f5=39 кПа (глубина 4.5).

Свая №2

Схема к определению несущей способности сваи №2

Расчёт несущей способности сваи

Определение расчётного сопротивления под нижним концом сваи №2 по таблице 7.2: R=3050 кПа; Площадь поперечного сечения сваи А =0.3х0.3=0.09, м 2 ; Периметр сваи u =0.3х4=1.2 м;

Определение расчётного сопротивления по боковой поверхности сваи №1 по таблице 7.3: f1=11.5 кПа (глубина 0.5), f2=26.5 кПа (глубина 1.5), f3=32.5 кПа (глубина 2.5), f4=36.5 кПа (глубина 3.5), f5=39 кПа (глубина 4.5), f6=41 кПа (глубина 5.5);

Свая №3

Схема к определению несущей способности сваи №3

Расчёт несущей способности сваи

Определение расчётного сопротивления под нижним концом сваи №3 по таблице 7.2: R=3300 кПа; Площадь поперечного сечения сваи А =0.3х0.3=0.09, м 2 ; Периметр сваи u =0.3х4=1.2 м;

Определение расчётного сопротивления по боковой поверхности сваи №1 по таблице 7.3: f1=26.5 кПа (глубина 1.5), f2=32.5 кПа (глубина 2.5), f3=36.5 кПа (глубина 3.5), f4=39 кПа (глубина 4.5), f5=41 кПа (глубина 5.5), f6=42.5 кПа (глубина 6.5);

Свая №4

Схема к определению несущей способности сваи №4

Расчёт несущей способности сваи

Определение расчётного сопротивления под нижним концом сваи №4 по таблице 7.2: R=3367 кПа; Площадь поперечного сечения сваи А =0.3х0.3=0.09, м 2 ; Периметр сваи u =0.3х4=1.2 м;

Определение расчётного сопротивления по боковой поверхности сваи №1 по таблице 7.3: f1=32.5 кПа (глубина 2.5), f2=36.5 кПа (глубина 3.5), f3=39 кПа (глубина 4.5), f4=41 кПа (глубина 5.5), f5=42.5 кПа (глубина 6.5), f6=43.5 кПа (глубина 7.5);

Свая №5

Схема к определению несущей способности сваи №5

Расчёт несущей способности сваи

Определение расчётного сопротивления под нижним концом сваи №5 по таблице 7.2: R=3433 кПа; Площадь поперечного сечения сваи А =0.3х0.3=0.09, м 2 ; Периметр сваи u =0.3х4=1.2 м;

Определение расчётного сопротивления по боковой поверхности сваи №1 по таблице 7.3: f1=36.5 кПа (глубина 3.5), f2=39 кПа (глубина 4.5), f3=41 кПа (глубина 5.5), f4=42.5 кПа (глубина 6.5), f5=43.5 кПа (глубина 7.5), f6=44.5 кПа (глубина 8.5).

Сравнение с результатами расчёта в LIRA SAPR версии 2021 R1.2