Отказ сваи: расчет, состояние ложного отаза

Оглавление

Обзор технологии погружения забивных опор

Технология погружения опоры в грунт зависит от стойкости оголовка сваи, а также от ее длины и габаритов поперечного сечения.

И в большинстве случаев работы по забивке свай основаны на следующих технологических приемах:

Погружение под действием динамической нагрузки (удара). В данном случае погружающее опор в грунт усилие передает на оголовок сваи особый инструмент – копр или молот.
Погружение в грунт под действием статической нагрузки (вдавливания). В этом случае погружающее усилие генерируется прессом вдавливающим опору в почву.
Погружение в грунт под действием статической нагрузки, расшатывающей и продавливающей опору (вибровдавливание). В этом случае опора движется и в продольном и в поперечном направлении под действием усилия, генерируемого особым инструментом — вибровдавливателем. Причем использование вибровдавливателя позволяет уменьшить усилие, погружающее опору.
Погружение опоры методом забивания или вдавливания в предварительно высверленную (лидерную) скважину. В этом случае можно использовать и копр и пресс.

Словом, приемов погружения, упоминаемых в СНИП на забивку свай, достаточно много и каждая технология обладает своими достоинствами и недостатками. И поскольку нас интересует именно забивка опор, то далее по тексту мы рассмотрим лишь технологию погружение ударом.

Погружение ударом: обзор процесса

Заглубление опоры в грунт под действием ударной нагрузки практикуется на строительных площадках, удаленных от жилых кварталов. Ведь эту «нагрузку» генерирует многотонный (масса от 2 000 до 12 000 килограмм) молот для забивки свай, падающий на оголовок сваи со значительной высоты.

Причем сам молот, а точнее его боек, монтируется (на правах насадки) на гусеничный кран или экскаватор тросового или гидравлического типа.

Энергия (нагрузка) транслируемая молотом на оголовок сваи высчитывается по формуле:

Е= 0,4Qh

Под Q в этом случае понимают массу «бойка» молота, а под h – высоту подъема бойка перед падением на оголовок.

Таким образом, чем массивнее молот и выше высота его подъема, тем больше энергия, которую генерирует машина для забивки свай.

Технологическая карта на забивку свай

Сам процесс забивки опоры ударом выглядит следующим образом:

На стройплощадку завозят базовую технику – кран или экскаватор. После чего к стреле аппарата крепят насадку с молотом. Впрочем, копр может быть и самостоятельным устройством с самоходным шасси.
После настройки копра сваю подтягивают в рабочую зону тросами, укладывая оголовок опоры в направляющий короб копра.
После позиционирования сваи, в процессе которого определяется угол наклона опоры относительно нулевого уровня грунта, начинают процесс забивки, поднимая и сбрасывая боек молота с определенной высоты. Причем вначале эта высота еще небольшая, поскольку первые удары должны погрузить сваю на малую глубину, на которой еще можно контролировать положение сваи относительно нулевой уровни грунта с помощью растяжек.
После частичного погружения сваи и окончательной сверки положения опоры можно приступать к «залогам» — серии из 10 ударов максимальной силы. В этом случае молот поднимают на максимальную высоту и сбрасывают на оголовок сваи. После каждой серии «залогов» положение сваи контролируется гидроуровнем. И максимальное отклонение опоры от перпендикуляра не должно превышать одного градуса. В противном случае свая изымается из грунта и все начинается сначала.

Ударная забивка сваи завершается только после достижения особого состояния – отказа опоры, который препятствует дальнейшему погружению сваи в грунт.

Достоинства и недостатки «ударного» погружения

Основное достоинство ударного погружения – это высокая скорость заглубление опоры в грунт. Действительно мощные молоты вбивают сваю за считанные минуты, проталкивая опоры в почву с весьма приличной скоростью (от 0,7-1 м/мин до 5 м/мин).

И если с первым отрицательным качеством можно справиться, срубив разрушенную часть опоры, то второй недостаток – неустраним. К тому же, копры для забивки свай генерируют достаточно сильную вибрацию в грунте. Поэтому ударную забивку следует практиковать подальше от уже построенных фундаментов или инженерных коммуникаций.

