Способ забивки сваи в грунт

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для определения несущей способности сваи, погружаемой в грунт забивкой. Способ забивки сваи в грунт заключается в определении параметров сваи и параметров молота, в проведении динамических испытаний путем забивки сваи в грунт молотом с определением отказов сваи, по которым, параметрам сваи и параметрам молота, несущую способность сваи определяют по приведенной зависимости. Перед забивкой пирамидальной сваи в грунт определяют ее массу и площади сечения ее верхнего и нижнего оснований, по которым подбирают такую призматическую сваю, масса которой равна массе пирамидальной сваи. Площадь поперечного сечения призматической сваи равна полусумме площадей сечения верхнего и нижнего оснований пирамидальной сваи. Проводят динамические испытания этой призматической сваи. Несущую способность пирамидальной сваи определяют как несущую способность этой призматической сваи по указанному соотношению параметров, с учетом отказов, полученных при испытаниях призматической сваи. Технический результат состоит в повышении надежности эксплуатации зданий и сооружений при одновременном увеличении возможности использования пирамидальных свай на просадочных грунтах и в массовом строительстве, улучшении уплотнения грунта. 2 ил.

 

Предложенный способ относится к строительству и может быть использован для забивки сваи в грунт.

Известны способы забивки свай {см а.с. RU 1740558, опубл. 15.06.1992 г.) (1), СНиП 2.02.03-85, п. 5.7, (2), пат. RU 2049858, опубл. 1995 г. (3), пат. RU 2459042, опубл. 2012 г., (4).. «Труды межвузовской конференции по строительству на лессовых грунтах (тезисы докладов)», автор Гнатенко-Гонта СП. статья «Одна из оптимальных форм забивных свай в грунтах 1-го типа по просадочности», изд-во МГУ, 1973 (5), http://www.referatik.com.ua/subject/75/46137/ (6)}.

В способе (1) определение оптимальных углов конусности пирамидальной сваи выполняют после забивки пирамидальных свай на одной площадке с призматическими сваями и рассчитывают по отношениям несущих способностей, соответственно пирамидальных и призматических свай, к объемам погружаемых частей соответствующих свай. Несущие способности свай определяют по соотношению параметров, известному из (2).

Однако определение несущей способности пирамидальных свай по соотношению параметров (2) не позволяет получить с достаточной точностью параметры конусности пирамидальных свай. К тому же расчетные значения оптимальных углов пригодны лишь для частных случаев опытной забивки свай в грунты данного состава, не охватывают все возможные случаи забивки в любые грунты и на требуемую глубину погружения.

В способе (3) в процессе забивки сваи, при определении текущих значений несущей способности, дополнительно учитывают число ударов молота по свае, бытовое давление грунта, действующее на уровне острия сваи, и коэффициент, учитывающий величину снижения трения сваи о грунт. Указанные уточнения вносят в соотношение параметров (2).

В (4) после забивки сваи в грунт, по полученным параметрам определяют несущую способность вейвлет-образов, из которых формируют эталонную базу свай. Несущую способность контролируемой сваи определяют сравнением параметров сваи с соответствующими параметрами свай эталонной базы в трех взаимно перпендикулярных направлениях, одно из которых совпадает с продольными осями сваи. Забивку контролируемой сваи выполняют не менее чем через 5 дней, что увеличивает сроки, а оценку параметров выполняют сложнейшей аппаратурой. По результатам сравнения (корреляцией) со сваями эталонной базы определяют наиболее близкую эталонную сваю, по характеристикам которой судят о несущей способности контролируемой сваи.

Способ чрезвычайно сложен, требует сложной аппаратуры и персонала высокой квалификации, что не оправдано, поскольку невозможно получить достаточную точность результатов. Это ограничивает применение способа.

Ближайшим аналогом предложен способ забивки сваи в грунт, заключающийся в определении параметров сваи и параметров молота, в проведении динамических испытаний путем забивки сваи в грунт молотом, в определении отказов сваи, по которым, параметрам сваи и параметрам молота, несущую способность сваи определяют по следующему соотношению параметров:

где Fu - несущая способность сваи;

η - коэффициент, принимаемый в зависимости от материала сваи;

А - площадь поперечного сечения сваи;

М - коэффициент, принимаемый при забивке свай молотами ударного действия равным единице, а при вибропогружении свай - в зависимости от вида грунта под их нижними концами;

Ed - расчетная энергия удара молота;

sa - фактический остаточный отказ, равный значению погружения сваи от одного удара молота, а при применении вибропогружателей - от их работы в течение 1 мин;

m1 - масса молота;

m2 - масса сваи;

m3 - масса подбабка (при вибропогружении свай m=0),

E - коэффициент восстановления удара при забивке железобетонных свай молотами ударного действия.

