Определение длины свай существующих зданий

Измерение длины и определение сплошности свай

Одним из наиболее востребованных направлений обследований в настоящее время является определение глубины погружения забивных железобетонных и изготовленных непосредственно в строительном котловане объекта буронабивных или буроинъекционных свай.

Нередкими для условий современной строительной практики являются следующие ситуации:

1. По какой-то причине строительство объекта приостановлено на стадии нулевого цикла. Часть оголовков свай (реже все) в пределах свайного поля обрублена, часть свай не добита до проектной глубины, часть находится под уже выполненными свайными ростверками, исполнительная документация по забивке свай отсутствует (утеряна, по какой-то причине не оформлялась или не передана Застройщику или Заказчику). После перерыва в строительстве предполагается изменить этажность, целевое назначение здания или другие его характеристики, в результате чего изменяются расчетные нагрузки на свайные фундаменты.

Задача №1. Требуется определить длину и сплошность одиночных свай, свай в пределах отдельных рядов или всего свайного поля (в том числе под выполненными ростверками) для уточнения вновь принимаемых проектных решений или корректировки существовавших.

2. Выполнение части буронабивных или буроинъекционных свай в пределах свайного поля осуществлено с нарушением технологии буровых или бетонных работ при заполнении скважин (перерывы в подаче бетона, недостаточное по времени и неравномерное по глубине вибрирование, бурение новой скважины вблизи скважины с установленным армокаркасом (или без него), но не заполненной бетоном и т.д.).

Задача №2. Требуется определить фактическую глубину (длину) буронабивной (буроинъекционной) сваи и сплошность бетона в ее теле.

3. Предполагается реконструкция (перепрофилирование) объекта путем надстройки дополнительными этажами (изменения нагрузки за счет перепрофилирования или перепланировки) или возведения пристроев к зданию (или сооружению), имеющему фундаменты в виде свайных ростверков или монолитных железобетонных плит на свайном поле, исполнительная и проектная документация по которым отсутствует.

Задача №3. Требуется определить длину железобетонных свай под ростверками.

4. Строительство свайного фундамента из забивных призматических железобетонных свай ведется в разных уровнях, происходит деформация (падение) разделяющей котлован шпунтовой стенки, приводящая к наклону нескольких рядов забитых вблизи нее свай с возможным их переломом.

Задача №4. Требуется проверка сплошности наклонившихся рядов свай.

При инженерном обследовании свайных полей и фундаментов нами уже более 6 лет успешно применяется измеритель длины свай «ИДС-1» (производства ООО «Логис»).

Прибор предназначен для определения длины свай и локализации дефектов (деформации профиля поперечного сечения сваи, трещин) в свае, определения глубины заложения подошвы фундамента, использования в качестве высокочастотной двухканальной сейсмической станции с независимым каналом синхронизации, использования в качестве сонара.

Метод измерения длины сваи прибором основан на измерении времени между интервалами возбуждения продольной волны в свае и прихода отраженной волны. Продольная волна излучается молотком. Длина вычисляется, исходя из измеренного интервала времени. При этом скорость продольной волны упругих колебаний в свае, считается известной (её можно рассчитать по формуле, измерить прибором, или откалибровать прибор по известной свае).

Отраженная продольная волна возникает в местах изменения механического импеданса (механический импеданс пропорционален скорости продольной волны в свае и площади поперечного сечения). Таким образом, если считать сваю однородной (скорость волны постоянной), то там, где происходит изменение профиля сваи, происходит отражение волны. И чем резче это изменение, тем больше коэффициент отражения волны и тем заметней отклик на экране.

Максимальная длина измерения прибором бетонных свай составляет 25-30 м, хотя наша практика показывает, что при определенных условиях возможно и измерение свай длиной до 36 метров (буронабивные сваи фундаментов цементного завода в пос. Комсомольский, Чамзинский район, Республика Мордовия) и даже более.

Согласно п.12.7.3. СП 45.13330.2012 «СНиП 3.02.01-87. Земляные сооружения, основания и фундаменты» в состав работ по выборочному контролю качества бетона свай включается контроль длины свай и оценка сплошности их стволов с использованием сейсмоакустических испытаний в количестве 20% общего числа свай на объекте.

Данный метод позволяет оперативно проводить проверку сплошности свай и определение их длины. Это обеспечит надежность основания капитальных зданий и их безаварийную эксплуатацию в любых по степени сложности грунтах.

Результаты измерений помогут определить фактическую глубину погружения свай Вашими подрядными и субподрядными организациями и соответствие выполненных ими работ проектной документации, а также несущую способность фундаментов зданий и сооружений и принять необходимые решения по корректировке проектной документации.

Измерение длины и определение сплошности буронабивной сваи

Обработанный график с определенной длиной сваи

ООО «Нижегородстройдиагностика» располагает наиболее опытными (не только в Нижегородской области, но и в России) специалистами, которые на протяжении многих лет успешно применяют данный прибор при инженерном обследовании свайных полей и фундаментов.