Залог сваи

Поскольку на практике невозможно получать результат после каждого удара, для расчета применяется так называемый залог свай. Суть этого принципа заключается в следующем: измерения производятся после определённого числа ударов, а полученное значение потом делится на их количество.

Измерение залога сваи зависит от типа сваебойного механизма. Если он оснащен дизельным молотом одиночного типа, то измерения можно производить после 10 ударов.

При применении гидромолота лучше опираться не на количество ударов, а на время работы механизма. Расчетный период чаще устанавливается в минуту. Затем требуется узнать, сколько ударов произвел гидромолот за отведенное время, а после разделить полученную глубину сваи при забивке на число ударов.

В современном строительстве сваи можно не только вбивать, но и вдавливать. Для этого используются специальные механизмы. Так как гидромолот не приспособлен наносить удары по свае, залог также рассчитывается исходя из времени его работы. С таким устройством работы выполняются в несколько приёмов. Первое движение агрегата – надавливание на опорный элемент фундамента. После достижения определенной глубины начинается возврат подвижной части на исходную точку.

Процесс забивки ж/б свай – этапы

Если рассматривать полный процесс погружения свай, то его можно описать несколькими последовательными этапами:

доставка. Железобетонные сваи достаточно тяжелые изделия, которые нужно привезти, выгрузить и расположить на строительном участке так, чтобы минимизировать их перемещения в процессе забивки;
разработка плана работ. С учетом места расположения сваи и проекта работы, разрабатывается маршрут движения копера и молота по участку;
подготовка участка. В частности: вывоз мусора, удаление деревьев, выравнивание (если предполагается) и т.п. В некоторых случаях перед установкой свай выполняется рытье котлована;
разметка места установки свай;
нанесение разметки на сваю. Разметка наносится яркой краской с шагом в 1000 мм. Наличие меток позволяет контролировать степень и скорость заглубления сваи в почву;
настройка оборудования;
забивка свай выбранной технологией.

Примечание. В ходе монтажа каждой сваи выполняется контроль уровня ее отклонения от вертикальной оси. Допустимые отклонения содержатся в документе («Контроль качества возведения фундаментов из забивных и буронабивных свай»).

Что это за величина?

Схема заглубления сваи

Отказ сваи в строительстве – это величина, которая показывает, насколько углублена конструкция. При этом её нижнее основание должно упираться в прочные глубинные грунты, которые обладают высокой плотностью. Отказ сваи это мера, суть которой заключается в размере частичного углубления устройства после единичного удара молота. Существует специальный прибор, который позволяет измерять данную величину – прогибомер. Его погрешность составляет одну десятую миллиметра. Рассматривают два вида отказа – по проекту и по факту. Проектный рассчитывается с помощью формул на основании строительных норм при проектировании фундамента.

Проектный отказ сваи определяется с учётом характеристики грунтов, свай и техники, которая используется для забивки конструкции. Погружение железобетонного столба считается выполненным тогда, когда отказы по проекту и по факту совпали.

Проектный отказ сваи — это страшно для постройки или нет?

В современном мире новых технологий при выполнении строительных работ акцент делается на экономичности.

Одной из таких новинок является свайный фундамент. При его монтаже одним из главных факторов является расчёт и отказ сваи.

Что это за величина?

Залог в свайном фундаменте

На практике определить величину продвижения столба после единичного удара молота невозможно, поэтому при расчёте этой величины применяют такое понятие, как залог сваи. Залог – это определённое количество ударов механизма, с помощью которого производят забивку. Или промежуток времени, в течение которого работает механизм.

Процесс забивания сваи

Залог зависит от используемого оборудования:

Если используется дизельный молот одиночного действия, то серия залога состоит из десяти ударов. Если используется механизм двойного действия (гидромолот), то залог рассчитывается за одну минуту работы техники.

После того как произведено количество ударов равное залогу измеряют глубину погружения. Если механизм работает по времени, то необходимо сосчитать количество ударов за это время. Разделив длину погружения на количество ударов, получим среднюю величину углубления свайного столба за один удар. Полученный результат сверяется с проектным отказом. При их совпадении завершается работа. Но очень часто бывает так, что фактически погружение почти прекратилось, а отказ сваи отличается от проектных данных. Причиной этого может быть:

Нижняя часть конструкции попала на твёрдый пласт почвы, который создаёт сопротивление при ударных нагрузках. Произошёл отток воды от грунтов, которые контактируют с основанием свайного столба. Уменьшилась влажность почвы, следовательно, увеличилась сила трения о ствол.

Решить проблему можно временным прекращением работ на 5–7 суток. За это время почва ослабевает и следует завершить механизм забивки до получения нужного результата.

Ложный отказ сваи

Во время погружения конструкции происходит уплотнение почвы по причине выдавливания свайным столбом определённого её объёма. Поэтому показатели сразу после завершения работ могут быть неточными для определения прочности конструкции. Этот показатель называют ложным отказом. Особенно это касается глинистых и песчаных грунтов. Посмотрите видео, как забивают сваи специализированным оборудованием.

После некоторого перерыва в работе грунты, соприкасающиеся с основанием свайного столба, восстанавливают свою первоначальную структуру. Показатели, снятые после периода отдыха, называют истинным отказом. Продолжительность отдыха зависит не только от видов грунтов. Значение имеет плотность и влажность однотипной почвы. Иногда этот период может доходить до нескольких недель.

Как производить расчёт?

После погружения конструкции на определённую глубину с учётом всех данных рассчитывается её несущая способность.

Дом на винтовых сваях

Рассмотрим параметры, которые учитывают при расчёте:

Механизм, используемый при забивке и его масса. Масса ударной части молота. Постоянная величина сопротивления грунта, которая для разных видов грунта своя. Создаёт сопротивление и площадь сечения сваи. Обязательно учитывается вес конструкции. Энергия механизма, используемого при забивании свайного столба. Остаточный и упругий отказы стержня.

Все вычисления необходимо произвести по специальным формулам.Получаем величину,которая является проектной.

Если работы не продолжать, то масса будущего строения может ослабить прочность несущей конструкции.

При закладке фундамента на забивных железобетонных сваях очень важно соблюдение всех указаний и требований проектных документов

plbarber.ru

При пневматическом бетонировании должны приниматься меры против выбрасывания обсадной трубы сжатым воздухом и проникновения в нее воды. 3.16. «Коэффициент заполнения» скважины, т.е.

отношение объема бетона, загруженного в обсадную трубу (за исключением бетона, уложенного на изготовление головы сваи выше уровня земли), к объему скважины по наружному диаметру обсадной трубы (муфты), должен быть не менее 1,1.

3.17. Сваи длиной до 10 м, недопогруженные более чем на 15 % проектной глубины, и сваи большей длины, недопогруженные более чем на 10 % проектной глубины, а для мостов и транспортных гидротехнических сооружений также сваи, недопогруженные более чем на 25 см до проектного уровня, при их длине до 10 м и недопогруженные свыше 50 см при длине свай более 10 м, но давшие отказ равный или менее расчетного, должны быть подвергнуты обследованию для выяснения причин, затрудняющих погружение, и принято решение о возможности использования имеющихся свай или погружений дополнительных. 11.6.

Контроль качества установки свай

Качество монтажа свайной несущей конструкции следует контролировать во время всего процесса проведения работ. На него влияет:

Качество материала, используемое при монтаже конструкции;
Неукоснительное выполнение всех утверждённых правил погружения свай;
Правильное размещение свайных стержней согласно проекту;
Качественное проведение работ при углублении свай;
Контроль обеспечения высокой прочности свайного основания.

Из всех перечисленных областей нестандартным является последняя. Для выполнения этого контроля применяют два метода: статистический и динамический. Для набивных – только статистический.

Статистический способ

Измерение отказа свай гидравлическим прессом

Статистический способ контроля несущей способности применяют после выполнения работ по монтажу свайной конструкции, перед началом проведения дальнейших работ по строительству будущего здания. Для этого необходимо нагружать конструкцию определённым грузом или обеспечить давление на неё, используя гидравлический пресс до момента появления незначительного движения.

По оказанному усилию делают вывод о несущей способности сваи. Этот метод является достаточно надёжным, но требует больших усилий и траты времени (от 4 до 12 суток). Поэтому в основном он применяется для контроля качества буронабивных свай.

