Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ СВАЙ СТАТИЧЕСКОЙ НАГРУЗКОЙ

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для определения несущей способности свай в существующих фундаментах при обследовании зданий перед реконструкцией.

Известно, что вокруг свай образуются области напряженного состояния грунта с зонами уплотнения вокруг боковой поверхности ствола и под его нижним концом (Бартоломей А.А., Омельчак И.М., Юшков Б.С. Прогноз осадок свайных фундаментов. - М.: Стройиздат, 1994. - с. 384, 27-29). Взаимодействие указанных областей смежных свай в зависимости от расстояния между ними и вида вмещающего их грунта может приводить как к росту, так и к снижению несущей способности свай в составе фундамента по сравнению с несущей способностью одиночной сваи (Руководство по проектированию свайных фундаментов / НИИОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР. - М.: Стройиздат, 1980, с. 30).

Согласно действующим нормам по испытанию свай статической нагрузкой для исключения влияния анкерных свай расстояние от них до оси испытуемой сваи должно быть не менее 5d и не менее 2 м, где d - размер поперечного сечения сваи (ГОСТ 5686-2012 Грунты. Методы полевых испытаний сваями: утв. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии, 09.11.2012: дата введ. 01.07.2013. - Москва: [б.и.], 2008. с. 4).

Фактически при устройстве фундаментов с целью уменьшения размеров ростверков и расхода арматуры сваи размещают, как правило, на значительно меньших расстояниях. Согласно нормам проектирования минимальное расстояние между осями забивных свай составляет 3d (СП 24.13330.2011. Свайные фундаменты: утв. Министерством регионального развития России 27.12.2010: дата введ. 20.05.11. - Москва: Стандартинформ, 2014. с. 47). При размере поперечного сечения сваи 0,30 м минимальное допустимое расстояние составляет 0,90 м. Поэтому учет влияния смежных свай при проведении статических испытаний под существующими зданиями позволит повысить достоверность получаемых результатов.

Известен способ определения несущей способности свай в существующих фундаментах, включающий отрывку фундамента, обнажение низа ростверка, отделение сваи от ростверка, установку между ростверком и верхним торцом сваи домкрата, ступенчатое нагружение сваи вдавливающей вертикальной нагрузкой с измерением ее осадки (П.А.Коновалов. Основания и фундаменты реконструируемых зданий. - М: Стройиздат, 1988, с. 106, 188-190, 205 - аналог).

В способе не учитывается возможное влияние на результаты испытаний рядом расположенных свай в составе фундамента. Кроме того, в ходе испытаний возникает погрешность из-за неконтролируемого перемещения сваи вверх после снятия нагрузки. При повторном нагружении домкратом не принимается во внимание, что напряженное состояние вмещающего сваю массива грунта отличается от исходного.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ обследования существующего свайного фундамента, включающий отрывку фундамента, обнажение подошвы ростверка, отделение сваи от ростверка, установку между подошвой ростверка и верхним торцом сваи домкрата, статическое испытание сваи вдавливанием и непрерывное с момента отрывки фундамента измерение перемещений фундамента и сваи (Авторское свидетельство СССР №1749389 A1, МПК G02D 33/00, 1992 - прототип).

В способе предусмотрено измерение перемещений сваи после снятия нагрузки и учет этого перемещения при оценке результатов испытаний, однако, как и в предыдущем способе, недостатком является погрешность в определении несущей способности из-за возможного влияния на испытуемую сваю смежных свай в составе фундамента.

Задачей изобретения является повышение надежности и достоверности определения несущей способности свай в фундаментах зданий путем статического нагружения.

Это достигается тем, что в способе испытания свай статической нагрузкой, включающем 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 приборы для измерения деформаций ствола - экстензометры, с помощью которых в ходе испытания регистрируют изменение напряженного состояния стволов свай, оценивая тем самым наличие и величину влияния смежных свай на испытуемую.

Схема испытаний сваи показана на фиг. 1; результаты испытаний в виде графиков зависимости осадки сваи от нагрузки - на фиг. 2, фиг. 3.

Способ осуществляют следующим образом.

После отрывки грунта рядом с фундаментом обнажаются подошва ростверка 1 и верхние части стволов испытуемой сваи 2 и смежных свай 3 и 4. За пределами шурфа устанавливается реперная система с закрепленными на ней датчиками перемещений или прогибомерами 5 для измерения осадки испытуемой сваи. На испытуемой и смежных сваях крепятся приборы для измерения деформаций ствола - экстензометры 6, 7, 8. Выполняется отделение верха испытуемой сваи 2 от ростверка. В пространство между испытуемой сваей и подошвой ростверка устанавливается домкрат 9, в который с помощью насосной станции нагнетается рабочая жидкость. На первом этапе испытаний, следя за показаниями экстензометров и датчика перемещений, производят нагружение сваи домкратом 9 до момента достижения исходного напряженного состояния, то есть до состояния, имевшего место до отделения испытуемой сваи от ростверка, а по изменению напряжений в стволе испытуемой сваи определяют фактическое усилие, действовавшее на нее до начала испытаний.

Поддерживая постоянное значение усилия, создаваемого домкратом, выдерживают необходимую паузу для стабилизации напряжений в грунте основания и сваях. Затем приступают к наращиванию нагрузки на испытуемую сваю. Нагрузку увеличивают ступенями, регистрируя осадку сваи с помощью датчика 5 и изменение напряжений в ее стволе, а также в стволах смежных свай с помощью экстензометров 6, 7, 8. Завершают испытания при достижении заданного программой испытаний значения нагрузки на сваю 2 или предельных перемещений сваи.

Зная относительную деформацию ствола сваи 2 при различных значениях нагрузки, создаваемой домкратом, получаем зависимость ε=f(F), где ε - относительная деформация ствола сваи, F - нагрузка, кН.

С помощью указанной зависимости по результатам измерения относительной деформации стволов свай 3 и 4 находят ΔN - разницу между конечным и начальным усилием в свае, кН.

В результате предложенного способа по графику "осадка-нагрузка" определяется несущая способность с учетом влияния соседних свай, , кН по формуле:

где F_u - достигнутая нагрузка на сваю, кН;

ΔN_i - разница между конечным и начальным усилием в i-той свае, кН.

Знак плюс в формуле берется в случае снижения усилия в случаях смежных свай 3 и 4, а знак минус - при его увеличении.

Резерв несущей способности ΔV, кН:

где N₀ - фактическое усилие, действовавшее на нее до начала испытаний, кН.

Предлагаемый способ испытания свай статической нагрузкой позволяет определять несущую способность в существующих фундаментах с учетом влияния соседних свай. Кроме того, в ходе испытаний определяется фактическая нагрузка, действующая на испытуемую сваю в составе фундамента, что является необходимым условием разработки проекта реконструкции сооружения.