Способ испытания забивных свай динамической нагрузкой

 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для испытания забивных свай динамической нагрузкой. Способ заключается в забивке и добивке свай молотом на заданную глубину, в определении фактических отказов и в расчете предельного сопротивления грунта основания свай. Новым является то, что при изменении длины испытуемой сваи массу ударной части молота изменяют, исходя из массы сваи с наголовником в соответствии с отношением 1,2<m/m₂<3, где m_уд - масса ударной части молота, m₂ - масса сваи с наголовником, а при расчете предельного сопротивления грунта основания свай коэффициент η, зависящий от материала сваи, рассчитывают по формуле η = 10G/Am_уд/m₂, где G - вес ударной части молота; А - площадь поперечного сечения сваи. Техническим результатом является повышение точности расчетов предельного сопротивления грунта основания свай при одновременном расширении возможностей испытаний. 1 табл.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для испытания забивных свай динамической нагрузкой.

Известен способ динамического испытания забивных свай (см. пат. RU N 2049858, опубл. 1995 г.) путем забивки свай в грунт молотом, заключающийся в том, что определяют число ударов молота по свае, давление грунта, действующего на уровне острия сваи, и коэффициент, учитывающий величину снижения трения сваи о грунт при ее забивке. В этом способе определение несущей способности испытуемой сваи производят с учетом этих параметров и по расчетной формуле, предложенной СНиП 11-17-77 и учитывающей коэффициент, зависящий от материала испытуемой сваи, площадь опирания на грунт острия сваи, коэффициент восстановления удара, коэффициент условий работы, энергию удара молота, массу ударной части молота, массу сваи с наголовником, но не учитывающий значения остаточного и упругого отказов.

Однако этот способ не может быть использован для проектирования современных свайных фундаментов, поскольку не отвечает действующим строительным нормам и правилам.

Наиболее близким аналогом является способ испытания забивных свай динамической нагрузкой, заключающийся в забивке и добивке свай молотом на заданную глубину, в определении фактических отказов и в расчете предельного сопротивления грунта основания свай по формуле где F_и - предельное сопротивление грунта основания свай; η- коэффициент, зависящий от материала испытуемой сваи; E_d - энергия удара молота; s - фактические отказы сваи; ε- коэффициент восстановления удара; m₁, m₂, m₃ - соответственно масса молота, масса сваи с наголовником и масса подбабка; А - площадь поперечного сечения сваи, (см "Свайные фундаменты" СНиП 2.02.03-85, издание официальное, Государственный Комитет СССР по делам строительства, Москва, 1986 г., с.14-17).

Однако этот способ ограничивает условия испытаний, поскольку не предусматривает необходимости изменения массы ударной части молота при изменении длины сваи в допустимом диапазоне соотношений массы сваи с наголовником и массы ударной части молота. В нем, как и в способе, приведенном выше, коэффициент η, зависящий от материала сваи, рассматривают в виде постоянной величины без учета влияния на него конструктивных особенностей кинематической передачи молот-наголовник-свая-грунт. Это приводит к пониженной точности расчетов.

Задачей предложенного технического решения является увеличение точности расчетов предельного сопротивления грунта основания свай при одновременном расширении возможностей испытаний.

Для решения поставленной задачи в предложенном способе испытания забивных свай динамической нагрузкой, заключающемся в забивке и добивке свай молотом на заданную глубину, в определении фактических отказов и в расчете предельного сопротивления грунта основания свай по формуле

где F_и - предельное сопротивление грунта основания свай;
η- коэффициент, зависящий от материала испытуемой сваи;
E_d - энергия удара молота;
s - фактические отказы сваи;
ε- коэффициент восстановления удара;
m₁, m₂, m₃ - соответственно масса молота, масса сваи с наголовником и масса подбабка;
А - площадь поперечного сечения сваи,
согласно изобретению при изменении длины испытуемой сваи массу ударной части молота изменяют, исходя из массы сваи в соответствии с соотношением 1,2 < m_уд/m₂ < 3,
где m_уд - масса ударной части молота,
m₂ - масса сваи с наголовником,
а при расчете предельного сопротивления грунта основания свай коэффициент η, зависящий от материала сваи, рассчитывают по формуле
η = 10G/Am_уд/m₂,
где G - вес ударной части молота;
А - площадь поперечного сечения сваи.

Технический результат предложенного способа состоит в повышении точности контроля на 30% при одновременном расширении возможностей испытаний.