Динамический способ

Динамический способ – это условное оценивание несущей способности свайных стержней по показателю отказа. Для его определения используют разные способы. Например, применение отказомера – прибора со шкалой с передвигающимися вдоль него указателями. Этот прибор располагают прямо на грунт или прикреплять на сваю. В период углубления сваи сдвигается один из стержней. Положение его указывает значение остаточного отказа. Во время незначительного обратного движения сваи второй указатель перемещается вверх и указывает значение упругого отказа.

plbarber.ru

подводным бетонированием или б) пневматическим бетонированием под давлением сжатого воздуха.

При пневматическом бетонировании должны приниматься меры против выбрасывания обсадной трубы сжатым воздухом и проникновения в нее воды.

3.16. «Коэффициент заполнения» скважины, т.е. отношение объема бетона, загруженного в обсадную трубу (за исключением бетона, уложенного на изготовление головы сваи выше уровня земли), к объему скважины по наружному диаметру обсадной трубы (муфты), должен быть не менее 1,1. 3.17. Сваи длиной до 10 м, недопогруженные более чем на 15 % проектной глубины, и сваи большей длины, недопогруженные более чем на 10 % проектной глубины, а для мостов и транспортных гидротехнических сооружений также сваи, недопогруженные более чем на 25 см до проектного уровня, при их длине до 10 м и недопогруженные свыше 50 см при длине свай более 10 м, но давшие отказ равный или менее расчетного, должны быть подвергнуты обследованию для выяснения причин, затрудняющих погружение, и принято решение о возможности использования имеющихся свай или погружений дополнительных.

11.6.

Размеры свай разного вида

Помимо геологических условий и конструктивных особенностей возводимых зданий глубина заложения свайного основания зависит и от типа опор.

Винтовые

Винтовые сваи

Для определения параметров опор оснований под легкие постройки небольших размеров иногда достаточно поверхностного анализа на участке. Если в самом низком месте строительной площадки на глубине до 50 см встречается глинистый или песчаный грунт повышенной плотности, то длина винтовых свай должна быть не менее 2 м. В других условиях производят расчет, учитывая уровень промерзания почвы.

К примеру, для строительства различных объектов в Подмосковье чаще всего используют винтовые сваи длиной 2-3 м. Конструктивные элементы небольшого диаметра востребованы при возведении заборов и беседок, а аналогичные изделия значительного сечения применяют для сооружения частного дома в несколько этажей.

Буронабивные

Они заливаются в предварительно подготовленные скважины, количество и расположение которых определяется проектом здания и технической документацией. Глубина бурения зависит от вида опор, которые могут быть без уширения, с корневидным основанием или уширенной пятой. При выборе конструкции определенного вида учитывают характеристики почвы и воздействующие на фундамент нагрузки.

Буронабивные сваи

Длина буронабивной сваи в грунте должна составлять не менее 3 м от подошвы ростверка или поверхности земли. Если используют конструкции без уширения, то их заглубляют в опорный пласт минимум на 1 м. Погружение опор в связный грунт с уширенной пятой не может быть менее 2 м или величины ее диаметра. Если строительство проводится на участках с погребенным слоем торфа, то конец свай располагают на 2 м ниже.

Диаметр стволов буронабивных опор определяется их длиной и высотой дома, и составляет:

для конструкций до 10 м — 400 мм;
для сооружений до 15 м — 500 мм.

Прочность свай размером от 15 до 30 м обеспечивается за счет стволов диаметром 600 мм.

Забивные

В зависимости от вида используемых материалов забивные сваи бывают деревянными, металлическими или железобетонными. Конструкции из дерева или металла перед погружением обрабатывают защитными составами. Посмотрите видео, как монтируют забивные сваи.

Минимальная длина железобетонных опор не превышает:

для полых — 4 м;
для сплошных — 3 м.

Стандартный размер может составлять от 3 до 16 м. Если глубина установки железобетонных опор предполагает значительное расстояние от поверхности до точки опоры, то используют составные сваи и комбинированный способ монтажа.

