16. Контролируемые отказы при забивке свай

В процессе массовой забивки свай на строительной площадке осуществляется контроль набора несущей способности сваи. Считается, что свая имеет требуемую несущую способность по грунту на вдавливающую нагрузку на проектной отметке, если замеренный действительный отказ s_a удовлетворяет условию

.

(32)

Если фактический (измеренный) остаточный отказ s_a < 0,003 м, то следует предусмотреть применение для погружения свай молота с большей энергией удара, при которой остаточный отказ будет s_a  0,003 м. В случае невозможности замены сваебойного оборудования общий контрольный отказ сваи s_a + s_el, м (равный сумме остаточного и упругого отказов), замеренный при помощи отказомеров, должен удовлетворять условию

.

(33)

В формулах (32) и (33)

F_d – несущая способность сваи, кН;

s_a,р - расчетный остаточный отказ, м;

s_el - упругий отказ сваи (упругие перемещения грунта и сваи), замеренный с помощью отказомера, м;

 , А, E_d, m₁, m₂, m₃, ,  – то же, что и в формуле (28)-(31).

В процессе динамических испытаний определяются при забивке сваи производственный отказ s_a,п и при добивке сваи действительный отказ s_a. Отношение действительного отказа к производственному отказу называется коэффициентом засасывания [26] .

Если k < 1, то происходит засасывание сваи.

Строители для сокращения сроков свайных работ нередко используют эффект засасывания, иногда неоправданно, при забивке свай. Свая при k < 1 погружается при забивке до проектной отметки не с выполнением условий (32) или (33), а с выполнением условия s_a,п  s_a,р / k, причем добивка сваи часто не производится. Такой подход к выполнению свайных работ является нарушением требований строительных норм и правил [10], которые гласят, что «Сваи с отказом больше расчетного должны подвергаться контрольной добивке после „отдыха" их в грунте в соответствии с ГОСТ 5686».

17. Статистическая обработка результатов испытаний

Определения.

Вероятность - числовая характеристика степени возможности появления какого-либо определенного события в тех или иных определенных, могущих повторяться неограниченное число раз, условиях, выражается в долях единицы или процентах.

Вероятности, с которыми характеристики грунтов, трактуемые как случайные величины, принимают те или иные значения, образуют распределение вероятностей, для установления которого по выборочным данным оценивают один или несколько параметров распределения.

Доверительный интервал - интервал, вычисленный по выборочным данным, который с заданной вероятностью (доверительной) накрывает неизвестное истинное значение оцениваемого параметра распределения.

Доверительная вероятность - вероятность того, что доверительный интервал накроет неизвестное истинное значение параметра, оцениваемого по выборочным данным.

Односторонняя доверительная вероятность - вероятность того, что неизвестное истинное значение параметра не выйдет за пределы нижней (или верхней) границы доверительного интервала.

Среднее значение (выборочное) - среднее арифметическое из частных значений, образующих выборку независимых друг от друга и от пространственных координат величин.

Коэффициент вариации - мера отклонения опытных данных от выборочного среднего значения, выражаемая в долях единицы или процентах.

Метод наименьших квадратов - метод статистической оценки функциональной зависимости путем установления таких ее параметров, при которых сумма квадратов отклонений опытных данных от этой зависимости является минимальной.

Среднее квадратическое отклонение - мера отклонения опытных данных от выборочного среднего значения или от функциональной зависимости, выражаемая в абсолютных единицах.

Число степеней свободы - число независимых наблюдений, равное числу определений n характеристики минус число оцениваемых статистических параметров.

Вычисление нормативных и расчетных значений, представленных одной величиной по ГОСТ 20522.

Нормативное значение X_n принимают равным среднему арифметическому значению и вычисляют по формуле

,

(34)

где n - число определений характеристики;

X_i - частные значения характеристики, получаемые по результатам отдельных i опытов.

Для исключения возможных ошибок выполняется статистическая проверка опытных данных. Из опытных данных исключается то частное (максимальное или минимальное) значение X_i, для которого выполняется условие

,

(35)

где v - статистический критерий, принимаемый в зависимости от числа определений n характеристики по таблице 21;

S - среднее квадратическое отклонение характеристики, вычисляемое по формуле

.