Предложенный способ заключается в следующем. Забивку и добивку испытуемых свай производят путем ударов молотом по наголовнику сваи, в результате чего сначала сваю забивают на заданную глубину. После последующих ударов молотом по наголовнику сваи отказомером определяют фактические отказы сваи (остаточные и упругие) и производят расчет предельного сопротивления сваи по формуле:

где F_и - предельное сопротивление грунта основания свай;
η- коэффициент, зависящий от материала испытуемой сваи;
E_d - энергия удара молота;
s - фактические отказы сваи;
ε- коэффициент восстановления удара;
m₁, m₂, m₃ - соответственно масса молота, масса сваи с наголовником и масса подбабка;
А - площадь поперечного сечения сваи.

При этом в соответствии с эмпирическими данными при изменении длины сваи массу ударной части молота изменяют в соответствии с массой испытуемой сваи, исходя из соотношения
1,2 < m_уд/m₂ < 3,
где m_уд - масса ударной части молота,
m₂ - масса сваи с наголовником.

А при расчете предельного сопротивления грунта основания сваи производили расчет коэффициента η, зависящего от материала сваи, по формуле
η = 10G/A_cm_уд/m₂,
где G - вес ударной части молота;
А - площадь поперечного сечения сваи;
m_уд - масса ударной части молота.

Это позволяет повысить точность расчетов предельного сопротивления грунта основания сваи на 30% при одновременном расширении возможностей способа за счет использования при испытаниях указанного выше диапазона соотношения массы сваи и массы ударной части молота.

Пример.

По предложенному способу были проведены экспериментальные испытания и испытания свай на несущую способность при строительстве эстакады с паркингом на третьем автомобильном кольце г. Москвы.

Были испытаны сваи длиной 15, 12, 10 и 9 метров, масса которых соответственно равна 5,9, 3,58 3,05 и 2,8 (Т) масса наголовников для этих свай равна 1,2, 1,2, 0,8 и 0,4 (Т).

Производили удары по голове свай через наголовник молотами марки ННК-10, МНГ-5-8, ННК-7А. Массу ударной части молота подбирали с учетом массы испытуемой сваи с наголовником, исходя из соотношения
1,2 < m_уд/m₂ < 3,
где m_уд - масса ударной части молота;
m₂ - масса сваи с наголовником.

Сваи забивали на глубину 10-60 метров.

Отказомерами определяли фактические упругие и остаточные отказы забивных свай, а расчет предельного сопротивления грунта основания свай производили по этим величинам. При этом производили расчет коэффициента η, как переменного коэффициента, по формуле
η = 10G/A_cm_уд/m₂,
где G - вес ударной части молота;
А - площадь поперечного сечения сваи;
m_уд - масса ударной части молота.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Из приведенной таблицы следует, что в том случае, если при изменении длины испытуемой сваи изменяют массу ударной части молота m_уд в пределах 1,2 < m₂/m_уд < 3, где m₂ - масса сваи с наголовником, и расчет предельного сопротивления грунта основания сваи производят с учетом коэффициента η, зависящего от материала испытуемой сваи, как переменного рассчитанного для каждого конкретного случая, то точность расчета предельного сопротивления грунта основания свай повышается.

Формула изобретения

Способ испытания забивных свай динамической нагрузкой, заключающийся в забивке и добивке свай молотом на заданную глубину, в определении фактических отказов и в расчете предельного сопротивления грунта основания свай по формуле:

где F_и - предельное сопротивление грунта основания свай;
η - коэффициент, зависящий от материала испытуемой сваи;
Е_d - энергия удара молота;
s - фактические отказы сваи;
ε - коэффициент восстановления удара;
m₁, m₂, m₃ - соответственно масса молота, масса сваи с наголовником и масса подбабка;
А - площадь поперечного сечения сваи,
отличающийся тем, что при изменении длины испытуемой сваи массу ударной части молота изменяют, исходя из массы сваи с наголовником в соответствии с отношением 1,2 < m_уд/m₂ < 3, где m_уд - масса ударной части молота, m₂ - масса сваи с наголовником,
а при расчете предельного сопротивления грунта основания свай коэффициент η, зависящий от материала сваи, рассчитывают по формуле:
η = 10G/Am_уд/m₂,
где G - вес ударной части молота;
А - площадь поперечного сечения сваи.

РИСУНКИ

Рисунок 1