Сравнение методов определения несущей способности свай в пробитых скважинах с уширением по результатам статических испытаний

Аннотация


В последние годы в связи с возрастающими объемами городской застройки наблюдается тенденция к исчерпанию в крупных городах территориальных резервов, пригодных для строительства. Всё чаще для возведения гражданских и промышленных зданий приходится использовать территории с малоблагоприятными грунтовыми условиями. В подобных случаях применяют различные свайные фундаменты, обладающие существенными техническими и экономическими преимуществами по сравнению с фундаментами на естественном основании. Среди прогрессивных конструкций свайных фундаментов особое место занимают сваи в пробитых скважинах с уширением, обеспечивающие улучшение физико-механических свойств грунтов основания в процессе производства работ, а также снижение материальных, энергетических и трудовых затрат при их устройстве. Сваи указанного типа проектируются с использованием разработанной нормативной базы СТО 36554501-018-2009 «Проектирование и устройство свайных фундаментов и упрочненных оснований из набивных свай в пробитых скважинах». В то же время особую актуальность приобретает задача повышения качества работ по проектированию, устройству, а также оценке и прогнозированию несущей способности свай. Данная задача с высокой степенью точности решается путём проведения крупномасштабных испытаний свай статической вдавливающей нагрузкой. Указанные испытания выполняются в реальных условиях площадки строительства и позволяют выполнить наблюдение за общим характером изменения осадки сваи под действием нагрузки. Статья посвящена решению задачи повышения эффективности оценки несущей способности свай по данным статических испытаний. На примере результатов испытаний одиночных свай в пробитых скважинах с уширением, авторами статьи дается оценка эффективности применения существующих отечественных и зарубежных методов определения несущей способности свай. В рамках решения обозначенного вопроса проведено сравнение результатов определения несущей способности по СП 24.13330.2021 с данными, полученными в ходе использования методов Davisson, Chin, De Beer, Hansen, Decourt и «Еврокод 7». Отмечаются достоинства и недостатки используемых подходов. На основании накопленного практического опыта испытаний свай в пробитых скважинах с уширением в различных грунтовых условиях авторами статьи предложен альтернативный метод интерпретации графика «осадка - нагрузка».

Полный текст

С учётом современной тенденции повышения плотности городской застройки за счётиспользования территорий со слабыми структурно-неустойчивыми грунтами и роста вертикальных нагрузок на основания сооружений, свайные фундаменты получили широкое распространение в отечественной и зарубежной практике строительства как наиболее надежное и универсальное решение для возведения зданий в различных инженерно-геологических условиях. Таким образом, в настоящее время задача модернизации методик определения несущей способности свай по грунту и контроля качества работ по их устройству весьма актуальна и приобретает особую значимость в геотехническом проектировании.Максимальное использование несущей способности свай обеспечивает оптимизацию материально-технических затрат на их устройство при полном использовании прочностных свойств грунта основания. Поэтому наиболее важным с практической точки зрения является решение вопроса об определении предельной нагрузки на сваи до начала массового устройства свайного поля. Несущая способность свай в полевых условиях может быть определена следующими методами: статическими испытаниями свай, динамическими испытаниями свай, испытаниями грунтов эталонной сваей, испытаниями грунтов статическим зондированием.Испытания грунтов статической вдавливающей нагрузкой сваями, проводимые согласно ГОСТ 5686-2020, являются наиболее достоверным и универсальным способом оценки несущей способности свай. Момент достижения предельного состояния грунта, соответствующий исчерпанию несущей способности сваи, связан с эффектом «срыва» – явлением, характеризующимся постоянным нарастанием перемещений сваи без увеличения действующего усилия [1]. В действующих в нашей стране строительных нормативах, наряду с оценкой несущей способности по моменту «срыва» сваи, несущая способность определяется в зависимости от допускаемой величины осадки Su для проектируемого объекта. Последнее достаточно спорно. Поэтому выработка более объективных критериев оценки несущей способности свай по результатам статических испытаний является весьма актуальной задачей.Однако при испытании свай статической нагрузкой в ряде случаев «срыва» не происходит – график «нагрузка – осадка» имеет равномерную непрерывную кривизну без перелома. Серьезной проблемой при проведении испытаний является устройство анкерной системы, воспринимающей реактивное вертикальное усилие при загружении опытной сваи. В соответствии с требованиями ГОСТ 5686-2020, все конструкции установок, применяемые для испытаний, должны быть рассчитаны на нагрузку, превышающую на 20 % наибольшую нагрузку, предусмотренную программой испытаний, составляющую 1,5 Fd, где 1,5 Fd – несущая способность сваи. Данное ограничение иногда не позволяет выполнить нагружение сваи нагрузкой, вызывающей «срыв» сваи. Таким образом, проведение статических испытаний сваи до момента «срыва» и определение полной несущей способности в отдельных случаях представляет собой достаточно сложную задачу.В отечественной практике фундаментостроения оценка результатов испытаний свай проводится в соответствии с требованиями СП 24.13330.2021, в то время как в Европейском союзе, помимо национальных стандартов, применяют общие требования, изложенные в Еврокоде 7. Помимо этого, для оценки предельной нагрузки на сваю, когда не наблюдается состояние «срыва», разработано несколько методов экстраполяции кривой «нагрузка – осадка» [2]. Наибольший интерес представляют следующие методики: Davisson, Chin, De Beer, Hansen, Decourt [3]. Цель данной работы состоит в сравнении различных методов интерпретации результатов статических испытаний и выявлении наиболее достоверного способа определения несущей способности свай.