Ниже приведен перечень наиболее ярких примеров нашей работы в данном направлении обследований, как по Нижегородской области, так за ее пределами:

– инженерное обследование и оценка технического состояния строительных конструкций фундаментов печи пиролиза F-110 в связи с их реконструкцией (ОАО «Сибур-Нефтехим» в г. Кстово, 2004 г.);

– проверка длины и сплошности свай при укреплении склона Верхне-Волжской набережной буронабивными сваями (ЗАО «Нижегородспецгидрострой», г.Н.Новгород, 2005 г.);

– исследование свайного поля на участке строительства промышленного объекта (ООО «Пивоваренная компания «Волга», г. Н.Новгород, 2006 г.);

– определение шага и длины свай под обнаруженным свайным ростверком фундамента двухэтажного административно-бытового здания ООО «Леопард» по ул. Коминтерна с целью проведения реконструкции здания (ООО НПФ «Металлимпресс», г. Н.Новгород, 2004 г.)

– исследование свайного поля при строительстве офисно-медицинского центра на ул. Деловая в г.Н.Новгороде ( ООО «Технострой», 2009 г.);

– исследование свайных полей и свайных ростверков на участках строительства жилых домов в г.Н.Новгороде: на ул. Декабристов (ООО «Нижегородская строительная корпорация», 2004 г.), ул. Июльских дней (ЗАО «ТЕКС», 2011 г.), ул. Пролетарской (ОАО «ДСК-2», 2011 г.);

Определение длины свай

Измерение длины свай – процедура, которая необходима для оценки соответствия состояния свайного фундамента или его части условиям проекта.

Основное и безусловное требование к зданиям и сооружениям независимо от назначения – надежность.

Для обеспечения устойчивости и безопасности конструкций проводят ряд мероприятий – от геологических изысканий на месте будущего строительства и инженерных расчетов до контроля качества применяемых материалов и технологии строительства.

Нарушения, небрежность или неточность в одном из указанных аспектов приводят к тяжелым последствиям.

Крайне важно определить длину сваи, которая погружена в грунт, если данные о фактическом заглублении отсутствуют.

№ п/п	Наименование испытаний	Нормативный документ	Цена за ед. испытаний в руб.
Испытание свай.
1	Определение длины и сплошности свай сейсмоакустическим методом.	СП 45.13330.2012 СП 291.1325800.2017	5000

Причины для проверки длины и сплошности свай

Теоретический расчет длины сваи, обладающей необходимой несущей способностью с учетом веса здания или сооружения, производится в процессе разработки проекта. Инженеры-проектировщики крайне редко делают неверный расчет (практически никогда). Шансы допустить фатальную ошибку в процессе строительства на порядок больше. Проконтролировать и выяснить реальное положение дел со свайным фундаментом помогает измеритель длины свай. В некоторых случаях проверка необходима:

1. Строительство находится на стадии нулевого цикла. Исполнительной документации по обустройству свайного поля нет. При этом оголовки срублены или находятся под ростверками. Определить глубину фактического погружения в данном случае невозможно, даже если известна предусмотренная проектом длина свай по ГОСТ.
2. Существует подозрение на нарушение технологии обустройства буронабивных свай. Возможных технологических ошибок достаточно – от прерывания подачи бетонной смеси до некорректной виброусадки. В этом случае необходим контроль сплошности.
3. Планируется реконструкция существующего здания с увеличением нагрузки на грунт, а проектная либо исполнительная документация на свайный фундамент отсутствует. В этом случае невозможно выполнить расчет необходимого усиления несущей способности фундамента по причине отсутствия исходных данных.

Для изделий из категории готовых ЖБИ достаточно определения глубины погружения, в то время как для буронабивных вариантов также необходимо проводить испытание на сплошность.

Сейсмоакустический измеритель

Определение глубины погружения и состояния свай можно выполнять несколькими методами. Они обладают различными достоинствами, но одинаково применимы.

Лучшей считается проверка сплошности посредством УЗД. Использование данного метода необходимо предусматривать заранее, он требует обустройства специальных каналов в арматурном каркасе для движения датчиков.

В большинстве случаев проводится определение сплошности буронабивных вариантов методом сейсмоакустических измерений. Измеритель применяют для определения глубины погружения, но свойство звуковой волны частично отражаться при прохождении границ сред различной плотности помогает выявлять дефекты – полости и трещины. Таким образом, проверка целостности возможна в процессе измерения глубины погружения в грунт, что значительно проще и удобнее метода УЗД.

Контроль длины свай

Если необходимо определить глубину погружения свай, то строительная лаборатория «СтройЛаб-ЦЕНТР» поможет Вам в этом вопросе. Вы можете рассчитывать на: оперативное выполнение задачи; достоверные и объективные данные; доступные расценки на услуги. Работаем в Москве и МО, с разными типами свай, в том числе буронабивными. Испытательные мероприятия проводятся по ГОСТу.

Проверка глубины погружения конструкций в грунт проводится в соответствии с действующими нормативно-правовыми актами.