Недостаток способа состоит в ограничении использования пирамидальной сваи в строительстве из-за недостаточной точности определения ее несущей способности по (1). Опытом забивки свай установлено, что пирамидальные сваи создают уплотнение окружающего грунта лучше, чем призматические, что повышает надежность эксплуатации зданий и сооружений.

Задача предложенного способа состоит в увеличении использования пирамидальных свай и в широком их внедрении в массовое строительство при одновременном улучшении уплотнения грунта и повышении надежности эксплуатации зданий и сооружений.

Для решения этих задач в предложенном способе забивки сваи в грунт, заключающемся в определении параметров сваи и параметров молота, в проведении динамических испытаний путем забивки сваи в грунт молотом с определением отказов сваи, по которым, параметрам сваи и параметрам молота, несущую способность сваи определяют по следующему соотношению параметров:

где Fu - несущая способность сваи;

η - коэффициент, принимаемый в зависимости от материала сваи;

А - площадь поперечного сечения сваи;

М - коэффициент, принимаемый при забивке свай молотами ударного действия равным единице, а при вибропогружении свай - в зависимости от вида грунта под их нижними концами;

Ed - расчетная энергия удара молота;

sa - фактический остаточный отказ, равный значению погружения сваи от одного удара молота, а при применении вибропогружателей - от их работы в течение 1 мин;

m1 - масса молота;

m2 - масса сваи;

m3 - масса подбабка (при вибропогружении свай m=0);

E - коэффициент восстановления удара при забивке железобетонных свай молотами ударного действия,

согласно изобретению перед забивкой пирамидальной сваи в грунт определяют ее массу и площади сечения ее верхнего и нижнего оснований, по которым подбирают такую призматическую сваю, масса которой равна массе пирамидальной сваи, а площадь поперечного сечения призматической сваи равна полусумме площадей сечения верхнего и нижнего оснований пирамидальной сваи, проводят динамические испытания этой призматической сваи, а несущую способность пирамидальной сваи определяют как несущую способность этой призматической сваи по указанному соотношению параметров, с учетом отказов, полученных при испытаниях призматической сваи.

Технический результат предложенного способа заключается в увеличении использования пирамидальных свай в массовом строительстве, что решается при забивке этой сваи упрощением и невысокой стоимостью определения ее несущей способности. Одновременно это обеспечит качественную и точную забивку пирамидальных свай, повысит надежность эксплуатации зданий и сооружений.

На фиг. 1 приведена конструктивная схема призматической сваи.

На фиг. 2 приведена конструктивная схема пирамидальной сваи.

Масса призматической сваи 1 - m1, масса пирамидальной сваи 2 - m2. Призматическая свая имеет площадь рабочего поперечного сечения сваи - А1, среднее сечение пирамидальной сваи - А2. Площади верхнего и нижнего оснований пирамидальной сваи соответственно равны A3, А4.

Способ реализуется следующим образом.Забивку призматической сваи в грунт выполняют путем определения параметров сваи, параметров молота, последующего проведения динамических испытаний сваи путем забивки сваи в грунт молотом и определения ее отказов, по которым, параметрам сваи и параметрам молота, несущую способность сваи определяют по следующему соотношению параметров:

Многолетним опытом забивки призматических свай установлена простота, экономичность и достаточная для практического применения точность такого способа.

Перед забивкой пирамидальной сваи в грунт предложено экспериментально подобрать такую призматическую сваю, несущая способность которой равна пирамидальной свае.

Для этого перед забивкой пирамидальной сваи 2 в грунт определяют ее массу m2 и площади сечения ее верхнего A3 и нижнего А4 оснований. По этим параметрам подбирают призматическую сваю 1. Экспериментально установлено, что масса m1 этой призматической сваи 1 должна быть равна массе m2 пирамидальной сваи, а площадь поперечного сечения А1 призматической сваи 1 - равна полусумме площадей сечения A3 и А4 верхнего и нижнего оснований пирамидальной сваи 2. Далее проводят динамические испытания этой призматической сваи и определяют число отказов, полученных при ее испытаниях.

После этого несущую способность пирамидальной сваи 2 определяют по соотношению параметров (1) как для этой призматической сваи с учетом отказов призматической сваи, полученных при ее испытаниях. Математическим расчетом и компьютерным моделированием установлено равенство несущих способностей призматической и забиваемой пирамидальной сваи.

Компьютерное моделирование показало, что это повысило точность определения несущей способности пирамидальной сваи в 2 раза. Это позволило увеличить использование пирамидальных свай и обеспечить широкое внедрение этих свай в массовое строительство. При использовании пирамидальных свай для строительства свайного фундамента удельное сопротивление (т.е. отношение нагрузки к объему погруженной части сваи) в 2-3 раза выше, чем у призматических свай (6). Поэтому одновременно улучшено уплотнения грунта и повышена надежность эксплуатации зданий и сооружений.

