СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты часть 5

5. Определение несущей способности свай по результатам полевых исследований

5.1. Испытания свай статической и динамической нагрузками следует производить, соблюдая требования ГОСТ 5686-78, а испытания грунтов статическим зондированием и эталонной сваей - ГОСТ 20069-81 и ГОСТ 24942-81.

Примечание. Для забивных висячих свай длиной более 12 м вместо испытаний грунтов эталонной сваей допускается производить испытания статической нагрузкой с помощью металлической сваи-зонда диаметром 127 мм, конструкция которой обеспечивает раздельные измерения сопротивления грунта под нижним концом и на участке боковой поверхности (муфте трения) площадью 0,25 м2 . Испытания грунтов сваей-зондом следует производить в соответствии с требованиями ГОСТ 24942-81 применительно к эталонной свае типа II.

5.2. Для определения несущей способности свай по результатам полевых исследований для каждого здания или сооружения должно быть проведено не менее:

статических испытании сваи и свай-штампов .......................... 2

динамических испытании свай .................................................. 6

испытаний грунтов эталонной сваей......................................... 6

испытаний свай-зондов .............................................................. 6

испытаний статическим зондированием................................... 6

5.3. Несущую способность Fd кН (тc ), свай по результатам их испытаний вдавливающей, выдергивающей и горизонтальной статическими нагрузками и по результатам их динамических испытаний следует определять по формуле

http://files.stroykapnz.webnode.ru/200000129-0014502036/formula16.gif(16)

где g c , — коэффициент условий работы; в случае вдавливающих или горизонтальных нагрузок g c = 1; в случае выдергивающих нагрузок принимается по указаниям п. 4.5;

Fu,p  — нормативное значение предельного сопротивления сваи, кН (тc ), определяемое в соответствии с указаниями пп. 5.4 — 5.7;

g g , — коэффициент надежности по грунту, принимаемый по указаниям п. 5.4.

Примечание. Результаты статических испытаний свай на горизонтальные нагрузки могут быть использованы для непосредственного определения расчетной нагрузки, допускаемой на сваю, если условия испытаний соответствуют действительным условиям работы сваи в фундаменте здания или сооружения.

5.4. В случае, если число свай, испытанных в одинаковых грунтовых условиях, составляет менее шести, нормативное значение предельного сопротивления сваи в формуле (16) следует принимать равным наименьшему предельному сопротивлению, полученному из результатов испытаний, т.е. Fu,p = Fu,min , а коэффициент надежности по. грунту g g = 1.

В случае, если число свай, испытанных в одинаковых условиях, составляет шесть и более, Fu,p и g g следует определять на основании результатов статистической обработки частных значений предельных сопротивлений свай Fu , полученных по данным испытаний, руководствуясь требованиями ГОСТ 20522-75 применительно к методике, приведенной в нем для определения временного сопротивления. При этом для определения частных значений предельных сопротивлений следует руководствоваться требованиями п. 5.5 при вдавливающих, п. 5.6 — при выдергивающих и горизонтальных нагрузках и п. 5.7 — при динамических испытаниях.

5.5. Если нагрузка при статическом испытании свай на вдавливание доведена до нагрузки, вызывающей непрерывное возрастание их осадки s без увеличения нагрузки (при s £ 20 мм), то эта нагрузка принимается за частное значение предельного сопротивления Fu испытываемой сваи.

Во всех остальных случаях для фундаментов здании и сооружений (кроме мостов и гидротехнических сооружений) за частное значение предельного сопротивления сваи Fu вдавливающей нагрузке следует принимать нагрузку, под воздействием которой испытываемая свая получит осадку, равную s и определяемую по формуле

s = z su,mt , (17)

где su,mt  — предельное значение средней осадки фундамента проектируемого здания или сооружения, устанавливаемое по указаниям СНиП 2.02.01-83;

z  — коэффициент перехода от предельного значения средней осадки фундамента здания или сооружения su,mt к осадке сваи, полученной при статических испытаниях с условной стабилизацией (затуханием) осадки.

Значение коэффициента z следует принимать равным 0,2 в случаях, когда испытание свай производится при условной стабилизации, равной 0,1 мм за 1 ч, если под их нижними концами залегают песчаные или пылевато-глинистые грунты с консистенцией от твердой до тугопластичной, а также за 2 ч, если под их нижними концами залегают пылевато-глинистые грунты от мягкопластичной до текучей консистенции. Значение коэффициента z допускается уточнять по результатам наблюдений за осадками зданий, построенных на свайных фундаментах в аналогичных грунтовых условиях.

