ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

На площадке проектируемого по ул. Чкалова-Баргузинская в г. Чите многоквартирного жилого дома проведены испытания 2-х свай динамической и статической нагрузкой. Забивка свай осуществлялась дизель-молотом марки С-996С (масса ударной части - 1800 кг).

Цель испытаний: установление несущей способности оснований свай на вдавливание; выявление зависимости перемещений свай в грунте от приложенных к ним нагрузок; определение несущей способности оснований свай по величине их отказа; оценка неоднородности грунтов по их сопротивлению погружению сваи.

В геоморфологическом отношении площадка расположена на iУ надпойменной террасе р. Читы. Из неблагоприятных физико-геологических процессов следует отметить морозное пучение глинистых грунтов деятельного слоя, а также песчаных при их предварительном замачивании.

Площадка до глубины 16.5 м. сложена талыми грунтами. Сезонная мерзлота на период изысканий 2.8-3.2 м. Нормативная глубина сезонного промерзания, по данным изысканий прошлых лет, равна 4.5 м. Подземные воды до глубины 16.5 м. не вскрыты. Но по материалам изысканий прошлых лет (1987) на данной площадке в восточной части на глубине 4.3 м. вскрыта грунтовая вода в толще суглинка по прослою песка мелкого 10 см, что свидетельствует о возможности появ­ления «верховодки» по кровле суглинка.

В геологическом строении площадки принимают участие четвертичные аллювиально-делювиальные отложения, представленные песками мелкими, средней крупности и гравелистыми, гравийным грунтом, суглинками тугопластичными и полутвердыми(Таблица 1). Насыпной грунт распространен в пределах всей площадки, мощность его изменяется в пределах 0.4 - 2.5 м. Представлен песком разнозернистым, строительным мусором.

Таблица 1. Физико-механические свойства грунта

Испытания свай динамической и статической нагрузками проводились в соответствии с требованиями ГОСТ 5686-78* (Сваи. Методы полевых испытаний). Испытаниям были подвергнуты две опытных сваи. Технические характеристики свай, подвергнутых испытаниям, представлены в табл. 2. Литологические колонки с нанесенными на них опытными сваями представлены на рис. 1. и рис. 2.

Сваи № 1 и № 2 были подвергнуты контрольной забивке с подсчетом количества ударов на каждые 10 см погружения(рис. 3 - рис. 5). Сваи погружались в предварительно пробуренные лидерные скважины диаметром 0.45 - 0.47 м, глубиной 5.5 м.

Таблица 2. Характеристики опытных свай

После "отдыха" свай №№ 1 и 2 продолжительностью 12 суток была осуществлена их контрольная добивка (табл. 3). Для исключения влияния деятельного слоя на ре­зультаты контрольной добивки сваи между стенками лидерной скважины и сваей был оставлен воздушный зазор, прикрытый сверху деревянными щитами.

Для того, чтобы уточнить отказ сваи № 2 была проведена (после отдыха продолжительностью 5 суток) ее повторная добивка как одиночными ударами, так и серией ударов заведенного молота (табл. 4). Было произведено три залога по три одиночных удара молота, отказ сваи составил 2.67 мм. Затем было произведено шесть серий ударов заведенным молотом, по 11 - 15 ударов в каждой. Отказ сваи в последнем залоге составил 6.67 мм, что в 2.5 раза превышает отказ сваи, полученный при ее добивке одиночными ударами.

Таблица 3. Значения остаточного отказа свай при их добивке после "отдыха"

Примечания:

1. Дата испытания: 6.05.00.

2. Свая № 1: три серии из трех одиночных ударов, одна серия (четвертая) из шести ударов заведенным трубчатым дизель-молотом марки С-996С (масса падающей части молота - 1.8 т).

3. Свая № 2 т ри серии из трех одиночных ударов, одна серия (четвертая) из одиннадцати ударов заведенным трубчатым дизель-молотом марки С-996С (масса падающей части молота - 1.8 т).

Сопоставление результатов контрольной забивки и добивки свай № 1 и № 2 после их «отдыха» представлено в таблице 5. Отказ сваи № 1 при ее добивке одиночными ударами составил 0.67 мм, а при добивке серией ударов заведенного молота - 6.5 мм, т.е. на порядок выше. Отказ сваи № 2 при ее добивке одиночными ударами составил 1.83 мм, а при добивке серией ударов заведенного молота - 8.91 мм, т.е. почти в пять раз выше.

