10. Определение предельного сопротивления сваи по результатам испытаний статической нагрузкой

Статические испытания свай для определения предельного сопротивления сваи являются наиболее достоверными по сравнению с другими методами и способами нахождения несущей способности сваи. Более высокая стоимость испытательных работ по сравнению, например, с динамическими испытаниями, большая трудоемкость и необходимость в специальных конструкциях и приспособлениях для проведения испытаний, являются сдерживающими обстоятельствами для массового применения этого способа. Однако, при проектировании зданий и сооружений I и II уровней ответственности необходимо в программу исследований закладывать требуемое количество статических испытаний свай для определения несущей способности сваи.

Испытания свай статической нагрузкой производят на участке, отведенном под строительство проектируемых зданий или сооружений, следующим образом. Свая погружается в грунт до проектной отметки. После погружения в грунт забивной сваи испытания начинают после ее «отдыха», который составляет не менее 3 суток при песчаных грунтах, кроме водонасыщенных мелких и пылеватых, и 6 суток при глинистых и разнородных грунтах. Для свай, погруженных другими способами, испытания можно начинать не ранее, чем через 1 сутки после их погружения. При испытаниях набивных и буронабивных свай начало испытаний назначается не ранее достижения бетоном свай 80 % проектной прочности. Принципиальная схема установки для испытания сваи статической нагрузкой показана на рисунке 22, на рисунке 23 – фото одной из таких установок.

Hагpужение испытываемой сваи производят равномерно, без ударов, ступенями нагрузки, значение которых устанавливается не более 1/10-1/15 наибольшей нагрузки на сваю, найденной расчетным способом.

Если нагрузка при статическом испытании сваи на вдавливание доведена до нагрузки, вызывающей непрерывное возрастание ее осадки s без увеличения нагрузки (при s  20 мм), то эта нагрузка принимается за частное значение предельного сопротивления F_u испытываемой сваи.

Во всех остальных случаях для фундаментов здании и сооружений (кроме мостов и гидротехнических сооружений) за частное значение предельного сопротивления сваи F_u вдавливающей нагрузке принимается нагрузка, под воздействием которой испытываемая свая получит осадку, равную s и определяемую по формуле

s =  su,mt,

(22)

где s_u,mt — предельное значение средней осадки фундамента проектируемого здания или сооружения;

 — коэффициент перехода от предельного значения средней осадки фундамента здания или сооружения s_u,mt к осадке сваи, полученной при статических испытаниях с условной стабилизацией (затуханием) осадки.

Значение коэффициента  принимается равным 0,2 в случаях, когда испытание свай производится при условной стабилизации, равной 0,1 мм за 1 ч, если под их нижними концами залегают песчаные или пылевато-глинистые грунты с консистенцией от твердой до тугопластичной, а также за 2 ч, если под их нижними концами залегают пылевато-глинистые грунты от мягкопластичной до текучей консистенции.

Е сли осадка, определенная по формуле (22), окажется более 40 мм, то за частное значение предельного сопротивления сваи F_u следует принимать нагрузку, соответствующую s = 40 мм.

Для мостов и гидротехнических сооружений за предельное сопротивление сваи F_u при вдавливающих нагрузках принимается нагрузка на одну ступень менее нагрузки, при которой вызываются:

а) приращение осадки за одну ступень загружения (при общем значении осадки более 40 мм), превышающее в 5 раз и более приращение осадки, полученное за предшествующую ступень загружения;

б) осадка, не затухающая в течение суток и более (при общем значении ее более 40 мм).

Если при максимальной достигнутой при испытаниях нагрузке, которая окажется равной или более 1,5F_d (где F_d – расчетная несущая способность сваи), осадка сваи s при испытаниях оказывается менее значения, определенного по формуле (22), а для мостов и гидротехнических сооружений – менее 40 мм, то в этом случае за частное значение предельного сопротивления сваи F_u допускается принимать максимальную н агрузку, полученную при испытаниях.

Количество испытываемых свай статической нагрузкой в соответствие с ГОСТ 5686 при строительстве должно составлять до 0,5 % от общего количества свай на объекте, но не менее 2 шт.

10. Требуется определить частную несущую способность сваи по результатам испытаний статической вдавливающей нагрузкой.

Расчетная несущая способность сваи F_d = 570 кН.

Предельная осадка s_u,mt = 0,08 м, контролируемая осадка сваи по формуле (22) s =  s_u,mt = 0,20,08 = 0,016 м. График зависимости осадки свай от нагрузки, построенный по результатам статического испытания сваи, приведен на рисунке 24.

Решение. При проведении испытаний нагрузка доведена до размера 1 ,5F_d = 855 кН, при которой осадка сваи получена меньше, чем 0,016 м. Поэтому за частную несущую способность сваи принимается максимальная нагрузка, т.е. F_u = 855 кН.

11. Требуется определить несущую способность сваи по результатам испытаний статической вдавливающей нагрузкой для свайных фундаментов: а - s_u,mt = 0,1 м; б - s_u,mt = 0,3 м.

График зависимости осадки сваи от нагрузки, построенный по результатам статического испытания сваи, представлен на рисунке 25.

Решение. За частную несущую способность сваи для случая а принимается нагрузка, под действием которой испытываемая свая получила осадку, равную s =  s_u,mt = 0,20,1 = 0,02 м. По величине этой осадки на графике определяем частную несущую способность сваи: F_u = 820 кН.

Контролируемая осадка сваи для случая б по формуле (22) s =  s_u,mt = 0,20,3 = 0,06 м = 60 мм превышает 40 мм, поэтому за частную несущую способность сваи принимаем нагрузку, при которой осадка сваи достигла 40 мм: F_u = 980 кН.