Если осадка, определенная по формуле (17), окажется более 40 мм, то за частное значение предельного сопротивления сваи Fu следует принимать нагрузку, соответствующую s = 40 мм.

Для мостов и гидротехнических сооружений за предельное сопротивление сваи Fu при вдавливающих нагрузках следует принимать нагрузку на одну ступень менее нагрузки, при которой вызываются:

а) приращение осадки за одну ступень загружения (при общем значении осадки более 40 мм), превышающее в 5 раз и более приращение осадки, полученное за предшествующую ступень загружения;

б) осадка, не затухающая в течение суток и более (при общем значении ее более 40 мм).

Если при максимальной достигнутой при испытаниях нагрузке, которая окажется равной или более 1,5 Fd [где Fd  — несущая способность сваи, подсчитанная по формулам (5), (8), (9), (11) и (15)], осадка сваи s при испытаниях окажется менее значения, определенного по формуле (17), а для мостов и гидротехнических сооружений — менее 40 мм, то в этом случае за частное значение предельного сопротивления сваи Fu допускается принимать максимальную нагрузку, полученную при испытаниях.

Примечания: 1.В отдельных случаях при соответствующем обосновании допускается принимать максимальную нагрузку, достигнутую при испытаниях, равной Fd .

2. Ступени загружения при испытаниях свай статической вдавливающей нагрузкой должны назначаться равными 1/10 - 1/15 предполагаемого предельного сопротивления сваи Fu .

5.6. При испытании свай статической выдергивающей или горизонтальной нагрузкой за частное значение предельного сопротивления Fu (см. п. 5.4) по графикам зависимости перемещений от нагрузок принимается нагрузка на одну ступень менее нагрузки, без увеличения которой перемещения сваи непрерывно возрастают.

Примечание. Результаты статических испытаний свай на горизонтальные нагрузки могут быть использованы для непосредственного определения расчетных параметров системы «свая — грунт», используемых в расчетах по рекомендуемому приложению 1.

5.7. При динамических испытаниях забивных свай частное значение предельного сопротивления Fu кН (тc ), (см. п. 5.4) по данным их погружения при фактических (измеренных) остаточных отказах sa ³ 0,002 м следует определять по формуле

http://files.stroykapnz.webnode.ru/200000130-c259ec351f/formula18.gif(18)

Если фактический (измеренный) остаточный отказ sa < 0,002 м, то в проекте свайного фундамента следует предусмотреть применение для погружения свай молота с большей энергией удара, при которой остаточный отказ будет sa ³ 0,002 м, а в случае невозможности замены сваебойного оборудования и при наличии отказомеров частное значение предельного сопротивления сваи Fu кН (тc ), следует определять по формуле

http://files.stroykapnz.webnode.ru/200000131-accdbaec0d/formula19-1.gifhttp://files.stroykapnz.webnode.ru/200000132-a10b2a2feb/formula19-2.gif(19)

В формулах (18) и (19):

h  — коэффициент, принимаемый по табл. 10 в зависимости от материала сваи, кН/м2 (тс/м2 );

A  — площадь, ограниченная наружным контуром сплошного или полого поперечного сечения ствола сваи (независимо от наличия или отсутствия у сваи острия), м2 ;

M  — коэффициент, принимаемый при забивке свай молотами ударного действия равным единице, а при вибропогружении свай — по табл. 11 в зависимости от вида грунта под их нижними концами;

Ed  — расчетная энергия удара молота, кДж (тc × м), принимаемая по табл. 12, или расчетная энергия вибропогружателей — по табл. 13;

sa  — фактический остаточный отказ, равный значению погружения сваи от одного удара молота, а при применении вибропогружателей — от их работы в течение 1 мин, м;

sel  — упругий отказ сваи (упругие перемещения грунта и сваи), определяемый с помощью отказомера, м;

m1  — масса молота или вибропогружателя, т;

m2  — масса сваи и наголовника, т;

m3  — масса подбабка (при вибропогружении свай m3 =0),т;

m4  — масса ударной части молота, т;

e  — коэффициент восстановления удара; при забивке железобетонных свай молотами ударного действия с применением наголовника с деревянным вкладышем e 2 = 0,2, а при вибропогружателе e 2 = 0;

Q  — коэффициент, 1/кН (1/тc ), определяемый по формуле

http://files.stroykapnz.webnode.ru/200000133-51e4c52deb/formula20.gif(20)

здесь A , m4 , m2  — то же, что в формулах (18) и (19);

np , nf  — коэффициенты перехода от динамического (включающего вязкое сопротивление грунта) к статическому сопротивлению грунта, принимаемые соответственно равными: для грунта под нижним концом сваи np = 0,00025 с× м/кН (0,0025 с× м/тc ) и для грунта на боковой поверхности сваи nf = 0,025 с× м/кН (0,25 с× м/тc );

Af  — площадь боковой поверхности сваи, соприкасающейся с грунтом, м2 ;

g  — ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2 ;

H  — фактическая высота падения ударной части молота, м;

h  — высота первого отскока ударной части дизель-молота, принимаемая согласно табл. 12, для других видов молотов h = 0.