Пример конкретной реализации.

Перед забивкой пирамидальной сваи 2 в грунт определяют ее массу m2=4,94 т, и площади нижнего и верхнего оснований этой пирамидальной сваи 2, которые соответственно равны А4=(0,45×0,45) м2; А3=(0.2×0,2) м2.

По этим параметрам подбирают призматическую сваю 1. Последняя выполнена, как и пирамидальная свая, из железобетона с η=1500 кН/м2 и имеет длину 25 м. По массе m2 (4,94 т) пирамидальной сваи и полусумме площадей верхнего и нижнего оснований 1/2{(0,45×0,45)+(0.2×0,2)} м2=0,122 м2 пирамидальной сваи подбирают призматическую сваю 1 марки С13 35Т5. Масса этой призматической сваи 1 равна 4,94 т, а площадь поперечного сечения А1 равна (0,35×0,35)=0,122 м2, что точно соответствует указанной полусумме площадей пирамидальной сваи 2.

Далее проводят динамические испытания выбранной призматической сваи С13 35Т5 и определяют число отказов. После испытаний несущую способность пирамидальной сваи 2 определяют как несущую способность призматической сваи С13 35Т5 по указанному соотношению параметров (1) и с учетом отказов, полученных при испытаниях этой призматической сваи. Динамические испытания призматической сваи С13 35Т5 проводят молотом, энергия удара которого Ed=70,63 кДж, суммарная масса молота m1 с подбабком m3, равна 102,29 т, а высота падения молота равна 0,800 Н м. При таких испытаниях расчетное значение отказов призматической сваи Sa=8,42 мм. В случае необходимости вводят поправку и учитывают особенности инженерно-геологических условий, как это требует СНиП 2.02.03-85.

Технико-экономический эффект предложенного способа состоит в увеличении использования пирамидальных свай и в широком их внедрении в массовое строительство при одновременном улучшении уплотнения окружающего грунта и повышении надежности эксплуатации зданий и сооружений.

Способ забивки сваи в грунт, заключающийся в определении параметров сваи и параметров молота, в проведении динамических испытаний путем забивки сваи в грунт молотом с определением отказов сваи, по которым, параметрам сваи и параметрам молота, несущую способность сваи определяют по следующему соотношению параметров:
,
где Fu - несущая способность сваи;
η - коэффициент, принимаемый в зависимости от материала сваи;
А - площадь поперечного сечения сваи;
М - коэффициент, принимаемый при забивке свай молотами ударного действия равным единице, а при вибропогружении свай - в зависимости от вида грунта под их нижними концами;
Ed - расчетная энергия удара молота;
sa - фактический остаточный отказ, равный значению погружения сваи от одного удара молота, а при применении вибропогружателей - от их работы в течение 1 мин;
m1 - масса молота;
m2 - масса сваи;
m3 - масса подбабка (при вибропогружении свай m=0);
E - коэффициент восстановления удара при забивке железобетонных свай молотами ударного действия,
отличающийся тем, что перед забивкой пирамидальной сваи в грунт определяют ее массу и площади сечения ее верхнего и нижнего оснований, по которым подбирают такую призматическую сваю, масса которой равна массе пирамидальной сваи, а площадь поперечного сечения призматической сваи равна полусумме площадей сечения верхнего и нижнего оснований пирамидальной сваи, проводят динамические испытания этой призматической сваи, а несущую способность пирамидальной сваи определяют как несущую способность этой призматической сваи по указанному соотношению параметров, с учетом отказов, полученных при испытаниях призматической сваи.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области инженерных изысканий и предназначено, в частности, для испытания грунтового основания сваей с ростверком и определения распределения нагрузки на фундамент между сваей и ростверком в конкретных условиях строительства и распределения реактивных нормальных напряжений грунтового основания по подошве ростверка, необходимых для расчета внутренних усилий в теле свайного фундамента.

Изобретение относится к области инженерных изысканий и предназначено, в частности, для испытания грунтового основания сваей с ростверком. Способ испытания грунтового основания сваей с ростверком включает приложение вертикальной силы на сваю с ростверком в виде квадратной плиты в плане, измерение приложенной силы и осадки сваи и расчет сопротивления грунта.

Изобретение относится к области инженерных изысканий и предназначено, в частности, для определения несущей способности натуральных свай в фундаменте сооружений. Сущность: непрерывно возрастающую вдавливающую нагрузку на модельную сваю прикладывают с постоянной скоростью, а ее величину принимают, в зависимости от диаметра модельной сваи, влажности, пределов пластичности и коэффициента пористости грунта под нижним концом опытной сваи, исходя из формулы.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при сооружении свайных фундаментов. .

Изобретение относится к строительной технике к области фундаментостроения и предназначено для длительных измерений касательных сил морозного пучения, действующих на сваи в процессе промерзания грунтов, совместно с измерением сил трения немерзлого грунта у границы промерзания в любых инженерно-геологических условиях.

Изобретение относится к строительству, а именно к испытаниям несущей способности бетонных стволов с использованием кольцевого датчика нагрузки. .

Изобретение относится к области строительства, а именно к обеспечению сейсмостойкости фундаментов зданий, сооружений, возводимых в сейсмоопасных районах, и может быть использовано при проведении экспериментальных исследований.

Изобретение относится к области строительства, в частности к способу оценки несущей способности буронабивной сваи, и может быть использовано при проектировании свайных фундаментов зданий и сооружений.

Изобретение относится к области строительства, в частности при устройстве и динамических испытаниях одиночных свай гражданских и промышленных зданий. .

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для мониторинга сооружений, к которым предъявляются повышенные требования безопасности при эксплуатации.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для определения несущей способности свай в существующих фундаментах при обследовании зданий перед реконструкцией. Способ включает отрывку фундамента с обнажением подошвы ростверка, поочередное выполнение двух прорезей со стороны противоположных углов поперечного сечения ствола сваи с установкой в них плоских домкратов, прорезку арматуры в двух других углах поперечного сечения ствола сваи, отделение сваи от ростверка растяжением оставшегося бетонного сечения ствола сваи домкратами, статическое испытание сваи вдавливанием с измерением ее перемещений. Способ позволяет определять несущую способность, не выключая испытуемую сваю из работы, не снижая нагрузку на нее и не допуская перемещений, возникающих обычно при снятии нагрузки. Напряженное состояние вмещающего сваю массива грунта, сформировавшееся за время эксплуатации фундамента, остается неизменным, тем самым повышается достоверность определения несущей способности. 5 ил.

Изобретение относится к области строительства, а именно к определению несущей способности буроинъекционной сваи. Способ определения несущей способности буроинъекционной сваи включает изготовление по принятой проектной технологии не менее двух буроинъекционных свай. С целью снижения трудоёмкости и повышения точности определения несущей способности производят последовательно несколько циклов опрессовки скважины под давлением не менее 4 кг/см2 продолжительностью 10-12 минут. После каждого цикла опрессовок производят доливку цементно-песчаного раствора до полного насыщения скважины. При этом по замеру всего объёма долитого раствора за все циклы опрессовки определяют радиус буроинъекционной сваи по приведенной зависимости. Соответственно несущую способность буроинъекционной сваи с учетом расширения стенок скважины определяют по приведенной зависимости. Технический результат состоит в повышении точности определения несущей способности буроинъекционной сваи, сокращении трудоемкости. 1 табл.

Изобретение относится к области строительства и предназначено для исследования деформативности грунтовых оснований при нагружении осесимметричными моделями фундаментов. Установка для испытания грунтовых оснований осесимметричными моделями фундаментов с целью исследования их деформативности путем визуального наблюдения за перемещениями фиксированных точек в грунтовом основании через прозрачный экран в процессе погружения (извлекания) осесимметричных моделей фундаментов состоит из рабочего лотка цилиндрической формы, выполненного из половины трубы, образованной вследствие разреза цельной трубы на половину вдоль оси симметрии, к которой прикреплена прозрачная съемная вертикальная стенка, выполненная из утолщенного органического стекла с обрамляющими металлическими элементами, усиленная в верхней части горизонтальной фермой. Жестким основанием для установки является станина, выполненная из двух горизонтальных швеллеров. В целях исключения деформаций стекла в процессе испытания на вертикальную стенку до начала эксперимента установлена и закреплена прижимная рама и прижимная ферма. Нагрузка на осесимметричную модель фундамента передана при помощи рабочего рычага через центрирующее нагрузку приспособление, состоящее из вертикальной направляющей и силового приспособления, перемещающегося вдоль направляющей, предусматривающее установку двух динамометров (или других регистрирующих приборов). В качестве реперной системы для закрепления прогибомеров использована рамная конструкция, не связанная с элементами конструкций, участвующих в нагружении осесимметричной модели фундамента. В конструкции предусмотрен поворотный шарнир для осуществления поворота лотка до 90 градусов. Технический результат состоит в обеспечении визуального наблюдения за перемещениями фиксированных точек в грунтовом основании в процессе погружения (извлечения) осесимметричных моделей фундаментов при исследовании их деформативности. 3 ил.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для определения несущей способности свай в существующих фундаментах при обследовании зданий перед реконструкцией. Способ испытания свай статической нагрузкой включает 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 экстензометры. В ходе испытания регистрируют изменение напряженного состояния стволов свай. Затем оценивают величину влияния смежных свай на испытуемую. Технический результат состоит в повышении надежности и достоверности определения несущей способности свай в фундаментах зданий путем статического нагружения. 3 ил.
Наверх