Способ статического испытания свай и устройство для статического испытания свай

 

Изобретение относится к области строительства и предназначено для испытания свай малого диаметра, теряющих устойчивость при нагружении продольной нагрузкой. Способ статического испытания свай включает постепенное загружение свай вдавливающей вертикальной нагрузкой и измерение осадок с помощью измерительных приборов. Новым является то, что перемещения, перпендикулярные к оси сваи, и углы поворота верхней части сваи предотвращают ограничителем перемещений. Устройство для статического испытания свай включает гидродомкрат, приспособление для упора гидродомкрата, соединенное с анкерами, и измерительные приборы. Новым в устройстве является то, что оно снабжено жестко зафиксированным относительно грунта ограничителем перемещений, установленным в верхней части сваи. Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в увеличении точности определения значений предельной несущей способности сваи по грунту основания при статическом испытании свай малого диаметра вдавливающей вертикальной нагрузкой путем предотвращения перемещений, перпендикулярных к оси сваи и углов поворота верхней части сваи. 2 с. и 7 з.п.ф-лы. 8 ил.

Изобретение относится к строительству и предназначено для испытания свай малого диаметра, теряющих устойчивость при нагружении продольной нагрузкой.

Известен способ статического испытания свай, включающий постепенное загружение свай вдавливающей вертикальной нагрузкой и измерение осадок. По результатам эксперимента строят графическую зависимость осадки сваи от нагрузки и по ней определяют предельное сопротивление сваи по несущей способности грунта основания (Б.И. Далматов. Механика грунтов, основания и фундаменты.- М.: Стройиздат, 1981, с. 192).

Недостаток этого способа состоит в том, что при испытании свай малого диаметра происходит отклонение головы сваи от вертикали и ее поворот вследствие потери устойчивости при нагрузках, не достигающих предельных по несущей способности грунта основания.

Прототипом изобретения является способ статического испытания свай, включающий постепенное загружение свай вдавливающей вертикальной нагрузкой и измерение осадок по измерительным приборам. Результаты испытаний оформляются в виде графиков зависимости осадки (перемещения) от нагрузки и изменения осадки (перемещения) во времени по ступеням нагружения (ГОСТ 5686-94. Сваи. Методы полевых испытаний, п.4). По результатам этих испытаний принимается несущая способность сваи по грунту основания.

Недостаток прототипа состоит в том, что при испытании свай малого диаметра происходит отклонение головы свай от вертикали и ее поворот вследствие потери устойчивости при нагрузках, не достигающих предельных по несущей способности грунта основания, что приводит к получению заниженных значений несущей способности сваи по грунту основания.

В реальных условиях при работе свай в составе фундамента длина заделки их верхней части в фундамент конструктивно назначается равной пяти диаметрам сваи (СниП 2.02.03-85. Свайные фундаменты, п.7.5 прим. 2). Этим обеспечивается жесткое сопряжение свай с фундаментом, исключающее углы поворота верхней части сваи. Кроме того, сваи имеют наклон и по длине фундамента наклонены, через одну, в разные стороны. Это предотвращает перемещения верхней части свай, перпендикулярные к их оси.

При стандартных испытаниях по ГОСТ 5686-94 перемещения и углы поворота верхней части свай никаким образом не ограничиваются, и именно по этой причине свая теряет устойчивость, а несущая способность сваи по грунту основания не может быть определена. Поэтому несущая способность свай, определяемая по результатам оценки предельной нагрузки на сваю по устойчивости, существенно занижена по сравнению с их реальной несущей способностью при условии жесткой заделки верхней части свай.

Известно устройство для статического испытания свай, включающее упорные приспособления, домкрат и тяги, соединяющие упорное приспособление с анкерными сваями (авт. св. СССР N 195979, кл. E 02 D 33/00, 1966).