Специалисты нашей испытательной лаборатории имеют большой опыт в области обследования конструкций, испытания материалов и анализа полученных данных. Мы располагаем всем необходимым современным оборудованием для проведения подобных работ.

Получить консультацию по интересующему Вас вопросу можно позвонив по телефону: +7 (495) 979-03-48 (дежурный специалист).

Применение волновых методов для определения длины свай

Аннотация. В данной публикации рассматриваются способы решения инженерной задачи по определению длины свай различных конструкций. Предлагаемые способы построены на основе волновых методов – акустических и георадарных. Сочетание поверхностных и скважинных наблюдений позволяет решать данную инженерную задачу для свай различных конструкций. В практике проектно-изыскательских и строительных работ часто возникает задача, связанная с определением длины свай и свайных конструкций. Подобная ситуация возникает, в частности, при проведении контроля качества строительных работ и обследовании существующих сооружений. В тех случаях, когда применение методов вскрытия и буровых методов по техническим причинам невозможно, требуются дистанционные методы решения данной инженерной задачи.

Для решения задачи определения длины сваи преимущественно используются способы, основанные на применении волновых методов.

Проводимые наблюдения заключаются в изучении распространения акустических или электромагнитных колебаний в системе свая – грунт. В настоящее время в практике инженерных работ применяются следующие способы определения длины свай (рис. 1):

Способ, основанный на возбуждении и регистрации акустических волн на поверхности сваи и носящий название в зарубежной литературе « Sonic integrity testing », может применяться не только для определения длины сваи, но и для оценки прочностных характеристик сваи, наличия дефектов и т.п. Применение данного способа для определения длины сваи имеет целый ряд ограничений:

При соблюдении указанных требований длина сваи определяется по известной зависимости:

где V = Ö ( E / r ) стержневая скорость продольной волны в свае ( r – плотность материала сваи, Е – модуль Юнга); D t – интервальное время пробега отраженной от конца сваи волны.

Для случая, когда свая и вмещающий грунт могут быть описаны моделью однородной и изотропной среды, ошибка определения длины сваи данным способом зависит от точности измерения интервального времени пробега отраженной волны и ошибки определения стержневой скорости (рис. 2).

Однако на практике подобные условия практически не выполняются, и в результате возникают дополнительные ошибки, связанные с увеличением интервального времени пробега продольной волны при усложнении формы сваи, с наличием дополнительных отражений от неоднородностей в теле сваи и во вмещающем грунте, с низким значением амплитуды отраженной от конца сваи волны при интенсивном излучении в грунт. Таким образом, использование данного способа возможно для однородных свай, находящихся в достаточно простых грунтовых условиях. В соответствии с экспериментальными данными точность определения длины сваи этим методом оценивается в

10%. В ряде случаев точность и надежность определения длины сваи могут быть улучшены с помощью ряда методических приемов. В частности, повысить точность определения стержневой скорости можно в случае, когда известно положение во вмещающем грунте контрастных границ, отражения от которых фиксируются. Повышению точности и надежности интерпретации способствует также использование результатов численного моделирования [2].

В случае, когда свая имеет сильно выраженные волноводные свойства ( r _св V _св >> r _грунт V _грунт ), для определения длины сваи могут использоваться спектральные характеристики сигнала в свае. Когда известна скорость в бетоне, полученная, например, в результате ультразвуковых измерений, можно оценить глубину сваи. Определяя частоты резонансных максимумов низших мод. Из теории распространения продольных волн в тонких стержнях известно, что интервал следования резонансных максимумов примерно определяется следующим выражением:

где n = 1, 2, 3 …; l – длина сваи.

Максимумы, располагающиеся вне данной последовательности, могут быть обусловлены отражениями от неоднородностей в теле сваи или вблизи нее. Более подробное изложение возможностей данного способа приведено в работах [1, 3, 6].

В тех ситуациях, когда отраженный от конца сваи сигнал надежно не определяется, может быть использован второй способ – возбуждение акустических волн на поверхности сваи и регистрация проходящих волн в параллельно пробуренной скважине (рис. 3). Данный способ в зарубежной литературе получил название «параллельный метод» ( Parallel seismic method ) [7].

Проходящая волна, возбуждаемая в оголовке сваи, регистрируется в скважине в первых вступлениях. Положение точек на годографе первых вступлений может быть определено из выражений:

где S ₁ , S ₃ – путь, пройденный волной в свае; S ₂ , S ₄ – путь, пройденный волной в грунте; V ₁ – скорость волны в свае; V ₂ – скорость волны в грунте.

Скорости распространения акустической волны в свае и в грунте могут быть найдены по наклонам годографа первых вступлений. Глубина сваи может быть определена по координатам точки излома годографов. Область применения данного способа также ограничена целым рядом условий, в частности, контрастностью акустических жесткостей сваи и грунта, степенью их однородности, параллельностью оси скважины и оси сваи и т.п. Ошибки, возникающие при отклонении оси скважины от сваи, подробно рассмотрены в работе [7]. Использование при интерпретации синтетических сейсмограмм [8] и результатов численного решения динамической задачи [9] может в ряде случаев обеспечить более точное решение задачи. Точность определения длины сваи «параллельным» методом оценивается в 5%.

