Проверка свайного фундамента по несущей способности является важным этапом проектирования и строительства, поскольку она обеспечивает оценку способности конструкции выдерживать запланированные нагрузки. Для этого необходимо провести расчет несущей способности свай с учетом геологических условий, характеристик грунта и проектируемых нагрузок, а также применить методы статического и динамического тестирования.
Кроме того, анализ поведения свай в процессе эксплуатации, включая мониторинг осадок и деформаций, позволяет своевременно выявлять потенциальные проблемы и принимать меры для их устранения. Таким образом, тщательная проверка свайного фундамента критична для обеспечения долговечности и безопасности строения.
Обеспечение несущей способности сваи
При производстве свайных работ специализированная организация производит забивку каждой сваи фундамента до сопротивления, обеспечивающего указанную в проекте несущую способность сваи , определяемую динамическим методом в соответствии с главой СНиП "Свайные фундаменты".
Подробнее об этом мы поговорим на странице.
Уточнение необходимой длины свай
Глубину погружения в процессе при необходимости следует уточнять по согласованию с проектной организацией. Для этого рекомендуется до массового завоза свай на строительную площадку первые рабочие сваи забивать в отдельных точках свайного поля с таким расчетом, чтобы охватить по возможности все его характерные участки.
Необходимость такой проверки, а также количество и места забивки этих свай устанавливаются проектной организацией.Указанные сваи следует располагать так (например, по периметру свайного поля), чтобы после погружения в грунт они не мешали передвижению сваебойного агрегата при последующей забивке свай.
Вы можете подробнее посмотреть о статическом испытании свай.
Рабочие сваи, испытываемые динамическим методом в отдельных точках свайного поля перед массовой забивкой, погружаются копровым агрегатом, предназначенным для производства свайных работ, или специальной самоходной установкой на базе автомашины, способной выполнить эту работу до окончания перебазирования и монтажа основного сваебойного агрегата.
Практические испытания свай
Динамическое испытание свай, указанных в п. 3.3 настоящих указаний, производится сразу же после их забивки и затем часть свай повторно испытывается после отдыха в грунте не менее 3 сут.
Если после указанного отдыха (3 сут) несущая способность каждой испытанной сваи, определенная в соответствии со СНиП, равна или больше несущей способности, требуемой проектом, частное значение предельного сопротивления сваи Fu, определенное в соответствии с разделом 4 настоящих указаний, за время отдыха не уменьшилось, результаты испытания считаются положительными и забивка рабочих свай уточненной длины продолжается.
Проектная и фактическая несущая способность сваи
Если на однотипном участке свайного поля несущая способность одной или нескольких испытанных свай оказалась менее требуемой проектом, частное значение предельного сопротивления сваи Fu за время отдыха не увеличилось, результат испытания считается отрицательным и сваи на данном участке по согласованию с проектной организацией необходимо забить на большую глубину и повторить испытания. Если сопротивление сваи Fu за время отдыха увеличилось, следует испытать сваи после более длительного "отдыха", когда несущая способность их будет не меньше проектной.
определение несущей способности сваи с помощью программы
Совет эксперта! Фактическая способность сваи должна быть выше расчетной.
Во всех случаях несоответствия между проектной и фактически необходимой длиной свай решение об окончательной глубине погружения свай, о внесении дополнительных изменений в проект свайного фундамента принимается проектной организацией.
При испытании рабочих свай динамическим методом с вычислением их несущей способности по формуле главы СНиП "Свайные фундаменты", не учитывающей упругую часть "отказа", величина остаточной части отказа от одного удара молота должна быть не менее 0,2 см, так как при меньшей величине отказа несущая способность свай, вычисленная по указанной формуле, может оказаться значительно завышенной.
Выполним работы по проверке несущей способности
Наша компания готова взяться за выполнение все работ по необходимой проверке несущих возможностей свайного фундамента. Чтобы начать работы, свяжитесь с нами через контактные формы, мы приступим к выполнению работ в ближайший рабочий день.
Определение несущей способности сваи-стойки
В рамках данной статьи выполним определение несущей способности сваи-стойки.
Схема расположения фундамента в инженерно-геологическом разрезе
Рассмотрим три вида свай:
- Свая прорезает пылевато-глинистые и песчаные грунты и опирается на полускальный грунт, нижняя граница которого не установлена и условно считается что мощность данного слоя не ограничена;
- Свая, аналогичная свае №1, но мощность полускального грунта ограничена и составляет 7 м (2 м вдоль ствола и 5 м под нижним концом сваи). Под полускальным грунтом залегает пылевато-глинистый грунт;
- Свая прорезает пылевато-глинистые и песчаные грунты, а также полускальный грунт. Нижний конец сваи опирается в пылевато-глинистый грунт;
Расчёт несущей способности производится в соотв. с СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» с Изм. 1, 2, 3/СП 24.13330.2021.
