Определение несущей способности свай пробными нагрузками

Испытывать осевыми вдавливающими статическими нагрузками можно все виды готовых и набивных свай и свай-оболочек.

Нагрузки могут быть: ступенчато-возрастающие, т. е. увеличи­вающиеся ступнями от начала и до конца испытания; циклические, т. е. с последовательным чередованием приложения возрастающих ступеней нагрузки с разгрузкой до нуля.

Для проведения испытаний свай используют различные установ­ки. Раньше других начали применять установки с тарированным грузом. Такая установка состоит из платформы, устанавливаемой на голове сваи с помощью специального наголовника. Платформа имеет устройство, позволяющее закреплять ее на специальных опо­рах. Вес платформы и каждого элемента груза тарируют и помеча­ют краской. После того как платформа установлена, ее закрепляют на специальных опорах с помощью клиньев и укладывают первую ступень нагрузки; затем клинья удаляют и следят за вдавливанием сваи до стабилизации. После этого платформу снова расклинивают, и операцию повторяют.

Установка с гидравлическим домкратом и анкерными сваями значительно удобнее. Количество анкерных свай в установке наз­начают в зависимости от максимальной нагрузки, ожидаемой при испытании, величины предельного сопротивления анкерных свай вы­дергиванию и прочности их материала на растяжение.

Глубина забивки анкерных свай не должна превышать глубину забивки испытываемой сваи, а расстояние между осями анкерных и испытываемых свай — должно быть не меньше6d, где d — большая сторона или диаметр поперечного сечения испытываемой сваи.
Если испытывают сваи большого диаметра или сваи с уширен­ной пятой, расстояния в свету между анкерными и испытываемой сваями должно быть не менее 6d, где d — диаметр испытываемой сваи (и уширенной пяты) для соответствующих свай или лопасти (для винтовых свай).
Конструкция, служащая упором для домкрата, должна быть до­статочно жесткой. По ГОСТ 5686-69 прогиб такой конструкции до­пускается не более 1/250 ее расчетного пролета.

Для испытания свай применяют также установки с грузом, слу­жащим упором для гидравлического домкрата и комбинированные установки, в которых нагрузка создается как гидравлическим дом­кратом, так и тарированными грузами.

Нагрузку на испытываемую сваю следует передавать равномер­но, без толчков и ударов. Величину одной ступени нагрузки прини­мают равной 0,1 от предполагаемой несущей способности сваи; на­грузку доводят до величины, вызывающей осадку не менее 40 мм. В тех случаях, когда предельная осадка зданий и сооружений, для которых устраивается свайный фундамент, не должна превышать 150 мм, осадку испытываемой сваи от максимальной нагрузки мож­но ограничить 20 мм.

Наблюдение за перемещениями сваи под нагрузкой ведется спе­циальными приборами с точностью до 0,1 мм. Расчетную величину перемещения принимают как среднее арифметическое показаний двух приборов, устанавливаемых симметрично. Если это возможно, устанавливают и большее количество приборов. Предельно допу­стимые расхождения в показаниях двух приборов не должны превы­шать 50% при осадках менее 1 мм, 30% — при осадках от 1 до 5 мм и 20% — при осадках более 5 мм.

Для каждой ступени нагрузки делают несколько отсчетов по всем приборам. Первый отсчет берут тотчас же по приложении на­грузки, затем четыре отсчета с интервалами по 15 мин, два отсчета с интервалами по 30 мин и далее через каждый час до тех пор, пока разница в перемещениях за 2 ч наблюдений не будет превышать 0,1 мм. Выполнение такого условия называют условной стабилиза­цией. После ее наступления укладывают следующую степень нагрузки.

После достижения максимальной нагрузки сваю разгружают ступенями, равными удвоенным ступеням нагрузки. После снятия каждой ступени нагрузки сваю выдерживают в течение 1 ч в гли­нистых грунтах и 30 мин в песчаных. Наблюдения за приборами ве­дут соответственно через каждые 30 или 15 мин.

Все результаты наблюдений фиксируют в журналах пробного испытания сваи, после чего строят график зависимости осадки (пе­ремещения) от нагрузки и изменения осадки (перемеще­ния) во времени по ступеням нагрузки .
Такие графики позволяют определить величину нормативного сопротивления сваи Р_н. Для промышленных и гражданских зданий и сооружений значение Р_н находят по графику «Нагрузка — осад­ка» из условия, что соответствующая осадка составляет некото­рую долю от предельно допустимой осадки для данного здания или сооружения:

(2.13)

где: =0,1 — коэффициент перехода от предельной величины сред­ней осадки фундаментов здания или сооружения к осадке сваи, по­лученной в процессе испытания при условной стабилизации осадки 0,1 ммза 2 ч; S_пр.ср— предельная величина средней осадки фунда­мента проектируемого здания или сооружения.
Для мостовых опор за нормативное сопротивление сваи Р^н при­нимают нагрузку на одну ступень меньше нагрузки, при которой приращение осадки за одну ступень загружения (при общей вели­чине осадки более 40 мм) превышает в 5 раз и более приращение осадки, полученное за предшествующую степень загружения или нагрузку, вызывающую осадку не затухающую в течение суток и более, при общей величине осадки более 40 мм.
Несущую способность сваи определяют из выражения

(2.14)

Рис. 2.5. График испытания сваи ста­тической нагрузкой

Пример 2.3. На рис. 2.5 изобра­жен график зависимости перемещения сваи под статической нагрузкой. Тре­буется определить нормативное со­противление сваи.
Замечаем, что при приложении нагрузки 70 Т свая получила прира­щение перемещения 12 — 6 = 6 мм. При приложении нагрузки 77 Т приращение перемещения свай составило 45-12 = 33 мм, что более чем в 5 раз больше перемещения на предыдущей ступени нагрузки. Общая осадка сваи составила 45 мм, т. е. больше 40 мм. Следовательно,  по условиям определения нормативного сопротивления сваи для мостов за нормативную на­грузку может быть принято Р^н= 70 Т
По СНиП ІІ-Б-1-62* предель­ная осадка зданий с каркасом по пол­ной схеме не должна превышать 10 см. Следовательно, в этом случае нормативное сопротивление сваи в соответствии с выражением (2.13) оп­ределим так:

По графику 2.5 перемещению 10 мм соответствует давление 67,7 Т. Сле­довательно, для таких сооружений Р^н = 67,7 Т. Несущая способность (расчетное сопротивление) сваи получим, умножив Р^н на коэффициент однородности k = 0,8 и коэффициент условий работы m = 1.
В данном примере для мостов Р=0,8 x70=56 Т; для зданий с полным карка­сом Р = 0,8х67,7 = 54,16 Т.