Следующий способ [3] основан на свойствах волн, распространяющихся вдоль направляющей системы – возбуждение и регистрация «направляемых» акустических волн в параллельно пробуренной скважине. «Направляемые» волны, распространяясь вдоль направляющей системы, испытывают отражения от неоднородностей, встречающихся на пути их следования. Для решения задачи определению длины сваи могут применяться наблюдения гидроволн, распространяющихся вдоль водонаполненной сваи и возбуждаемых электроискровым источником. Измерения могут проводиться по двум методикам:

Гидроволны, имеющие длину 1,0 – 2,0 м, в пределах данных расстояний реагируют на присутствие различных неоднородностей с образованием отраженных гидроволн. В частности, наблюдается отражение от конца сваи гидроволны, распространяющейся вдоль скважины, расположенной параллельно свае (рис. 4).

Преимуществом данного способа является то, что в этом случае можно снять условия постоянства скорости в свае и во вмещающем грунте. Точность определения длины сваи обеспечивается в основном точностью оценки геометрии расположения источника и приемника относительно сваи.

Акустические методы могут быть применены не только для определения длины железобетонных свай, но и бетонных, каменных и металлических линейно протяженных конструкций, значительно отличающихся по своим свойствам от вмещающего грунта (рис. 5).

Приведенный пример показывает, что при высокой контрастности акустических жесткостей грунта и металлической конструкции имеется возможность определения длины сваи как по интервальному времени пробега отраженной волны, так и по амплитудному спектру сигнала.

Методы, основанные на возбуждении и регистрации электромагнитных волн мегагерцового диапазона (георадарные методы), также относятся к волновым методам и могут быть применены для решения задачи определения длины свай. Особенности, отличающие их от акустических методов, определяются в основном способом возбуждения и регистрации электромагнитных волн. В соответствии с приведенной выше классификацией способов измерения длины свай к поверхностным методам могут быть отнесены следующие два способа: (антенной георадара [4] и способ импульсной рефлектометрии [5]) возбуждение и регистрация на поверхности сваи электромагнитных волн и возбуждение и регистрация электромагнитных волн в параллельно пробуренной скважине.

При прохождении антенны георадара вблизи оголовка сваи возникают условия образования «направляемой» волны, распространяющейся вдоль сваи (рис. 6).

Интерпретация материалов, получаемых данным способом, к сожалению, пока недостаточно отработана, и данный способ довольно редко применяется на практике.

Использование способа импульсной рефлектометрии основано на аппаратуре и методики, используемых для поиска обрывов в кабельных линиях. Железобетонную сваю можно рассматривать как приближенную модель коаксиальной линии: арматура – внутренний проводник, бетон – изолятор, грунт – внешний изолятор.

Д ля проведения измерений может использоваться рефлектометр, применяемый для диагностики кабельных линий (рис. 7).

Импульсный метод определения глубины погружения свай применим:

По аналогии с акустическими методами могут быть проведены измерения при расположении источника на свае и наблюдении в параллельной скважине. Однако подобный способ с использованием электромагнитных волн на практике не применяется.

При проведении георадарных наблюдений в параллельно пробуренной скважине длина сваи определяется по наблюдению отражений от сваи и дифракции на конце сваи (рис. 8).

Использование комплекса акустических и электромагнитных методов в сочетании с наземной и скважинной техникой измерений позволяет повысить надежность и точность решения задачи определения длины сваи.

1. Капустин В.В. , 2008, Применение сейсмических и акустических технологий при исследовании состояния подземных строительных конструкций: Технологии сейсморазведки, 1, 901-99.
2. Капустин В.В. , 2008, Методика изучения особенностей распространения акустических волн в бетонных сваях с использованием методов численного моделирования: Вестн. Московского университета, Сер. 4, Геология, 3, 65-70.
3. Капустин В.В. , 2008, Акустические методы контроля качества свайных фундаментных конструкций: Разведка и охрана недр, 12.
4. Старовойтов А.В. , 2008, Интерпретация георадиолокационных данных: М., изд-во Московского университета.
5. Технические рекомендации по определению глубины погружения свай в грунт импульсным методом : М., 1999.
6. Черняков А.В., Богомолова О.В., Капустин В.В., Владов М.Л., Калинин В.В. , 2008, Контроль качества геотехнических конструкций, созданных методом струйной цементации: Технологии сейсморазведки, 3, 97-103.
7. Niederleithinger E., Taffe A. & Fechner T., 2005, Improved Parallel Seismic Technique for Foundation Assessment: SAGEEP 2005, Extended Abstracts: Atlanta, USA.
8. Niederleithinger E. , 2008, Numerical simulation of low strain dynamic pile tests. Proceedings of Stresswave: Lisbon.
9. Schubert F., Kohler B. & Pfeiffer A. , 2001, Time Domain Modeling of Axisymmetric Wave Propagation in Isotropic Elastic Media with CEFIT – Cylindrical Elastodynamic Finite Integration Technique: Journal of Computational Acoustics, Vol. 9, No3, 1127 – 1146.