Недостатком данного устройства является невозможность проведения испытаний свай малого диаметра вдавливающей вертикальной нагрузкой при значениях нагрузки, достигающих предельных по несущей способности грунта основания, так как возникают горизонтальные перемещения и углы поворота ее верхней части вследствие потери устойчивости.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для статических испытаний свайных фундаментов, включающее упорную платформу, распределительную плиту для передачи нагрузки на сваю, установленный между платформой и распределительной плитой домкрат, нижнюю плиту с отверстиями для пропуска свай, опертую на грунт в качестве низкого ростверка, соединенную гибкими связями с распределительной плитой, выполненной с зажимами для закрепления на сваях, реперную систему с прогибомерами, измерители усилий, установленные между плитами, через которые передается часть нагрузки на нижнюю плиту, и регистрирующие приборы (авт. св. СССР N 1423696, кл. E 02 D 33/00, 1986).

Недостатком прототипа является то, что устройство непригодно для испытания свай малого диаметра вертикальной вдавливающей нагрузкой, вследствие возникновения перемещений, перпендикулярных к оси сваи, и углов поворота верхней части сваи. Это приводит к невозможности получения значений несущей способности сваи по грунту основания.

Изобретение направлено на увеличение точности определения значений предельной несущей способности сваи по грунту основания при статическом испытании свай малого диаметра вдавливающей вертикальной нагрузкой путем предотвращения перемещений, перпендикулярных к оси сваи, и углов поворота верхней части сваи.

Решение задачи достигается тем, что в способе статического испытания свай, включающем постепенное загружение свай вдавливающей вертикальной нагрузкой и измерение осадок с помощью измерительных приборов, перемещения, перпендикулярные к оси сваи и углы поворота верхней части сваи, предотвращают ограничителем перемещений.

Решение задачи достигается тем, что устройство для статического испытания свай, включающее гидродомкрат, приспособление для упора гидродомкрата, соединенное с анкерами, и измерительные приборы, снабжено жестко зафиксированным относительно грунта ограничителем перемещений, установленным в верхней части сваи.

Результата достигается также тем, что ограничитель перемещений заделан в грунте.

Результат достигается также тем, что ограничитель перемещений жестко зафиксирован с помощью дополнительных анкеров.

Решение задачи достигается также тем, что ограничитель перемещений может быть выполнен в виде уширения верхней части испытываемой сваи с возможностью продольного перемещения сваи относительно уширения.

Также ограничитель перемещений может быть выполнен в виде плиты с отверстием(ями) для пропуска испытываемой(ых) сваи(ай).

Также ограничитель перемещений может быть выполнен в виде хомута, соединенного жесткими связями с дополнительными анкерами.

В качестве ограничителя перемещений наклонной сваи может применяться дополнительная такая же наклонная свая, выполненная с зеркальным наклоном, лежащая с ней в одной плоскости, ростверк, объединяющий головы двух свай, и плита с отверстием для пропуска свай, предотвращающая перемещения, нормальные к плоскости свай.

В качестве ограничителя перемещений наклонной сваи может применяться система из n одинаковых свай (n>1), объединенных ростверком, расположенных вдоль ребер (n+1)-гранной пирамиды, исходящих из общей вершины с правильным (n+1)-угольником в основании, причем испытываемая свая является одним из ребер этой пирамиды.

На чертежах (фиг. 1-8) изображены устройства для статических испытаний свай малого диаметра вертикальной вдавливающей нагрузкой, включающие гидродомкрат 1, приспособление для упора гидродомкрата 2, соединенное с анкерами 3, испытываемая свая 4, и ограничитель перемещений 5 с отверстием 6.

На фиг. 1 показано устройство для статических испытаний свай малого диаметра вертикальной вдавливающей нагрузкой, включающее гидродомкрат 1, приспособление для упора гидродомкрата 2, соединенное с анкерами 3, испытываемая свая 4 и ограничитель перемещений 5, выполненный в виде монолитного бетонного блока с отверстием 6 для пропуска сваи 4, заделанного в грунте.

На фиг. 2 показано устройство включающее гидродомкрат 1, приспособление для упора гидродомкрата 2, соединенное с анкерами 3, испытываемая свая 4 с уширением в верхней части 5, выполняющим функции ограничителя перемещений и углов поворота верхней части сваи, в котором пробурено отверстие 6, и трубу-кондуктор 7.