Об авторах

В. С. Глухов

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

П. К. Гаврилов

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства

Список литературы

  1. Глухов В.С., Гаврилов П.К. Оценка несущей способности свай при испытании статической нагрузкой // Строительство и архитектура. - 2020. - Т. 8, № 4. - С. 22-27. doi: 10.29039/2308-0191-2020-8-4-22-27
  2. Применение интерпретационных методов для определения несущей способности составных железобетонных свай / А.Ж. Жусупбеков, К.Б. Боргекова, Е.Б. Утепов, А.Р. Омаров, С.Б. Ахажанов // Труды университета. - 2018. - № 3 (72). - С. 104-108.
  3. Awad-Allah M.F. Reliability of the International Codes for Estimating the Bearing Capacity of Pile Foundation // Electronic Journal of Geotechnical Engineering. - 2018. - P. 467-486.
  4. Седин В.Л., Винников Ю.Л., Бикус Е.М. О влиянии повторных нагружений набивных свай в пробитых скважинах на деформативность оснований // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. - 2014. - № 3. - С. 110-118.
  5. Глухов В.С., Гаврилов П.К. Оценка несущей способности свай в пробитых скважинах с уширением по результатам полевых испытаний и поверочных расчётов // Актуальные проблемы современного фундаментостроения с учетом энергосберегающих технологий: сб. материалов XI Всероссийской научно-практической конференции. - Пенза, 2020. - С. 44-51.
  6. Пономарев А.Б., Сурсанов Д.Н., Ержаковский Е.О. К вопросу определения несущей способности свай на заторфованных территориях // Известия высших учебных заведений. Строительство. - 2018. - № 4 (712). - С. 32-41.
  7. Экспериментальные исследования несущей способности свай FUNDEX после длительного "отдыха" в глинистых грунтах статическими вдавливающими и выдергивающими нагрузками / А.В. Савинов, В.Э. Фролов, Ю.Н. Бровиков, М.П. Кожинский // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. - 2019. - Т. 10, № 4. - С. 13-29. doi: 10.15593/2224-9826/2019.4.02
  8. Davisson M.T. High capacity piles. Proceedings of Lecture Series on Innovations in Foundation Construction // American Society of Civil Engineers. - Chicago, 1972. - P. 81-112.
  9. Fellenius B.H. The analysis of results from routine pile load tests // Ground Engineering. - London, 2005. - P. 21-29.
  10. Белых А.Н., Астахов И.А., Евдокимов А.А. Оценка несущей способности свай по результатам статических испытаний. Метод Дэвиссона // Перспективы науки. - 2021. - № 4 (139). - С. 231-233.
  11. Chin F.K. Estimation of the ultimate load of piles not carried to failure // Proc. 2nd Southest Asian Conf. on Soil Engng. - 1970. - P. 81-90.
  12. Шмидт О.А. Совершенствование методики определения несущей способности сваи по результатам статистических испытаний // Современное оборудование, методы инструментального обследования и усиления зданий и сооружений. - 2019. - С. 80-87.
  13. Hansen J.B. Discussion on Hyperbolic Stress-Strain Response, Cohesive Soils // Journal for Soil Mechanics and Foundation Engineering. - 1963. - Vol. 89. - P. 241-442.
  14. Fellenius B.H. What capacity value to choose from the results a static loading test. We have determined the capacity, then what? // Deep Foundation Institute. - Fulcrum Winter, USA, 2001. - P. 19-26.
  15. Decourt L. Behavior of Foundations under Working Load Conditions // Proceedings of the 11th Pan-American Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. - Foz DoIguassu, August, 1999. - Vol. 4. - P. 453-488.

Статистика

Просмотры

Аннотация - 119

PDF (Russian) - 114

Ссылки

  • Ссылки не определены.

© Глухов В.С., Гаврилов П.К., 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах