ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

ПОДРОБНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Заявку на получение дополнительной информации по этому проекту можно заполнить здесь.

Номер

81-026-01

Наименование проекта

Методика и результаты натурного определения несущей способности основания стальной буродобивной сваи круглого поперечного сечения

Назначение

Определение несущей способности оснований свай

Рекомендуемая область применения

Строительство

Описание

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

1. Краткая характеристика инженерно-геологических условий площадки строительства

Площадка находится наiyнадпойменной террасе р. Читы, в ее геологическом строении принимают участие аллюви­ально-делювиальные отложения четвертичного возраста, залегающие непосредственно под насыпным слоем, и представленные супесью твердой и пластичной консистенции, суглинком твердым и тугопла­стичным, песком мелким и средней крупности. Грунты в разрезе распространены крайне неравномерно, залегают на разных глубинах в виде пластов, линз, пропластков различной мощности.

Подземная вода вскрыта двумя выработками в западной части участка на глубинах 7.2 - 7.4 м. В период обильного выпадения атмосферных осадков возможно появление верховодки в песчаных отложениях по кровле пылевато-глинистых грунтов.

Многолетнемерзлые грунты отсутствуют. В период проведения изысканий (с 29.03.93 по 22.05.93) глубина сезонного промерзания грунтов деятельного слоя колебалась от 3.0 до 4.0 м. Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов - 4.5 м. Характеристики физико-механических свойств грунтов представлены в таблице 1.

Таблица 1

физико-механические характеристики грунта

Глуб.

отб.

w,

r,

rd,

w l,

wр,

i p

i l

j

с

Е

Наиме-

скв.

проб

д.е.

г/см 3

г/см 3

е

s r

д.е.

д.е.

д.е.

д.е.

град

кПа

МПа

нование

гр.,

грунта

м

1/97

5.0

0.135

2.0

1.76

0.532

0.685

0.234

0.182

0.05

-0.9

23

9

13

супесь

1/97

8.0

0.189

2.05

1.72

0.566

0.902

0.267

0.197

0.07

-0.11

25

11

14

супесь

518

12.3

0.239

2.01

1.62

0.67

0.967

0.308

0.188

0.12

0.43

20

28

14.3

суглинок

519

13.8

0.204

2.11

1.75

0.554

1.0

0.311

0.172

0.14

0.23

22

26

26

суглинок

520

14.3

0.118

1.88

1.68

0.583

0.54

28

0.6

31

песок ср.

520

11.2

0.2

2.11

1.76

0.541

1.0

0.287

0.182

0.11

0.17

23

25

27

суглинок

524

14.5

0.244

2.02

1.62

0.670

0.98

0.435

0.279

0.16

-0.22

24

30

30

суглинок

527

13.0

0.19

2.08

1.75

0.556

0.929

0.297

0.151

0.15

0.27

21

29

22

суглинок

2. Методика испытаний основания сваи

2.1. Статическое испытание

Испытание сваи статической осевой вдавливающей нагрузкой проводилось для установления ее несущей способности на вдавливание и выявления зависимости перемещений сваи в грунте от приложенной к ней нагрузки.

Оборудование, применяемое для испытаний свай статической нагрузкой представляло собой установку, в которой упором для гидравлического домкрата ДГ-100 служит грузовая платформа с балластом общей массой 120 т. Нагрузка на сваю передавалась центрально и соосно.

Измерение перемещений свай производилось специальными измерительными приборами - прогибомерами конструкции Аи­стова, марки 6ПАО-ЛИСИ. При работе с прогибомерами применялась стальная проволока диаметром 0.3 мм, подвергнутая (перед началом измерений) предварительному растяжению в течение двух суток грузом в 4 кгс. Во время испытаний величина груза на проволоке составляла 1.5 кгс.

Измерительные приборы были защищены от непосредствен­ного воздействия солнечных лучей, сильного ветра, атмосферных осадков. Реперная система изолировалась от случайных толчков в про­цессе работы, а ее конструкция исключала возможность темпе­ра­турных деформаций системы и влияние деформаций грунтов. Прогибомеры и манометр, закрепленный на гидравлическом домкрате, перед проведением испытаний были протарированы.

Испытание статической вдавливающей нагрузкой осуществ­лялось после "отдыха" сваи продолжительностью 6 суток. Загружение испытываемой сваи производилось равномерно, без ударов, ступенями нагрузки 50 кН. При каждой ступени загружения сваи снимались отсчеты по приборам: первый отсчет - сразу после приложения нагрузки, затем последовательно четыре отсчета с интервалом через 15 мин, два отсчета с интервалами через 30 мин и далее через каждый час до затухания осадки, именуемого условной стабилизацией.

За условную стабилизацию принималась скорость осадки сваи в грунте не более 0.1 мм за последние два часа наблюдений. Разгрузка сваи производилась после достижения наибольшей нагрузки (850 кН) ступенями, равными удвоенным величинам ступеней загружения.

Наблюдения за упругим перемещением (осадкой) сваи проводились на каждой ступени разгрузки в течение 15 мин. После полной разгрузки (до нуля) наблюдения за упругим перемещением проводились в течение 1 часа, со взятием отсчетов через каждые 15 мин.

2.2. Динамическое испытание

Испытание сваи динамической нагрузкой проводилось для проверки возможности погружения сваи на намечаемую глубину, для оценки несущей способности сваи, определяемой по величине отказа, а также для относительной оценки однородности грунтов по ее сопротивлению погружению. За отказ сваи принималась ее средняя глубина погружения от одного удара молота. Точность измерения отказов составляла 1 мм.