Результаты инженерно-геологических изысканий
Напластование грунтов в геологической выработке показано на иллюстрации:
Скважины 1, 2, 7 напластование грунтов
Расположение скважин 1, 7, 2, соответствует расположению свай 1, 2, 3. Характеристики грунта показаны на иллюстрации.
Характеристики грунтов основания
Высотные отметки
Отметка рельефа по скважине 1 = 100 м, отметка головы сваи = 100 м в абсолютных координатах модели грунта. Длину сваи принимаем = 10 м. Свая целиком прорезает ИГЭ №1, 2, 3, 4 и частично проходит ИГЭ №6 с заглублением в слой на 2 м. В скважинах 1, 7 нижний конец сваи упирается в слой ИГЭ №6, в скважине 2, свая целиком прорезает ИГЭ №6 и нижний конец упирается в ИГЭ №5
Инженерно-геологический разрез в системе ГРУНТ
Геометрические размеры
h (глубина заложения нижнего конца сваи от рельефа) 10 м U (периметр) = 3.14159265*d = 3.14159265*0.6 = 1.88495559 м А (площадь) = (3.14159265*d2)/4 = (3.14159265*0.62)/4 = 0.28274334 м2;
Исходные данные для вычисления жёсткостей свай
Число участков разбиения сваи принимается таким образом, чтобы длина участка между соседними конечными элементами КЭ57 составляла не более 0.25 м, в соответствии с требованиями п.В.6 СП 24.13330.2011 (Б.6 СП 24.13330.2021).
Коэффициенты при расчётах
Для определения коэффициентов, принимаемых при расчёте несущей способности свай, зададим следующие параметры определения теоретической несущей способности:
Вид погружения свай 1, 2, 3: «Висячие набивные, буровые и сваи-оболочки, погружаемые и заполняемые бетоном (сваи трения);
Способ устройства сваи для определения расчётного сопротивления под нижним концом:
Свая 1 – сваи по п.6.4а* или набивные виброштампованные, устраиваемые в пробитых скважинах путём заполнения скважин жёсткой бетонной смесью;
Свая 2 – набивная и буровая свая с уширением и без уширения, свая-оболочка, погружаемая с полным удалением грунтового ядра;
Свая 3 – свая- оболочка, погружаемая с сохранением грунтового ядра на высоту 0.5 м;
Следует помнить, что в случае выбора способа погружения «набивная и буровая свая с уширением и без уширения, погружаемая с полным удалением грунтового ядра, расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи будет определяться по формуле (7.12) СП 24.13330.2011 (формула (7.14) СП 24.13330.2021), о чём программа оповещает в соответствующей всплывающей подсказке:
Диалоговое окно «Параметры определения теоретической несущей способности свайного основания СП 24.13330.2011/2021
Определение несущей способности сваи-стойки
Требования норм по расчёту несущей способности свай-стоек
Определение несущей способности сваи выполняется по формуле (7.5а) СП 24.13330.2011 (формула (7.5) СП 24.13330.2021):
Несущую способность основания под нижним концом сваи Fdb следует определять, используя расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи по формуле (7.5) СП 24.13330.2011 (формула (7.6) СП 24.13330.2021):
R — расчётное сопротивление под нижним концом сваи-стойки, кПа;
А — площадь опирания на грунт сваи, м2, принимаемая для свай сплошного сечения и полых свай с закрытым нижним концом равной площади поперечного сечения брутто, для свай полых круглого сечения с открытым нижним концом и свай-оболочек — равной площади поперечного сечения нетто при отсутствии заполнения их полости бетоном и равной площади поперечного сечения брутто при заполнении этой полости бетоном на высоту не менее трех ее диаметров.
Для набивных, буровых свай и свай-оболочек, заполняемых бетоном, опирающихся на невыветрелые скальные грунты (без слабых прослоек) при ld
где Rm — расчетное сопротивление массива скального грунта под нижним концом сваи-стойки, определяемое по Rc,m,n — нормативному значению предела прочности на одноосное сжатие массива скального грунта в водонасыщенном состоянии, кПа, определяемому, как правило, в полевых условиях;
Yg=1.4 — коэффициент надежности по грунту
В любом случае значение следует принимать не более 20000 кПа и не менее величины расчетного сопротивления под нижним концом сваи для крупнообломочных грунтов с песчаным заполнителем и с углом внутреннего трения Фi=32° согласно 7.2.7 СП 24.13330.2011 (п.7.2.11 СП 24.13330.2021):.