На фиг. 3 изображено устройство, в котором ограничитель перемещений выполнен в виде плиты 5, заделанной в грунте, сквозь отверстие(ия) в которой пропущена(ы) испытываемая(ые) свая(аи) 4.

На фиг. 4 изображено устройство, в котором ограничитель перемещений выполнен в виде хомута 5, надетого на сваю 4 и соединенного жесткими связями 8 с дополнительными анкерами 9.

На фиг. 5 изображено устройство для одновременного испытания двух свай 4, выполненных с зеркальным наклоном, головы которых объединены ростверком 10, а ограничитель перемещений выполнен в виде плиты 5, заделанной в грунте и имеющей отверстие 6.

На фиг. 6 изображен вид А на фиг. 5.

На фиг. 7 изображено устройство для одновременного испытания не менее трех свай 4, расположенных по ребрам правильной пирамиды. Верхние части свай 4 объединены ростверком 10.

На фиг. 8 изображен вид А на фиг. 7.

На всех фигурах измерительные приспособления условно не показаны.

Способ статического испытания свай осуществляется следующим образом. Изготавливают анкерные 3 и испытываемую сваю 4. В верхней части сваи 4 устанавливают ограничитель перемещений 5. Монтируют упорное приспособление 2, устанавливают гидродомкрат 1, монтируют измерительные приспособления. При помощи гидродомкрата 1 производят постепенное загружение сваи 4 вдавливающей вертикальной нагрузкой и измерение осадок с помощью измерительных приборов.

Способ статического испытания свай при помощи устройства, показанного на фиг. 1, осуществляется следующим образом. Изготавливают анкерные 3 и испытываемую сваю 4. Вокруг сваи 4 отрывают котлован, а саму сваю 4 обмазывают антифрикционным веществом или обертывают рулонным материалом. Затем в котловане изготовляют монолитный бетонный блок 5 и жестко фиксируют в грунте путем уплотнения обратной засыпки. При этом свая 4 имеет возможность продольного перемещения в блоке 5, который является ограничителем перемещений, перпендикулярных к оси сваи 4, и углов поворота верхней части сваи 4. Затем монтируют упорное приспособление 2, устанавливают гидродомкрат 1, монтируют измерительные приспособления. При помощи гидродомкрата 1 на испытываемую сваю 4 передают продольную нагрузку и производят ее испытание в соответствии с ГОСТ 5686-94.

Способ статического испытания свай при помощи устройства, показанного на фиг. 2, осуществляется следующим образом. С помощью ямобура или бурового уширителя в грунте изготавливают неглубокую скважину и бетонируют. Уширение 5 пробуривают. Внутри пробуренной скважины устраивают буроинъекционную сваю 4, снабженную в верхней части трубой-кондуктором 6, наружный диаметр которой меньше диаметра отверстия в уширении 5 для обеспечения возможности продольного перемещения сваи 4 относительно ограничителя - уширения 5. Изготавливают анкерные сваи 3, на которые монтируют упорное приспособление 2. Устанавливают гидродомкрат 1 и измерительные приборы. Далее проводят испытание аналогично описанию к устройству на фиг. 1.

Способ статического испытания свай при помощи устройства, показанного на фиг. 3, осуществляется следующим образом. Изготавливают анкерные 3 и испытываемую сваю 4. Вокруг сваи 4 открывают котлован. На испытываемую сваю подъемным средством монтируют плиту 5 с отверстием 6. Затем она фиксируется в массиве путем уплотнения грунта обратной засыпки. Предварительно сваю 4 обмазывают антифрикционным веществом или обертывают рулонным материалом для возможности беспрепятственного продольного перемещения в плите 5 сквозь отверстие 6. Плита 5 при этом играет роль ограничителя перемещений, перпендикулярных к оси сваи 4, и углов поворота верхней части сваи 4. Далее аналогично описанию к устройству на фиг. 1. Плита 5 является инвентарной, извлекается из грунта после испытаний и входит в комплект испытательного оборудования.