Примечания: 1. При забивке свай в грунт, подлежащий удалению при разработке котлована, или в грунт дна водотока значение расчетного отказа следует определять исходя из несущей способности свай, вычисленной с учетом неудаленного или подверженного возможному размыву грунта, а в местах вероятного проявления отрицательных сил трения — с их учетом.

2. В случае расхождения более чем в 1,4 раза значений несущей способности свай, определенных по формулам (18) — (20), с несущей способностью, определенной расчетом в соответствии с требованиями разд. 4 (по результатам лабораторных определений физико-механических свойств грунтов), необходимо дополнительно проверить несущую способность свай по результатам статического зондирования или статических испытаний свай.

Таблица 10

Случай расчета

Коэффициент т), кН/м (те/м")

Испытание свай забивкой и добивкой (а также в случае определения отказов) при видах свай:

 

железобетонных с наголовником

1500(150)

деревянных без подбабка

1000(100)

деревянных с подбабком

800 (80)

Контроль несущей способности свай по результатам производственной забивки при значении Ed /sa кН/тс:

 

1000(100) и менее

2500(250)

2000(200)

1500(150)

4000(400)

950 (95)

8000(800) и более

700(70)

Таблица 11

Грунты под нижним концом сваи

Коэффициент М

1. Крупнообломочные с песчаным заполнителем

1,3

2. Пески средней крупности и крупные средней плотности и супеси твердые

1,2

3. Пески мелкие средней плотности

1,1

4. Пески пылеватые средней плотности

1,0

5. Супеси пластичные, суглинки и глины твердые

0,9

6. Суглинки и глины полутвердые

0,8

7. Суглинки и глины тугопластичные

0,7

Примечание. При плотных песках значения коэффициента М в поз. 2-4 табл. 11 следует повышать на 60 %, при наличии материалов статического зондирования —на 100%.

Таблица 12

Молот

Расчетная энергия удара молота Ed , кДж (тс× м)

1. Подвесной или одиночного действия

GH

2. Трубчатый дизель-молот

0,9GH

3. Штанговый дизель-молот

0,4GH

4. Дизельный при контрольной добивке одиночными ударами без подачи топлива

G(H-h)

Примечания: 1. G  — вес ударной части молота, кН (тс).

2. В поз. 4 h  — высота первого отскока ударной части дизель-молота от воздушной подушки, определяемая по мерной рейке, м. Для предварительных расчетов допускается принимать: для штанговых молотов h = 0,6 м, для трубчатых молотов h = 0,4 м.

Таблица 13

Возмущающая сила вибропогружателя, кН (тc )

Эквивалентная расчетная энергия удара вибропогружателя, кДж (тc× м)

100(10)

45,0(4,5)

200(20)

90,0(9,0)

300(30)

130,0(13)

400(40)

175,0(17,5)

500(50)

220,0(22)

600(60)

265,0(26,5)

700(70)

310,0(31)

800(80)

350,0(35)

5.8. Несущую способность Fd кН (тc), забивной висячей сваи, работающей на сжимающую нагрузку, по результатам испытаний грунтов эталонной сваей, испытаний сваи-зонда или статического зондирования следует определять по формуле

http://files.stroykapnz.webnode.ru/200000134-8c7258d6cd/formula21.gif(21)

где g c , — коэффициент условий работы; g c = 1;

n  — число испытаний грунтов эталонной сваей, испытаний сваи-зонда или точек зондирования;

Fu  — частное значение предельного сопротивления сваи, кН (тc ), в месте испытания грунтов эталонной сваей, испытания сваи-зонда или в точке зондирования, определенное в соответствии с требованиями пп. 5.9, 5.10 или 5.11;

g g , — коэффициент надежности по грунту, устанавливаемый в зависимости от изменчивости полученных частных значений предельного сопротивления сваи Fu в местах испытаний грунтов эталонной сваей, испытаний сваи-зонда или в точках зондирования и числа этих испытаний или точек при значении доверительной вероятности a = 0,95 в соответствии с требованиями ГОСТ 20522-75.

