Методы определения несущей способности буронабивных свай CFA

В статье приведены грунтовые условия объекта со свойствами грунтов и опытными зави­симостями для испытанных на нем свай CFA большой несущей способности, дано сопоставле­ние опытных данных и посчитанным по результатам зондирования и по табличным значениям сопротивлений грунтов.

Введение. За последнее время наметилась тенденция к увеличению этажности зданий и нагрузок на фундаменты, что обусловило применение набивных свай с увеличением их диа­метров и длин, а соответственно прочности по материалу и несущей способности по грунту. Наиболее достоверные данные о несущей способности свай дают их статические испытания в конкретных инженерно-геологических условиях, которые и предусматривается действующими нормами [1-6,8] с целью принятия обоснованных и экономичных решений нулевого цикла. Полу­чаемые при испытаниях результаты позволяют, в случае необходимости, корректировать принятые исходные расчетные предпосылки при разработке проектов на базе прогноза несущей способности оснований свай по данным зондирования или табличным значениям сопротивлений фунтов.

Рис. 1. Платформа для испытания свай с грузами из бетонных плит и блоков

По технологии CFA в любых грунтах, даже водонасыщенных, скважины бурят непрерыв­ным полым шнеком, через который по мере его последующего подьема в скважину закачивают под давлением бетон, а в него сразу же погружают арматурный каркас на требуемую глубин}. Данная технология обеспечивает большую скорость устройства свай при отсутствии шламооб-разования в забое скважин и достижении повышенных значений несущей способности основа­ния за счет опрессовки грунта вдоль всего ствола при закачке бетона под давлением.
В Беларуси проектированию и устройству буронабивных свай системы CFA способству­ет существующая нормативная база [2-6].

Схемы статических испытаний свай. Испытательные нагрузки на сваи обычно созда­ют при помощи грузовых платформ (рис. 1) или домкратами с их упором в анкеруемые конст­рукции. При балочной конструкции для ее закрепления чаще всего используют смежные выдер­гиваемые сваи, винтовые или буроинъекционные анкера,

Рис. 2. Балочный стенд для испытания свай при вдавливании до 5000 кН

располагаемые на удалении от испыту­емой сваи для исключения взаимного влияния. Упорные балки больших пролетов должны иметь увеличенные поперечные сечения, особенно при испытании свай повышенной несущей способ­ности. Для их испытания усилием вдавливания до 5000 МН ОАО «Буровая компания «Дельта»  изготовила стенд в виде удерживаемой системой винтовых анкеров перекрестной балочной конструкции (рис. 2).

Грунтовые условия и результаты испытаний свай CFA. Такие опытные сваи выпол­нены и испытаны на площадке строительства в Минске здания штаб-квартиры Национального олимпийского комитета (НОК) РБ. В связи с разными свойствами грунтов (таблица 1) и характе­ром напластований (рис. 3) сваи имели длины 7,5; 8,5 и 9,5 м с диаметрами по 0,9 м. В этих условиях их вдавливали нагрузками от 2500 кН до 4000 кН. При этом несущие способности составили от 2500 кН до 3800 кН при осадках 24 мм согласно [1].

Графики зависимостей осадок свай от вдавливающих усилий на рис. 4, а имеют большое разброс, а при обработке в относительных величинах в единой системе координат на рис. 4 (б) они все сгруппированы тесно. При этом опытные соотношения, принятые для предельных значений осадок 24 мм и для максимально достигнутых от 28,32 мм до 52,14 мм, практически дают одинаковый характер кривизны графиков. Такое свойство графиков в относительных величинах позволяет с достаточной степенью достоверности прогнозировать несущие способности основа­ний свай посредством нелинейной экстраполяции в случае достижения при испытании свай ог­раниченных нагрузок с осадками менее значений по требованиям [8] и даже допустимых со­гласно [1].

При проектировании несущую способность оснований свай прогнозируют суммированием расчетных сопротивлений грунтов на боковой поверхности и под нижними концами и уширениями при их наличии. Эти сопротивления определяют по результатам зондирования [2] или табличным значениям, полученным в итоге статистической обработки опытных данных для различных глубин и соответствующих грунтов с учетом изменчивости их свойств за счет техноло­гических особенностей устройства свай [3-7]. Достоверность такого прогноза мы попытались оценить сравнением с данными испытаний свай статическими нагрузками согласно [8] в конкретных геологических условиях

В табл. 2 приведены значения сопротивлений грунтов вдоль боковых поверхностей и под нижними концами свай по результатам их статических испытаний согласно [7] и вычисленные с учетом статического или динамического зондирования [2] и по табличным расчетным сопро­тивлениям грунтов [3-5]. Анализ этих значений указывает на малую достоверность прогноза несущей способности оснований буронабивных свай по результатам зондирования и по таблич­ным расчетным сопротивлениям грунтов. В таблице 3 приведены соотношения вычесленных сопротивлений и полученных при испытании свай.

Заключение

1. Новые геотехнические технологии устройства буронабивных свай обеспечивают опрес-совку окружающих стволы грунтов с получением высоких значений несущей способности оснований.
2. Прогнозируемые при проектировании значения несущих способностей оснований свай по результатам зондирования и по табличным расчетным сопротивлениям грунтов могут быть заниженными или завышенными по сравнению с фактическими в реальных грунтах. Поэтому требуется дальнейшее уточнение в действующих нормативных документах корреляционных за­висимостей для разных видов и свойств грунтов с учетом их изменчивости или преобразования за счет технологических особенностей устройства свай.