(36)

Если какое-либо значение характеристики исключено, следует для оставшихся опытных данных заново вычислить X_n по формуле (34) и S по формуле (36).

Коэффициент вариации V характеристики и показатель точности ее среднего значения _ вычисляются по формулам:

,	(37)
,	(38)

где t_ - коэффициент, принимаемый по таблице 22 в зависимости от заданной односторонней доверительной вероятности  (для определения несущей способности сваи  = 0,95) и числа степеней свободы К = n – 1.

Коэффициент надежности по грунту _g вычисляется по формуле

.

(39)

Знак перед величиной _ принимается таким, чтобы обеспечивалась большая надежность основания или сооружения.

Расчетное значение X характеристики вычисляется по формуле

.

(40)

Если коэффициент вариации V характеристики превышает 0,4, ее нормативное и расчетное значение может быть вычислено с использованием логарифмически нормального закона распределения по ГОСТ 20522.

21. Значения критерия v при двусторонней доверительной вероятности  = 0,95

Число определений n	Значение критерия v
3	1,41
4	1,71
5	1,92
6	2,07
7	2,18
8	2,27
9	2,35
10	2,41
11	2,47
12	2,52
13	2,56
14	2,60

22. Значения коэффициента t_

Число степеней свободы К	Значения коэффициента t при односторонней доверительной вероятности , равной
	0,85	0,90	0,95	0,975	0,98	0,99
3	1,25	1,64	2,35	3,18	3,45	4,54
4	1,19	1,53	2,13	2,78	3,02	3,75
5	1,16	1,48	2,01	2,57	2,74	3,36
6	1,13	1,44	1,94	2,45	2,63	3,14
7	1,12	1,41	1,90	2,37	2,54	3,00
8	1,11	1,40	1,86	2,31	2,49	2,90
9	1,10	1,38	1,83	2,26	2,44	2,82
10	1,10	1,37	1,81	2,23	2,40	2,76
11	1,09	1,36	1,80	2,20	2,36	2,72
12	1,08	1,36	1,78	2,18	2,33	2,68
13	1,08	1,35	1,77	2,16	2,30	2,65
	0,70	0,80	0,90	0,95	0,96	0,98
Число степеней свободы К	Значения коэффициента t при двусторонней доверительной вероятности , равной

16. Требуется определить несущую способность F_d сваи на вдавливающую нагрузку по частным значениям ее предельного сопротивления F_ui, определенным по результатам динамических испытаний грунта в шести точках, а именно:

490 кН, 510 кН, 480 кН, 485 кН, 470 кН и 500 кН.

Решение. Среднее арифметическое значение

489 кН.

Среднее квадратическое отклонение

14,3 кН.

Коэффициент вариации V равен

0,029.

Выполняем статистическую проверку опытных данных при v = 2,07 (из таблицы 21 при n = 6)

= 2,0714,3 = 29,6 кН;

;

;

;

;

;

.

Условие (35) ни для одного частного определения F_ui не выполняется. Поэтому из опытных данных частные значения F_ui не исключается.

Для односторонней доверительной вероятности  = 0,95 и числа степеней свободы К = n – 1 = 6 – 1 = 5 по таблице 22

t_ = 2,01.

Точность среднего значения несущей способности

0,024.

Коэффициент надежности по грунту

1,02.

Несущая способность свай по формуле (21) при _c = 1 равна

479 кН.

Контрольные вопросы для самоподготовки.

1. Как определяется расчетная длина сваи в расчетах свайных фундаментов?

2. Что такое коэффициент пропорциональности?

3. Как определяется несущая способность по материалу стальной сваи (деревянной сваи)?

4. Методы определения несущей способности сваи по грунту основания.

5. Из каких факторов складывается несущая способность висячей сваи?

6. Что такое отрицательные силы трения и как они учитываются при определении несущей способности сваи?

7. В каких случаях необходимо производить испытания свай на действия горизонтальных нагрузок? Как проводятся испытания на действие горизонтальных нагрузок?

8. Для чего нужен отдых сваям при проведении полевых испытаний свай?

9. Что такое отказ сваи? Чем отличается проектный (расчетный) отказ от фактического отказа?