Определение и необходимость залога

Понятие “залог при забивке свай” используется при расчете проектных величин. Залог сваи – это комплекс из нескольких ударов по ней (не менее четырех), производимых с помощью молотка и помогающих узнать среднее значение отказа. Количество движений зависит от типа инструмента, которым производится процедура. Когда применяется дизельный молот, число ударов равно 10. При использовании вибрирующего погружателя или инструмента двойного действия величину измеряют количеством движений в минуту. Опору всегда погружают до тех пор, пока не будет достигнуто проектное значение. При работах необходимо контролировать вертикальность ее положения.

Расчетный отказ сваи – показатель, свидетельствующий о ее достаточной заглубленности, а также о способности выдерживать нагрузку, предполагаемую проектом постройки.

Среднее значение при устройстве свай

Среднее значение при устройстве свай называется отказом. Определять его можно по-разному, в зависимости от способа погружения опоры в землю и применяемого при этом инструмента. Выделяют следующие величины:

Отказ вдавливания, определяемый усилием на окончательных 0,5 м заглубления. Этот участок делится на 5 отрезков по 0,1 м и для каждого из них фиксируется параметр.
Забивной отказ – усредненное значение углубления опоры при единичном движении, входящем в десятку конечных в залоге.
Параметр, используемый при работе с погружающим виброинструментом. Он определяется по последней трети залога, длящегося 3 минуты.

Если значение опоры превысило расчетное, ее продолжают заглублять по прошествии некоторого периода ее пассивного нахождения в почве. Длительность этого интервала зависит от состава и характеристик грунта. Меньше всего он у крупнопесчаных почв, не отличающихся повышенной влажностью: в этом случае сваю оставляют на передержку минимум трое суток. Максимальный интервал устанавливается для случаев, когда опора проходит через пластичный глинистый грунт, отличающийся мягкостью или текучестью.

Ложный и истинный отказ сваи

При выполнении работ на глинистом или песчаном грунте может случиться так, что в процессе погружения сваи происходит уплотнение грунта за счет объёма, выдавленного ею. И если сразу после остановки механизма снять показания, можно получить значение ложного отказа.

Чтобы снять правильный результат, процесс останавливают на некоторое время. По истечении этого срока снова производят измерения. Полученный таким образом показатель называют истинным значением.

Чтобы понять, почему два полученных значения будут отличаться друг от друга, важно знать процессы, которые происходят в грунте в период покоя. За это время проходит процесс восстановления, он включает в себя возврат почвы в прежнюю структуру и плотность. Количество времени, отводимое под отдых почв, зависит от типа влажности грунта

Количество времени, отводимое под отдых почв, зависит от типа влажности грунта.

Что такое отказ сваи?

Отказ — это средняя величина погружения забиваемого стержня в грунт в залоге за десять ударов сваебойной машиной. Данная величина измеряется в сантиметрах.

Определяется когда свая входит в очень плотный грунт, и не имея возможности дальше в него заглубляться, начинает понемногу разрушаться от ударов сваебойного механизма.

Определение

Величину отказов определяют с помощью постоянных измерений глубины погружения стержней. Устанавливают стержни, в место погружения, и измеряют, на сколько миллиметров она заглубилась от собственного веса.

После этого опускают на неё молот и определяют глубину погружения от их общего веса. При погружении стержня, подсчитывают, сколько раз ударил молот на каждый метр опускания.

Когда забиваемая свая приближается к проектной отметке, её забивают залогами по десять ударов, глубина залога измеряется с погрешностью до 1 миллиметра.

Истинный отказ

Данный отказ имеется возможность определить не ранее чем через 6-8 недель после отдыха стержней. Это исследование считается конечным результатом. В процессе инженерных исследований, построений специальных геологических разрезов методом бурения, выявляется проектная отметка расположения свай.

При строительстве нужно стараться выходись на эту отметку, то есть расчётный отказ свай должен совпадать с реальным.

Ложный отказ

В процессе погружения стержня в результате её вдавливания в грунт происходит уплотнение некоторого объема почвы вокруг сваи.

Это затрудняет процесс устройства фундаментов, и измерения погружения стержней становятся не точными. Это явление называется ложным отказом сваи.

Для чего нужен отказ сваи?

Расчётный отказ – величина сугубо проектная. При достижении данной величины свая погрузится до определённой отметки и сможет нести определённую нагрузку. Фактический отказ сваи нужен для того чтобы сравнивать его с расчётным отказом.