Определение длины висячей сваи по критерию несущей способности грунта Текст научной статьи по специальности « Строительство и архитектура»

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Уткин В.С.

Рассмотрена работа висячей сваи в грунте основания фундамента при действии на нее сжимающей силы различного значения. Показано при каких условиях возникают на поверхности сваи силы трения (или трения-сцепления в зависимости от вида поверхности сваи). Приведены варианты работы сваи в грунте при различных значениях сжимающей сваю силы. Представлено описание испытания пробной сваи и ее работы при сжатии в грунте основания фундамента. Определение длины сваи при заданной эксплуатационной нагрузке осуществляется по значению коэффициента запаса по несущей способности по грунту висячей сваи и соответствующего ему значения предельной нагрузки на сваю, определяемую по результатам испытаний пробной сваи. Использование новых предложенных методов расчета сваи несущей способности по грунту повысит безопасность оснований и фундаментов и конструкций в целом, а в некоторых случаях приведет к экономическому эффекту по сравнению с существующим методом расчета по своду правил СП 24.13330.2011.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Уткин В.С.

DETERMINATION OF THE LENGTH OF VISIBLE PILE ON THE CRITERION OF THE CARRIAGE OF THE CARRIED CAPACITY

The work of the pendant pile in the soil of the basement under the action of a compressive force of different values is cons >operational load is based on the value of the margin factor for the bearing capacity on the ground of the pendant pile and the corresponding value of the maximum load on the pile, determined from the test pile test. The use of new proposed methods for calculating the pile load-bearing capacity on the ground will increase the safety of foundations and foundations and structures in general, and in some cases will lead to an economic effect compared to the existing method of calculation under the code of rules SP 24.13330.2011.

Текст научной работы на тему «Определение длины висячей сваи по критерию несущей способности грунта»

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ВИСЯЧЕЙ СВАИ ПО КРИТЕРИЮ НЕСУЩЕЙ

Уткин В.С., д.т.н.,профессор ФГБОУ ВО«Вологодский государственный университет», заслуженный работник Высшей Школы РФ

Рассмотрена работа висячей сваи в грунте основания фундамента при действии на нее сжимающей силы различного значения. Показано при каких условиях возникают на поверхности сваи силы трения (или трения-сцепления в зависимости от вида поверхности сваи). Приведены варианты работы сваи в грунте при различных значениях сжимающей сваю силы. Представлено описание испытания пробной сваи и ее работы при сжатии в грунте основания фундамента. Определение длины сваи при заданной эксплуатационной нагрузке осуществляется по значению коэффициента запаса по несущей способности по грунту висячей сваи и соответствующего ему значения предельной нагрузки на сваю, определяемую по результатам испытаний пробной сваи. Использование новых предложенных методов расчета сваи несущей способности по грунту повысит безопасность оснований и фундаментов и конструкций в целом, а в некоторых случаях приведет к экономическому эффекту по сравнению с существующим методом расчета по своду правил СП 24.13330.2011.

Ключевые слова: висячая свая, боковые силы, сжатие, деформации, эксплуатационная нагрузка, предельная нагрузка, коэффициент запаса, рабочая длина сваи.

DETERMINATION OF THE LENGTH OF VISIBLE PILE ON THE CRITERION OF THE CARRIAGE OF THE CARRIED CAPACITY

Utkin V., Doctor of Techniques, professor, FSEI HE«Vologda State University», Honored Worker of the Higher School of Russia

The work of the pendant pile in the soil of the basement under the action of a compressive force of different values is considered. It is shown under what conditions arise on the surface of the pile the frictional forces (or friction-adhesion, depending on the type of the surface of the pile). The variants of the pile work in the soil are given for different values of the compressive force pile. A description is given of the test pile test and its operation when compressing in the soil of the basement foundation. Determination of the length of the pile at a given operational load is based on the value of the margin factor for the bearing capacity on the ground of the pendant pile and the corresponding value of the maximum load on the pile, determined from the test pile test. The use of new proposed methods for calculating the pile load-bearing capacity on the ground will increase the safety of foundations and foundations and structures in general, and in some cases will lead to an economic effect compared to the existing method of calculation under the code of rules SP 24.13330.2011.

Keywords: pendant pile, lateral forces, compression, deformations, operational load, ultimate load, safety factor, working length of the pile.

В соответствии с Законом РФ №384-Ф3 «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» 2009 г. устанавливается требование обеспечения механической безопасности зданий и сооружений в процессе проектирования, строительства и эксплуатации. Для реализации этого требования разработаны нормативные документы в виде Сводов Правил, СНиПов и т.д. В частности, для расчетов свай используется свод правил СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» (в дальнейшем обозначено СП). По этому СП несущая способность свай по несущей способности грунта определяется по формуле:

¥а = у с (у сяВА + и £^у

где К – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи; /-расчетное сопротивление ¡-го слоя толщинойй.грунта основания по боковой поверхности сваи. Значения других параметров можно найти в СП. Эксплуатационная нагрузка ¥ на сваю определяется расчетом (по сбору нагрузок с измерениями плотностей и объемов, взвешиванием и т.д.). Выражение (1) к расчетам висячих свай нашло использование в работах [1-4].