5.9. Частное значение предельного сопротивления забивной сваи а месте испытания грунтов эталонной сваей Fu кН (тc ), следует определять:

а) при испытании грунтов эталонной сваей типа 1 (ГОСТ 24942-81) — по формуле

http://files.stroykapnz.webnode.ru/200000135-36721376be/formula22.gif(22)

где g sp  — коэффициент; g sp = 1,25 при заглублении сваи в плотные пески независимо от их крупности или крупнообломочные грунты и g sp = 1 для остальных грунтов;

и, иsp   периметры поперечного сечения сваи и эталонной сваи;

Fu,sp  — частноё е значение предельного сопротивления эталонной сваи, кН (тc ), определяемое по результатам испытания статической нагрузкой согласно п. 5.5;

б) при испытании грунтов эталонной сваей типа II или III (ГОСТ 24942-81) — по формуле

http://files.stroykapnz.webnode.ru/200000136-74e5f75e21/formula23.gif(23)

где g cR  — коэффициент условий работы под нижним концом натурной сваи, принимаемый по табл. 14 в зависимости от предельного сопротивления грунта под нижним концом эталонной сваи Rsp ;

Rsp  — предельное сопротивление грунта под нижним концом эталонной сваи, кПа (тс/м2 );

A  — площадь поперечного сечения натурной сваи, м;

g cf  — коэффициент условий работы на боковой поверхности натурной сваи, принимаемый по табл. 14 в зависимости от среднего значения предельного сопротивления грунта на боковой поверхности эталонной сваи fsp .

fsp  — среднее значение предельного сопротивления грунта на боковой поверхности эталонной сваи, кПа (тс/м2 );

h  — глубина погружения натурной сваи, м;

u  — периметр поперечного сечения ствола сваи, м.

Примечание. При применении эталонной сваи типа II следует проверить соответствие суммы предельных сопротивлений грунта под нижним концом и на боковой поверхности эталонной сваи ее предельному сопротивлению. Если разница между ними превышает ± 20 %, то расчет предельного сопротивления натурной сваи должен выполняться как для эталонной сваи типа 1.

5.10. Частное значение предельного сопротивления забивной сваи в месте испытаний сваи-зонда Fu кН (тc ), следует определять по формуле

http://files.stroykapnz.webnode.ru/200000137-9bedb9ceb1/formula24.gif(24 )

где g cR   коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи, принимаемый равным 0,8;

Rps   предельное сопротивление грунта под нижним концом сваи-зонда, кПа (тс/м2 );

g cf   коэффициент условий работы i -го слоя грунта на боковой поверхности сваи, принимаемый по табл. 14 в зависимости от среднего значения предельного удельного сопротивления i -го слоя грунта на боковой поверхности сваи-зонда fps,i ;

fps,i  — среднее значение предельного сопротивления i -го слоя грунта на боковой поверхности сваи-зонда, кПа(тс/м2 );

h  — толщина i -го слоя грунта, м.

Таблица 14

 

 

 

 

 

Rsp ,

кПа (тс/м2 )

Коэффициент g cR в зависимости от Rsp

 

 

fsp , fps,i ,

Коэффициент g cf в зависимости от fsp для эталонных свай типов II и III

 

 

 

Коэффициент

 

для эталонных свай типа II

для эталонных свай типа III

кПа (тс/м2 )

при песчаных грунтах

при пылевато-глинистых грунтах

g cf в зависимости от fps,i для сваи-зонда

£ 2000(200)

1,15

1,40

£ 20(2)

2,00

1,20

0,90

3000(300)

1,05

1,20

30(3)

1,65

0,95

0,85

4000(400)

1,00

0,90

40(4)

1,40

0,80

0,80

5000(500)

0,90

0,80

50(5)

1,20

0,70

0,75

6000(600)

0,80

0,75

60(6)

1,05

0,65

0,70

7000(700)

0,75

0,70

80(8)

0,80

0,55

 

10000(1000)

0,65

0,60

³ 120(12)

0,50

0,40

 

³ 13 000(1300)

0,60

0,55

 

 

 

 

Примечания: 1. Для промежуточных значений Rsp и fsp значения g cR и g cf определяются интерполяцией.

2. В случае, если по боковой поверхности сваи залегают песчаные и пылевато-глинистые грунты, коэффициент g cf определяется по формуле

g cf =http://files.stroykapnz.webnode.ru/200000138-e32a0e4246/formula24-1.gif

где http://files.stroykapnz.webnode.ru/200000139-901f7911a9/formula24-2.gif суммарные толщины слоев соответственно песчаных и пылевато-глинистых грунтов;

cf , cf  — коэффициенты условий работы эталонных свай и свай-зондов соответственно в песчаных и пылевато-глинистых грунтах.

5.11. Частное значение предельного сопротивления забивной сваи в точке зондирования Fu , кН (тc ), следует определять по формуле

Fu = Rs A + f h u (25)

Rs  — предельное сопротивление грунта под нижним концом сваи по данным зондирования в рассматриваемой точке, кПа (тс/м2 );

f — среднее значение предельного сопротивления грунта на боковой поверхности сваи по данным зондирования в рассматриваемой точке, кПа (тс/м2 );

h — глубина погружения сваи от поверхности грунта около сваи, м;

u — периметр поперечного сечения ствола сваи, м.

Предельное сопротивление грунта под нижним концом забивной сваи Rs кПа (тс/м2 ), по данным зондирования в рассматриваемой точке следует определять по формуле

Rs = b 1 qs (26)

где b 1  — коэффициент перехода от qs к Rs принимаемый по табл. 15 независимо от типа зонда (по ГОСТ 20069-81 );

qs  — среднее значение сопротивления грунта, кПа (тс/м2 ), под наконечником зонда, полученное из опыта, на участке, расположенном в пределах одного диаметра d выше и четырех диаметров ниже отметки острия проектируемой сваи (где d — диаметр круглого или сторона квадратного, или большая сторона прямоугольного сечения сваи, м).

Среднее значение предельного сопротивления грунта на боковой поверхности забивной сваи f , кПа (тс/м2 ), по данным зондирования грунта в рассматриваемой точке следует определять:

а) при применении зондов типа I — по формуле

f = b 2 fs (27)

б) при применении зондов типа II или III — по формуле

http://files.stroykapnz.webnode.ru/200000140-1ae611be28/formula28.gif, (28)

В формулах (27) и (28):

где b 2 , b i  — коэффициенты, принимаемые по табл. 15;

fs  — среднее значение сопротивления грунта на боковой поверхности зонда, кПа (тс/м2 ), определяемое как частное от деления измеренного общего сопротивления грунта на боковой поверхности зонда на площадь его боковой поверхности в пределах от поверхности грунта в точке зондирования до уровня расположения нижнего конца сваи в выбранном несущем слое;

fsiсреднее сопротивление i-го слоя грунта на боковой поверхности зонда, кПа (тс/м2 );

hi  — толщина i-го слоя грунта, м.

Таблица 15

 

b 1  — коэффициент перехода от qs к Rs

 

b 2  — коэффициент перехода

b i  — коэффициент перехода

 

qs кПа (тс/м2 )

 

 

для

для винтовых свай при нагрузке

fs , fsi кПа

(тс/м2 )

от fs , к f для зонда типа I

от fsi к f для зонда типа II или III

 

забив-ных свай

сжимающей

выдергивающей

 

при песчаных грунтах

при пылевато-глинистых грунтах

при песчаных грунтах

при пылевато-глинистых грунтах

£ 1000(100)

0,90

0,50

0,40

£ 20(2)

2,40

1,50

0,75

1,00

2500 ( 250)

0,80

0,45

0,38

40(4)

1,65

1,00

0,60

0,75

5000(500)

0,65

0,32

0,27

60(6)

1,20

0,75

0,55

0,60

7500(750)

0,55

0,26

0,22

80(8)

1,00

0,60

0,50

0,45

10 000(1000)

0,45

0,23

0,19

100(10)

0,85

0,50

0,45

0,40

15 000(1500)

0,35

 

 

³ 1 20(12)

0,75

0,40

0,40

0,30

20 000(2000)

0,30

 

 

 

 

 

 

 

³ 30 000(3000)

0,20

 

 

 

 

 

 

 

Примечание. Для винтовых свай в песчаных грунтах, насыщенных водой, значения коэффициента b 1 должны быть уменьшены в два раза.

5.12. Несущую способность винтовой сваи, работающей на сжимающую и выдергивающую нагрузки, по результатам статического зондирования следует определять по формуле (21), а частное значение предельного сопротивления сваи в точке зондирования — по формуле (25), где глубина принимается уменьшенной на значение диаметра лопасти. Предельное сопротивление грунта под (над) лопастью сваи по данным зондирования грунта в рассматриваемой точке следует определять по формуле (26). В этом случае b 1  — коэффициент, принимаемый по табл. 15 в зависимости от среднего значения сопротивления грунта под наконечником зонда в рабочей зоне, принимаемой равной диаметру лопасти. Среднее значение предельного сопротивления грунта на боковой поверхности ствола винтовой сваи по данным зондирования грунта в рассматриваемой точке следует определять по формуле (27) или (28).