Таблица 4.Значения остаточного отказа сваи № 2 при повторной добивке сваи после "отдыха"

Дата испытания: 11.05.00

Добивка сваи после отдыха 5 суток

Три серии из трех одиночных ударов и шесть серий по одиннадцать - пятнадцать ударов заведен­ным трубчатым дизель-молотом марки С-996С (масса падающей части молота - 1.8 т)

Таблица 5. Сопоставление результатов контрольной забивки и добивки

свай № 1 и № 2 после их «отдыха»

Сопоставление результатов контрольной забивки и повторной добивки сваи № 2 после ее «отдыха» представлено в таблице 6.

При проведении динамических испытаний, после девяти одиночных ударов (три серии по три удара) дизель-молота (холостых ударов без подачи топлива) сваи подвергались добивке сериями ударов заведенного молота (с подачей топлива). При этом отказ свай при их добивке одиночными ударами был в несколько раз меньше отказа полученного при продолжении добивки свай заведенным молотом (табл. 3 - 6). Соответственно, значения предельного сопротивления основания свай, при их добивке одиночными (холостыми) ударами были в два - три раза выше, чем при их добивке сериями ударов заведенного молота.

Таблица 6. Сопоставление результатов контрольной забивки и повторной

добивки сваи № 2 после ее «отдыха»

Основной причиной такого различия отказов и предельного сопротивления грунтов является разрушение структурных связей между частицами несвязных грунтов вследствие передачи на них динамических воздействий, в процессе добивки свай. Степень разрушения структурных связей между частицами несвязного грунта, и соответственно, снижение его прочностных свойств, зависят от продолжительности и интенсивности динамических воздействий, а также от частоты ударных нагрузок. Одиночные (холостые, без подачи топлива) удары молота с продолжительными паузами, вызванными необходимостью подъема ударной части молота с помощью лебедки, не обеспечивают возникновение продолжительной вибрации в грунте, поэтому нарушение структурных связей в грунте, снижение его прочности на порядок ниже, чем при добивке сваи более частыми и сильными ударами заведенного молота.

При добивке свай заведенным молотом частота и энергия ударов по свае существенно возрастают, вследствие чего в грунте развивается интенсивная вибрация, способствующая снижению прочности структурных связей в грунте, ослаблению сопротивления грунта погружению сваи, и, соответственно, росту значений отказов свай.

По результатам добивки свай после «отдыха» (продолжительностью 12 суток) одиночными ударами молота установлены следующие значения предельного сопротивления основания f _u:

свая № 1 - 1265.5 кН; свая № 2 - 1046.2 кН.

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваи Р составила:

свая № 1 - 903.9 кН; свая № 2 - 747.3 кН.

Полученные результаты испытаний свай динамической нагрузкой позволяют дать ориентировочную оценку несущей способности оснований свай, а также назначить ступени нагрузок при их статическом испытании.

Испытания оснований двух свай (№ 1 и № 2) статической вдавливающей нагрузкой позволили определить расчетную нагрузку, допускае­мую на сваи, которая и в первом случае (свая № 1), и во втором случае (свая № 2) равнялась 891.7 кН. Так как, в обоих случаях нагрузка на сваи не была доведена до предельной величины, при которой была бы исчерпана несущая способность оснований свай, а суммарная осадка (s_св.1= 8.13;s_св.2= 11.45 мм) свай во время опыта не превысила предельно допустимого значенияs_пред= 16 мм, то с учетом экстраполяции окончательно принимаем для проектирования свайных фундаментов расчетную нагрузку, допускаемую на сваи, равной 900 кН. Для сопоставления результаты испытаний свай № 1 и № 2 статической нагрузкой приведены в таблице 7.

На рис. 6 для сравнения представлены кривые графиков зави­симости осадки свай № 1 и № 2 от нагрузки, состоящие из двух ветвей: а) загрузки; б) разгрузки. При разгрузке свай выявлены значения составляющих их осадки:

свая № 1 - упругая -6.26мм; остаточная - 1.87мм;

свая № 2 - упругая - 8.78 мм; остаточная - 3.27мм.