Безопасная работа свайного основания фундамента характеризуется математической моделью предельного состояния вида:

Рэк Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

грунта строить ее модель в виде эпюры деформаций °• высотой к, как показано на рис.1. Для этого на пробной свае наклеиваются тен-зорезисторы или другие средства измерения деформаций (рабочие тензорезисторы вдоль сваи, компенсационные поперек сваи) через 0,4 – 0,6 м с выводом проводов на верх сваи к тензостанции. Для железобетонных свай провода и тензорезисторы размещать в штра-беот повреждений при погружении свай в грунт. В металлических сваях закрывать их эпоксидной смолой. После погружения сваи в грунт и выдержке измеряется омическое сопротивление Яд рабочих тензорезисторов до нагрузки ¥к, а затем после нагрузки сваи силой ¥эк на всех уровнях расположения тензорезисторов. По фор-

определяются деформации материала сваи по ее

длине и через полученные точки ‘ строится кривая – модель эпюры £ • £ •

сил /в виде эпюры 1 по точкам – значениям 1 с экстраполяцией ее до нуля в нижней половине сваи с определением длиныкэпюры /, как показано на рис.1. Возможен и другой вид эксперимента. После этого нагрузка на сваю¥повышается ступенями с возрастанием Л-длины эпюры/ Если будет известен коэффициент запаса по не-

сущей способности сваи “р Эк, то из “р ж можно

определить значение длины сваиЪ по длине эпюры /, значение которой будет определяться нагрузкой ¥р в результате испытания сваи возвращающей нагрузкой F>F , как показано на рис.2. При необходимости эксперимент проводится со второй сваей, если первая окажется недостаточной по длине.

По рис.2 нижний участок сваи длиной (Н-к) не работает (лишний),поэтому при Fпр=kFэкдлина сваи в основании фундамента принимается равной к.

Возможен вариант, в котором эпюра /•заканчивается не нулевым значением, а так как показано на рис.3.

Рис.3. Расчетная схема сваи при (Н-к).

В этом варианте работы пробной сваи значениеFпр находят по результатам испытаний сваи, при которых омическое сопротивлениеИ^тензорезисторов не равно нулю даже в конце сваи и напряжение грунта на конце сваи достигает расчетного сопротивления^ которое войдет в значение Fпр по результатам испытаний сваи. Если окажется значение коэффициента запаса = Fпр/Fэк недостаточным, то длину сваи необходимо увеличивать и испытывать новую пробную сваю по рассмотренной выше методике.

1. Рассмотрен новый подход к описанию работы висячей сваи в грунте при центральном сжатии.

2. Предложен метод определения рабочей части сваи по результатам испытаний пробной сваи.

3. Мерой безопасности сваи используется коэффициент запаса по несущей способности сваи по грунту.

4. Использование предложенногометода расчета сваи по несущей способности по грунту может привести к экономическому эффекту и более достоверному значению безопасности свай и, следовательно, свайных фундаментов и надфундаментных конструкций.

Рис.2. Значение предельной нагрузки¥пр, соответствующее заданному коэффициенту запаса «К» и определение к.

1. Соколов Н.С., Рябинов В.М. Особенности устройства и расчета буроинъекционных свай с многоместными уширениями // Геотехника, 2016. – №3. – С. 60 – 65.

2. Метелюк Н.С., Шишко Г.Ф., Соловьева А.Б. и др. Сваи и свайные фундаменты / Изд-во К.:Будивельник, 1977. – 256 с.

3. Соколов Н.С., Рябинов В.М. Об одном методе расчета несущей способности буроинъекционных свай и ЭРТ // Основания, фундаменты и механика грунтов, 2015. – №1. – С. 10-13.

4. Димов Л.А., Димов И.Л. Несущая способность свай в глинистых грунтах по результатам расчетов и полевых испытаний // Основания, фундаменты и механика грунтов, 2006. – №3. – С. 26-29.

5. Цитович Н.А. Механика грунтов (краткий курс): Учеб. для вузов. – 3-е изд., доп. – М.: Высшая школа, 1979. – 272 с

Инструкция по расчету количества свай для свайно-винтового фундамента

Как правило, специалисты начинают проектирование свайно-винтового фундамента из расчета количества свай, выбора их параметров и размещения на схеме с наружной и внутренней стороны дома. Также для гарантии качественной работы необходимо тщательно размерить расстояние между сваями. Весь этот процесс можно выполнить самостоятельно, тем более что существует упрощенный расчет основы с применением свай.