Способ статического испытания свай при помощи устройства, показанного на фиг. 4, осуществляется следующим образом. Изготавливают анкерные сваи 3, испытываемую сваю 4 и дополнительные анкера 9. На испытываемую сваю устанавливают хомут 5 с возможностью продольных перемещений вдоль сваи 4. Хомут 5 соединяют жесткими связями 8 с анкерами 9. Монтируют упорное приспособление 2 и устанавливают гидродомкрат 1. Далее проводят испытание аналогично описанию к устройству на фиг. 1.

Способ статического испытания свай при помощи устройства, показанного на фиг. 5, осуществляется следующим образом. Изготавливают анкерные сваи 3 и испытываемые сваи 4. Испытываемые сваи 4 лежат в одной плоскости и выполнены с зеркальным наклоном. Вокруг испытываемых свай отрывают котлован и в нем с помощью подъемного устройства монтируют плиту 5 с отверстием 6 для пропуска свай 4. Затем плиту 5 фиксируют в массиве путем уплотнения грунта обратной засыпки. Головы испытываемых свай 4 объединяют ростверком 10. При этом сваи 4 в своей плоскости будут ограничивать перемещения, перпендикулярные к оси свай и углы поворота верхней части друг друга. Для ограничения перемещений, нормальных к плоскости расположения свай 4, используется плита 5. Монтаж упорных приспособлений и проведение испытания аналогично описанию к устройству на фиг. 1.

Способ статического испытания свай при помощи устройства показанного на фиг. 7 осуществляется следующим образом. Изготавливают анкерные сваи 3 и испытываемые сваи 4. Верхние части испытываемых свай объединяют ростверком 10. При этом сваи будут ограничивать перемещения и углы поворота верхней части друг друга. Монтаж упорных приспособлений и проведение испытания аналогично описанию к устройству на фиг. 1.

Применение устройств, показанных на фиг. 5 и 6, позволяет снизить трудоемкость и стоимость испытаний за счет одновременного испытания двух и более свай, поскольку по ГОСТ 5686-94 требуется испытывать не менее чем две сваи.

Использование устройств позволяет смоделировать при испытаниях статические условия работы свай малого диаметра при эксплуатации. При этом за счет повышения устойчивости свай достигаются предельные нагрузки по несущей способности грунта основания. Применение устройства позволяет повысить точность получаемых результатов, их надежность и обеспечивает возможность рационального проектирования свайных фундаментов со сваями малых диаметров за счет более полного использования несущей способности свай.

Формула изобретения

1. Способ статического испытания свай, включающий постепенное загружение свай вдавливающей вертикальной нагрузкой и измерение осадок с помощью измерительных приборов, отличающийся тем, что перемещения, перпендикулярные к оси сваи, и углы поворота верхней части сваи предотвращают ограничителем перемещений.

2. Устройство для статического испытания свай, включающее гидродомкрат, приспособление для упора гидродомкрата, соединенное с анкерами, и измерительные приборы, отличающееся тем, что оно снабжено жестко зафиксированным относительно грунта ограничителем перемещений, установленным в верхней части сваи.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что ограничитель перемещений заделан в грунте.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что ограничитель перемещений жестко зафиксирован с помощью дополнительных анкеров.

5. Устройство по одному из пп.2 и 3, отличающееся тем, что ограничитель перемещений выполнен в виде уширения верхней части испытываемой сваи с возможностью продольного перемещения сваи относительно уширения.

6. Устройство по одному из пп.2 и 3, отличающееся тем, что ограничитель перемещений выполнен в виде плиты с одним или несколькими отверстиями для пропуска испытываемых свай.

7. Устройство по одному из пп.2 и 4, отличающееся тем, что ограничитель перемещений выполнен в виде хомута.

8. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что ограничитель перемещений наклонной сваи включает дополнительную такую же наклонную сваю, выполненную с зеркальным наклоном, лежащую с ней в одной плоскости, ростверк, объединяющий головы двух свай, и плиту с отверстиями для пропуска свай, предотвращающую перемещения, нормальные к плоскости свай.

9. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что ограничитель перемещений наклонной сваи выполнен в виде системы из n одинаковых свай (n > 1), объединенных ростверком, расположенных вдоль ребер (n + 1) - гранной пирамиды, исходящих из общей вершины с правильным (n + 1) - угольником в основании, причем испытываемая свая является одним из ребер этой пирамиды.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8