Контрольная забивка и добивка сваи производились трубчатым дизель-молотом марки С-996С с массой падающей части 1800 кг, с наголовником, имеющим обмятую деревянную прокладку. Испытание сваи динамической нагрузкой включали в себя подсчеты количества ударов молота на каждые 20 см погру­жения сваи, а на последних двух метрах погружения - на каждые 10 см погружения.

3. Результаты испытания сваи

3.1. Испытание сваи динамической нагрузкой

Испытание сваи динамической нагрузкой проводи­лось в соответст­вии с требованиями ГОСТ 5686-78* (Сваи. Методы полевых испытаний).

Техническая характеристика сваи, подвергнутой испытаниям, пред­ставлена в табл. 2. Свая представляет собой стальную трубу диаметром 330 мм с заостренным нижним концом. Голова сваи была закрыта заглушкой (приварена крышка из листовой стали). Свая опускалась в предварительно про­буренную лидерную скважину диаметром 0.4 м, глубиной 3.3 м. Затем была за­бита в грунт ниже забоя скважины на глубину 7.3 м. После погружения сваи на требуемую глубину (10.6 м), заглушка на голове сваи была срезана и ее внутренняя полость была заполнена бетоном.

Свая была подвергнута контрольной забивке с подсчетом количества ударов на каждые 20 см погруже­ния (на последнем метре погружения - на каж­дые 10 см). Свая погружалась в предварительно пробуренную лидерную сква­жину диаметром 0.4 м, глубиной 3.3 м.

Таблица 2

Характеристика опытной сваи

Номер

Марка

Диаметр

Глубина

Глубина

сваи

сваи

лидерной

лидерной

забивки

Примечание

скважины,

скважины,

сваи,

м

м

м

№ 2

СМ 11-33

0.4

3.3

10.6

Опытная свая

На погружение сваи в грунт ниже забоя скважины с отметки 3.3 м до 10.6 м (мощность прорезанного слоя грунта - 7.3 м) был затрачен 321 удар дизель-молота. Отказ сваи в последнем залоге составил 20.0 мм.

Диаграмма распределения отказов сваи по участ­кам ствола погружаемой сваи 0.1 - 0.2 м представлена на рис. 1. Диаграмма распределения ударов дизель-молота и отказов сваи по участ­кам ствола свидетельствует о росте сопротивления грун­тов погружению сваи в интервале глубин 7.6 - 9.2 м. Увеличение количества ударов на единицу глубины погружения сваи (до 14 ударов на 0.2 м) в данном интервале обусловлено прохождением острия сваи через супесь твердую, подстилаемую суглинком твердым.

3.2. Испытание сваи статической нагрузкой

Испытание сваи статической нагрузкой проводи­лись в соответствии с требованиями ГОСТ 5686-78* (Сваи. Методы полевых испытаний). Испытание сваи статической вдавливающей нагрузкой выполнялось шестнадцатью ступенями нагрузки по схеме 1ґ100 кН + 15ґ50 кН. Суммарная нагрузка составила 850 кН.

Суммарная осадка сваи под максимальной нагруз­кой 850 кН составила 5.08 мм. График за­висимости осадки сваи от нагрузки (рис. 2), состоит из двух ветвей: а) загрузки; б) разгрузки. При разгрузке сваи выявлены значения составляющих ее осадки:

а) упругая - 4.36 мм;

б) остаточная - 0.72 мм.

График изменения во времени осадки сваи свидетельствует о том, что все ступени нагрузки относятся к сту­пеням затухающего деформирования основания сваи.

Нормативное значение предельного сопротивления сваиf u,nравно

В соответствии с п. 5.3 СНиП 2.02.03-85 несущая способ­ность основания сваи равна

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю

Таблица 3

Результаты испытания сваи статической вдавливающей нагрузкой

Рабочая

Максимальная

Суммарная

Несущая

Расчетная нагрузка,

Марка

длина

нагрузка

осадка

способность

допускаемая на

сваи

сваи,

приложенная к

сваи,

основания сваи,

сваю, Р ,

м

свае, кН

мм

f d, кН

кН

С 11-33

10.6

850

5.08

850

708.3

При испытании сваи приложенная к ней максимальная нагрузка 850 кН не являлась предельной. Приложить большее усилие при проведении испытании не представилось возможным из-за недостатка балласта на грузовой платформе.




Рис. 1. Диаграмма распределения отказов сваи




Рис. 2. Зависимость осадки сваи от вдавливающей нагрузки

Преимущества перед известными аналогами

Стоимость стальной сваи в 1.2 - 1.3 раза ниже, по сравнению с аналогичной по длине и объему забивной железобетонной призматической сваей квадратного поперечного сечения

Стадия освоения

Внедрено в производство

Результаты испытаний

Технология обеспечивает получение стабильных результатов

Технико-экономический эффект

Снижается стоимость свайных фундаментов Годовой экономический эффект составляет 92.5 тыс. руб.

Возможность передачи за рубеж

Возможна передача за рубеж

Дата поступления материала

20.09.2006

Инновации и люди

У павильонов Уральской выставки «ИННОВАЦИИ 2010» (г. Екатеринбург, 2010 г.)

Мероприятия на выставке "Инновации и инвестиции - 2008" (Югра, 2008 г.)

Открытие выставки "Малый бизнес. Инновации. Инвестиции" (г. Магнитогорск, 2007 г.)

Демонстрация разработок на выставке "Малый бизнес. Инновации. Инвестиции" (г. Магнитогорск, 2007 г.)