Способы расчета

Основными элементами данного типа основы являются винтовые сваи из металла, длина и диаметр которых могут отличаться в зависимости от технологических требований и предполагаемой нагрузки, которую они должны будут выдержать. В специализированных компаниях и проектных бюро можно заказать профессиональный сложный расчет свайно-винтовой основы, в который будут внесены различные параметры и особенности конструкции, а также учтена несущая способность почвы на участке, отведенном под постройку будущего дома. Мы же предлагаем воспользоваться упрощенным вариантом и провести расчет винтовых свай, опираясь на практический опыт устройства подобных сооружений.

Варианты ростверков для винтовых свай

Определение диаметра опор

Винтовые сваи, которые применяются при монтаже фундамента под жилые и хозяйственные постройки, имеют диаметр 57, 76, 89 и 108 мм. Этот параметр подбирается в зависимости от того, какой вес будет иметь готовое сооружение:

• 57 мм – используют для строительства самых простых и легких конструкций (заборы и ограды из сетки рабицы);
• 76 мм – выбирают в качестве основы под легковесные хозяйственные постройки или заборы из дерева или профнастила. Несущая способность таких элементов не превышает 3000 кг;
• 89 мм – применяют там, где несущая нагрузка не будет превышать 5000 кг. Это отличное решение для возведения одноэтажного здания (каркасного или щитового), бань, летних кухонь, сараев и массивных заборов;
• 108 мм – фундаментируют площадку под строительство дома из пеноблоков, деревянного бруса, каркаса (1-2 этажа) с небольшим весом. Несущая способность винтовых свай такого диаметра достигает 7000 кг.

Диаметр элементов зависит от веса постройки

Факторы, влияющие на длину опор

От правильного определения длины свай зависит крепость будущей конструкции, и если эти важные элементы фундамента окажутся короткими, дом может просесть под своей тяжестью после его введения в эксплуатацию. Длина свай определяется с учетом анализа грунта и ландшафта, а именно:

1. Плотность почвы.
2. Перепад высоты между разными точками участка.

Плотность грунта

Анализ грунта лучше всего проводить на основании геологических исследований местности. Если исследования характеристики грунтов не проводились на данной территории, то можно воспользоваться упрощенным методом выяснения его плотности.

Итак, нужно выкопать неглубокую канаву (до 1 м) в нижней точке участка. Если на такой глубине залегания вы увидите глинистую массу или песок, то выбор лучше сделать в пользу свай, длина которых достигает 2,5 м. В том случае если вы обнаружите породы с низкой плотностью (торф), плывун или грунтовые воды, придется продолжить углубление до тех пор, пока не дойдете до твердых пород. Здесь устанавливаются сваи, длина которых равна длине бура.

Перед вами таблица плотности и несущей способности различных почв.

Вид грунта	Плотный грунт	Грунт средней плотности
Песок (крупная фракция)	6	5
Песок (средняя фракция)	5	4
Супесь (в сухом виде)	3	2.5
Супесь пластичная (влажная)	2.5	2
Песок (мелкая фракция)	4	3
Песок влажный (мелкая фракция)	3	2
Глина	6	2.5
Глина влажная	4	1
Суглинок	3	2
Суглинок влажный	3	1

Перепад между высотами участка

Как говорилось ранее, чтобы не ошибиться со сваями и правильно рассчитать их длину, необходимо определить разницу высоты разных точек участка. Если вы убедились в том, что такой перепад существует и, согласно плотности почвы, подходят сваи длиной 2,5 м, то их необходимо монтировать в самом верхнем ряду.

Те опоры, которые будут фиксироваться в низинах, должны быть длиннее на разницу высоты между точками их установки. Разницу вычисляют при помощи водяного уровня или нивелира с применением отвеса и рулетки. При существенном перепаде высот (более 0,5 м) рекомендуется прибавить 50 см к полученной длине свай для фундамента, так как в самых низких местах может не доставать до 20 см их высоты.

Учет разницы высоты

Методика расчета

Расчет количества винтовых свай выполняют с учетом габаритов и веса дома, который будет установлен на фундамент. Как правило, расстояние между сваями может составлять:

• до 2 м, если будет возводиться строение из газобетонных и пенобетонных блоков или плит;
• до 3 м, если запланировано строительство деревянного дома из бруса, бревна и т.д.;
• до 2,5 м – также выбирают для деревянных конструкций. Еще с такими сваями работают в регионах, где наблюдается большая ветровая нагрузка;
• до 3,5 м – под строительство легковесных заборов и оград.

Строительство дома из бруса

Чтобы правильно определить количество опор для свайно-винтового фундамента, следует провести следующие операции:

• составить проект будущей основы или первого уровня постройки;
• расположить винтовые опоры на каждом углу будущего здания;
• установить сваи там, где будут пересекаться несущие перегородки дома;
• между расположенными сваями теперь необходимо установить дополнительные сваи по периметру несущих стен с тем условием, чтобы расстояние от одного до другого элемента не превышало того, что было зафиксировано ранее (учитывая вес и вид постройки);
• оставшееся пространство для фундамента заполняется сваями так, чтобы между соседними опорами расстояние не превышало указанного в расчетах (2 – 3 м);
• там, где будет установлена печь или каминный очаг, предусмотрите не менее пары винтовых опор, опять-таки, учитывая размер отопительной конструкции, иначе не избежать критической нагрузки на фундамент;
• на тот случай, если будет обустроена терраса или любая другая пристройка, места фиксации опорных элементов обозначаются по ранее оговоренному принципу, учитывая оптимальное расстояние шага;
• теперь, когда расстояние между сваями определено, остается подсчитать все винтовые опоры, нанесенные на план-схему.