Определение расчётного сопротивления скального грунта по п.7.2.1 СП 24.13330.2011/24.13330.2021
Расчётное сопротивление скального грунта определяется по формуле (7.7) СП 24.13330.2011 (формула (7.8) СП 24.13330.2021):
Для расчёта R, следует определить величину Rm.
Определение расчётного сопротивления скального грунта по п.7.2.1 СП 24.13330.2011/24.13330.2021
Rm=Rc=20 тс/м2 – из исходных данных в системе ГРУНТ;
Определение расчётного сопротивления скального грунта по п.7.2.7 СП 24.13330.2011 (п.7.2.11 СП 24.13330.2021)
Посчитаем удельный вес грунта по слоям:
Y(1)=17.652 кН/м3= – удельный вес ИГЭ1;
Y(2)=17.1616 кН/м3= – удельный вес ИГЭ2;
Ysb(2)=(Ys-1)/(1+e)=(21.143091-10)/(1+0.54)=7.23577338 кН/м3 – удельный вес ИГЭ2 с учётом взвешивающего действия воды
Ys(2)=Y*(1+e)/(1+W)=17.1616*(1+0.54)/(1+0.25)=21.143091 кН/м3 – удельный вес частиц грунта ИГЭ2;
Y(3)=17.8481 кН/м3= – удельный вес ИГЭ3;
Ysb(3)=(Ys-1)/(1+e)=(24.364073-10)/(1+0.72)=8.35120523 кН/м3 – удельный вес ИГЭ3 с учётом взвешивающего действия воды
Ys(3)=Y*(1+e)/(1+W)=17.8481*(1+0.72)/(1+0.26)=24.364073 кН/м3 – удельный вес частиц грунта ИГЭ3;
Y(4)=18.3384 кН/м3 – удельный вес ИГЭ4;
Y(6)=18.8288 кН/м3 – удельный вес ИГЭ6;
Расчётное сопротивление грунта по формуле (7.13) СП 24.13330.2011 (формула (7.15) СП 24.13330.2021), для сваи 1:
R = α4*(α1*Y’1*d + α2*α3*Y1*h)=
=0.255*(41.6*19.61*0.6+75.8*0.68164*14.2857*10)=2007.01464 кПа = 204.669 тс/м2
Расчётное сопротивление грунта по формуле (7.12) СП 24.13330.2011 (формула (7.14) СП 24.13330.2021), для сваи 2:
R = 0.75*α4*(α1*Y’1*d + α2*α3*Y1*h)=
=0.75*0.255*(41.6*19.61*0.6+75.8*0.68164*14.2857*10)=1505.3 кПа = 153.502 тс/м2
Осреднённое значение удельного веса грунта выше нижнего конца сваи
Коэффициенты alfa_1, alfa_2, alfa_4:
Проверка несущей способности по грунту свайного фундамента как условно массивного
Разработку котлована надо проводить в предельно сжатые сроки, чтобы не нарушить несущую способность грунта основания.
Котлованы устраивают с применением разного вида ограждений и разрабатывают грунт как механическим способом землеройными машинами, так и гидромеханическим с применением непрерывно действующих средств гидромеханизации.
В слабосвязанных грунтах средней плотности котлованы разрабатывают грейферным способом с установкой крана на плашкоуте из понтонов. Для разработки слабосвязанных и хорошо поддающихся размыву грунтов может быть применен землесос или гидроэлеватор, а для несвязанных — эрлифт без удаления воды из огражденного пространства. Для разработки особо плотных глинистых и скальных грунтов приходится применять пневматический инструмент или взрывы мелкими зарядами, выполняя эти работы с интенсивным водоотливом. Выдачу разработанного грунта из котлована в этих случаях обеспечивают грейферами или бадьями.
Осушают котлованы перед закладкой фундамента. Воду откачивают на поверхности грунта, а при глубине более 5—6 м, когда насос не может отсосать воду, его помещают в котловане для нагнетания воды вверх. С небольшой глубины водоотлив обеспечивают диафрагмовыми и поршневыми насосами, а для удаления воды нагнетанием — центробежными насосами, водоструйными и пневматическими эжекторами, опускаемыми в котлован.
Наиболее употребительны центробежные насосы, они высокопроизводительны, безотказны в работе, могут служить как для всасывания, так и нагнетания; их применяют даже при загрязненной воде, что весьма важно для котлованных работ. Эжекторы (гидроэлеваторы) могут удалять воду практически с любой глубины. При водоотливе из котлованов насосами применяют всасывающий трубопровод с гибким шлангом и наконечником, имеющим обратный клапан и сетку для защиты от попадания в шланг мусора. В пониженном месте дна котлована устраивают водосборный колодец (приямок-зумпф), который ограждают деревянным или металлическим ящиком, куда помещают конец всасывающего шланга располагают не менее чем на 0.7 м ниже самого вязкого уровня воды в котловане.
Приемный колодец располагают за пределами контура фундамента. Для лучшего стока воды к колодцу по периметру котлована устраивают канавки с уклоном в сторону приямка. Количество воды, проникающей в котлован через дно и ограждение, зависит от степени водонепроницаемости грунта, уровня (напора) воды, глубины расположения водонепроницаемого слоя и качества ограждения.
Техника безопасности
Без креплений разрешается разрабатывать грунты естественной влажности с ненарушенной структурой при отсутствии грунтовых вод и расположенных поблизости подземных сооружений. С вертикальными стенками без креплений разрешается устраивать котлованы на глубину не более 1 м. в песчаных и гравелистых грунтах, 1.25 м. в супесчаных, 1.50 м. в суглинках,
глинах и других лессовых грунтах, 2 м. в особо плотных грунтах.
Если откосы котлована подвержены увлажнению, дальнейшую разработку нужно прекратить и возобновить после осушения. Разработка котлована зимой на глубине промерзания разрешается без креплений (за исключением грунтов из сухого песка). Движение транспортных средств в пределах призмы обрушения запрещено. Во всех других случаях при рытье котлованов с вертикальными стенами для предотвращения обвалов и оползней грунта устраивают крепления.
При устройстве креплений необходимо соблюдать следующие требования:
стойки крепления в грунтах I, II категории устанавливают не реже 2 м. при глубине выемки до 3.75 м. и не реже чем через 1.5 м. более 3.75 м;
стойки креплений в грунтах III, IV категории не реже чем через 2 м.;
расстояние между распорками креплений по вертикали должно быть не более 1 м; под распорки под распорки обязательно устанавливать поддерживающие бобышки;
верхние доски креплений выпускать над бровкой выемки не менее чем на 15 см.
Крепления котлованов разбирают снизу по мере возведения фундамента, количество одновременно удаляемых досок по высоте не должно превышать трех, а в сыпучих и неустойчивых грунтах одной. При удалении досок необходимо переставлять распорки, причем существующие распорки необходимо убирать только после установки новых. Крепления следует разбирать в присутствии производителя работ или мастера.
Опалубку устанавливают, как правило, механизированным способом. При использовании подвесной опалубки принимают меры по ее креплению временными или постоянными связями. Металлическую инвентарную передвижную опалубку устанавливают и используют с соблюдением следующих требований:
перед передвижкой опалубки необходимо дать звуковой сигнал;
нахождение людей на пути перемещения опалубки не допускается;
перемещать опалубку нужно со скоростью не более 5 км/ч.;
Разработку щитов опалубки не допускается производить «на себя». При установке и распалубке щитовой шарнирно раскрывающейся металлической опалубки должны быть страховочные клетки или обустройства, предохраняющие щиты от падения. При распалубке не допускается ударять кувалдой по опалубке.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы / Минстрой России. — М.: ЦПП, 1996.-214 с.
2. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений / Госстрой СССР. — М.: Стройиздат, 1996. — 40 с.
3. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты / Госстрой СССР. — М.: ЦИТП, 1996.-48 с.
4. ГОСТ 26775-97. Габариты подмостовые судоходных пролетов мостов на внутренних водных путях. — М.: ГУП ЦПП Госстроя России, 1997.- 20 с.
5.ГОСТ 9238-83. Габариты приближения строений и подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм. — М.: Транспорт, 1984.
6. ГОСТ Р 52748-2007 Нормативные нагрузки. Расчетные схемы загружение. — М.: Стандартинформ, 2007.-17с.
7. Проектирование автомобильных дорог: Справочник инженера- дорожника / Под ред. Г.А. Федотова. — М.: Транспорт, 1989.-437 с.
8. Глотов Н.М., Соловьев Г.П., Файнштейн И.С. Основания и фундаменты мостов: Справочник / Под ред. К.С. Силина. — М.: Транспорт, 1990.-240 с.
9. Мосты и сооружения на дорогах / Под ред. П.М. Саламахина. Ч. 1. — М.: Транспорт, 1991.-344 с. 10. Лисов В.М. Мосты и трубы. — Воронеж: Изд-во ВГУ, 1995.-328 с.
11. Методические указания по проектированию железобетонного моста / Сост.: Дементьев В.А., Журавлев В.А., Еремин В.Г., Самодурова Т.В. Воронеж: ВГАСА, 1998. — 52с.
12. Строительство мостов и труб: Справочник инженера / Под ред. В.С. Кириллова. — М.: Транспорт, 1975.-600 с.