Таблица 7. Результаты испытаний свай № 1 и № 2 статической вдавливающей

нагрузкой

* Рабочая длина свай определялась за вычетом длины участка ствола сваи в пределах

деятельного слоя (h _d1 = 4.8 м, h _d2 = 4.5 м), в пределах которого практически отсутст-

вовал контакт между боковой поверхностью сваи и окружающим грунтом (за счет

проходки лидерной скважины диаметром 0.47 м и сохранения воздушного зазора

между стенками скважины и стволом сваи в период статических испытаний).

Иллюстрация

Скважина № 1099 Начата: 23.03.00

Объект: Жилой дом по ул. Чкалова-Баргузинская Окончена: 23.03.00

Наличие мерзлоты: 0.0 - 3.0 м Диаметр бурения: 151 мм; глубина: 15.0 м

	Глубина	Абс. отм.	Литологическая		Влаж-	Плот-	Плотн.		Сте-
Мощность	Подошвы	подошвы	колонка	Описание	ность	ность	сухого	Коэф.	пень
Слоя,	Слоя,	слоя,	708.7	Грунта	грунта	грунта	грунта,	порист.	влажн.
1.9 м м	м	м			w,	r,	rd	е	s r
			706.8		д.е.	г/см 3	г/см 3
				Насыпной грунт
0.5	0.5	706.3
				Песок мелкий,
м				средней плотности,
С 12-35				Маловлажный,
				Счезонномерзлый
Лидерная скважина м
					0.022
2.1	2.6	704.2
				Песок средней крупности и
с				Плотности, маловлажный.
		с		В инт. 3.4 - 3.6, 5.2 - 5.3,
				5.6 - 5.8 м - суглинок
				Полутвердый В инт. 6.5 -
				7.4 м - с частыми, тонкими
				(до 1 - 5 см)
с				Прослоями суглинка
		с		Полутвердого
					0.04
5.5 м с
		с
4.8	7.4	699.4
				Песок гравелистый
г				средней плотности,
				Маловлажный	0.035
		г
г
2.6	10.0	696.8
696.7				Песок средней крупности
с				и плотности, маловлажный	0.061
с
1.0	11.0	695.8
				Гравийный грунт с
				Песчаным
				Заполнителем,
				Маловлажный	0.048
4.0	15.0	691.8

Рис. 1.Литологическая колонка со сваей № 1

Скважина № 1102 Начата: 24.03.00

Объект: Жилой дом по ул. Чкалова-Баргузинская Окончена: 24.03.00

Наличие мерзлоты: 0.0 - 3.2 м Диаметр бурения: 151 мм; глубина: 15.0 м

	Глубина	Абс. отм.	Литологическая		Влаж-	Плот-	Плотн.		Сте-
Мощность	подошвы	подошвы	колонка	Описание	ность	ность	сухого	Коэф.	пень
Слоя,	слоя,	слоя,	707.9	Грунта	грунта	грунта	грунта,	порист.	влажн.
1.2 м м	м	м			w,	r,	rd	е	s r
			706.7		д.е.	г/см 3	г/см 3
				Насыпной грунт
С 12-35				Лидерная скважина
2.5	2.5	704.2
с				Песок ср. крупн. и плотн.,
с				маловлажный, до гл. 3.2 м	0.035
				сезонномерзлый
1.4	3.9	702.8
				Суглинок тугопластичный
				с прослоями песка мелкого
					0.20
0.9	4.8	701.9
				Песок средней крупности
				и плотности, маловлажный,
5.5 м с				до глубины 5.0 м - песок
				Мелкий
с
с
с
					0.035
с		с
4.0	8.8	697.9
				Песок гравелистый	0.227	2.05	1.67	0.635	0.98
		г		Средней плотности,
				Маловлажный.
				В инт. 8.8 - 9.0 м - сугли-
				нок тугопластичный
г
695.9
г
3.7	12.5	694.2
				Гравийный грунт с
				Песчаным
				Заполнителем,
1.1	13.6	693.1		Маловлажный
				Песок гравелистый
г				Маловлажный.
		г
1.4	15.0	691.7

Рис. 2.Литологическая колонка со сваей № 2

Рис.3.Зависимость величины отказа сваи № 1 от глубины ее погружения

Рис. 4.Зависимость величины отказа сваи № 2 от глубины ее погружения

Рис. 5.Зависимость суммарного количества ударов молота от

глубины погружения свай

Рис. 6.Зависимость осадки свайsот величины вдавливающей нагрузкиp