Рассчитываем ростверк

Свайная основа может быть сконструирована из одних опор, по которым укладывают нижнюю обвязку строения.

Чтобы нагрузка на опоры от веса строения была распределена более равномерно, прибегают к изготовлению ростверка.

Ростверком называют балку или железобетонную плиту, по горизонтали соединяющую верхушки каждого винтового элемента. Свайно-ростверковые основы одинаково хорошо подходят для строительства деревянных и пеноблочных зданий. Ленточный ростверк может быть монолитным или сборным, главное, чтобы он был вылит из бетона, марка которого не ниже 150.

Чтобы ростверк был грамотно сооружен и создал прочную связку между винтовыми элементами, нужно правильно рассчитать его габариты. Существует ряд специальных расчетов, мы же ограничимся минимальными размерами связующей ленты:

Фундамент с железобетонным ростверком

1. Высота – 30 см.
2. Ширина – 40 см.

Чтобы придать ростверку необходимую жесткость, его нужно усилить продольной и поперечной арматурой (в диаметре 10-12 мм). Прутья соединяются при помощи проволоки по принципу армопояса. Расстояние от арматуры до края ростверка должно составлять не менее 2,5 см, чтобы металлические прутья полностью загерметизировались бетонным раствором и не подвергались коррозийным процессам.

Соединение ростверка с опорами может быть жестким, когда его арматура связывается с прутьями свай, или свободным, когда ростверк без дополнительной подвязки лежит на опорах фундамента. В обоих случаях нагрузка между сваями распределяется равномерно.

Сваи, их длина и применение в строительстве

Длина свай, применяемых в строительстве различна. Выбор сваи необходимой длины зависит от геологического состояния грунтов на участке и обязательно оговаривается в проекте фундамента (строения) на основании соответствующих исследований и проектной нагрузки.

В некоторых случаях необходимую глубину погружения и, соответственно, длину свай определяют пробной забивкой, так же проведением и статического и динамического испытания свай.

Наша компания проводит такие испытания, причем цены на них не низкие, но данные работы себя полностью оправдывают.

Сваи: длина промышленных свай

Выпускаются готовые забивные сваи, длина которых колеблется от 3-х до 16-ти метров . В отдельных случаях, возможно изготовление и более длинных свай. Однако если есть необходимость осуществить глубокое погружения свай – чаще применяют составные сваи.

По способу взаимодействия с грунтом, сваи разделяют на:

• Сваи-стойки, которые опираются на плотный грунт или скальное основание, достигая проектной глубины.

• Висячие сваи – те, которые способны нести проектную нагрузку за счет сил бокового трения.

Также сваи могут отличаться по способу погружения в грунт:

• Забивка – наиболее распространенный и технологически отработанный способ погружения свай.
• Вдавливание – наиболее безопасный для соседних построек, но и весьма дорогой способ погружения, связанный с применением дорогостоящей техники.
• Вибропогружение – также требует специфического и часто дорогого оборудования – вибропогружателей.
• Завинчивание – применим только для винтовых свай.
• Комбинированные – сочетающие разные способы из перечисленных выше.

Смотрите так же:

Забивные сваи: длина и материал

Изготавливают сваи их различных материалов:

• Железобетонные сваи – самый распространенный вид свай.

• Стальные сваи – как правило, винтовые.

• Бетонные сваи

• Деревянные – многие свайные сооружения в Санкт-Петербурге еще со времен Петра до сих пор стоят на деревянных сваях.

• Грунтовые и комбинированные сваи встречаются редко.

Сваи, погружаемые забивным способом, как правило, не превышают 16 метров. Забивные сваи, длина которых больше – чаще всего погружаются с использованием комплексных методов и в большинстве случаев – составные.

Консультации по сваям

Наши специалисты всегда готовы дать квалифицированную консультацию по сваям: их длине, способам погружения, особенностям свай из различных материалов и их стоимости.

В ряде случаев мы готовы выехать для таких консультаций на Ваш участок.

Обращайтесь – мы решаем любые вопросы, связанные с применением свай в строительстве Вашего объекта.

Полезные материалы

Буроопускные сваи

Буроопускные сваи погружаются в скважину, диаметр которой превышает идентичные параметры самой конструкции, а оставшийся зазор заполняется раствором.

Железобетонные сваи, виды

В строительстве используются различные конструкции из бетона: плиты, балки и многое другое, но особого внимания заслуживают различные разновидности железобетонных свай.

Грунтоцементные сваи, технология

Технология грунтоцементных свай представляет собой создание мощных подземных колонн путем смешивания цементного молока и грунта в месте расположения будущей сваи.