Несущая способность призматической сваи
На опытной площадке №1, сложенной мелким песком, наряду с испытанием двух пирамидальных свай была испытана призматическая свая длиной 7 м, объемом 0,63 м3.
Несущая способность призматической сваи, установленная в результате испытаний, составляет 260 кН. Несущая способность первой пирамидальной сваи, приведенная к единице объема, в 2,4 раза, а второй (а=12°50) - в 2,6 раза превышает несущую способность призматической сваи.
Аналогичные исследования были проведены на площадках, сложенных суглинком. На площадке №3 было испытано статической нагрузкой 4 сваи без замачивания и 8 - с замачиванием. Результаты статических испытаний пирамидальных свай с различным углом коничности.
Из трех свай одинакового объема наибольшей несущей способностью в суглинке естественной влажности обладает пирамидальная свая №4 длиной 1,6 м с углом коничности 12°50. Несущая способность этой сваи оказалась в 1,6 раза выше несущей способности сваи №1 с 5°40. Пирамидальная свая №2 с промежуточным углом коничности 9° имеет и среднюю несущую способность. Таким образом, с увеличением угла коничности в принятых пределах несущая способность пирамидальных свай увеличивается.
Результаты испытания сваи №3 длиной 3,7 м, 5°40, объем 0,85 м3, показывают, что с увеличением объема сваи увеличилась и ее несущая способность. Однако удельная несущая способность сваи №3 оказалась несколько ниже, чем сваи №1 с таким же углом коничности, а, следовательно, меньше удельной несущей способности свай с углом коничности 9° и 12°50, имеющих меньший объем.
При проектировании свайных фундаментов в лессовидных грунтах без полной прорезки просадочной толщи в расчетах должна приниматься несущая способность сваи, полученная по результатам статических испытаний с замачиванием. С этой целью на той же площадке № 3 испытаны статической нагрузкой с интенсивным замачиванием две сваи с углом коничности 5°40, 4 сваи с 9° и 2 сваи с 12°50. И в этом случае оказалось, что наибольшей несущей способностью обладают сваи с 12°50.
Среднее значение удельной несущей способности сваи с углом коничности 12°50 в 1,8 раза выше удельной несущей способности пирамидальных свай №6 и № 9. Сваи с 9°, как при испытаниях без замачивания, по несущей способности занимают промежуточное значение между сваями с углами коничности 5°40 и 12°50.
Несущая способность свай при замачивании уменьшается на 40%, причем более низкий процент снижения характерен для свай с большим углом коничности.
По данным статических испытаний коротких пирамидальных свай в суглинке естественной влажности и с замачиванием построен график зависимости удельной несущей способности сваи от угла коничности.
Таким образом, экспериментальные исследования показали, что несущая способность сваи зависит не только от ее объема и грунтовых условий, но и от угла коничности сваи и увеличивается с увеличением этого угла. Увеличение угла коничности на 7° привело к увеличению несущей способности сваи без замачивания на 36, а с замачиванием - на 75%.
Анализ результатов исследований сван с различными углами коничности, выполненных в ОИСИ, также показывает, что несущая способность, приведенная к единице объема, при прочих равных условиях зависит от угла коничности сваи. Увеличение угла коничности повышает сопротивление свай при предельно допустимых осадках. Так, на площадке, сложенной мелким песком средней плотности, удельная несущая способность сваи №18, (7°30) составляла 1650 кН, а сваи №16 - 2920 кН, или возросла в 1,8 раза с увеличением угла коничности.
На площадке, представленной лессовидным суглинком, увеличение угла коничности на 5° привело к возрастанию удельной несущей способности сваи по сравнению со сваей в 1,7 раза, что меньше, чем в более плотных песках.
Процесс погружения сваи связан с уплотнением грунта в около - I свайном пространстве, поэтому интересно установить влияние начальной плотности грунта на несущую способность свай с различными углами коничности с учетом возможностей их погружения.
При погружении пирамидальных свай длиной 1,6 м с углом коничности 12°50 на площадке, сложенной суглинком с плотностью сухого грунта, было отмечено замедленное погружение сваи с затратой времени на полную забивку их до 30 мин.
Кроме вертикальных колебаний сваи, были зафиксированы и горизонтальные перемещения, в результате которых увеличились размеры ложа по сравнению с размерами сваи. Образовавшийся зазор в уровне верхнего сечения сваи имел размер до 4 см и по глубине достигал 30 см. Отсутствие трения сваи о грунт практически исключало из работы верхнюю ее часть; это могло бы привести к снижению несущей способности I свайного фундамента. Все это требует дополнительных мероприятий при производстве работ: лидирования скважин под каждую сваю и предварительного замачивания основания.
Погружение пирамидальных свай длиной 2 м с 9° осуществилось без дополнительных затрат на предварительное замачивание. Время погружения сваи с а = 9° составляло от 5 до 10 мин. На площадке, сложенной лессовидным суглинком I типа по просадочности с более высокой плотностью сухого грунта, было погружено методом 5 пробных свай с углами коничности 5°40; 9° и 12°50.
Пирамидальная свая длиной 1,6 м с углом коничности 12°50 не была добита до дневной поверхности примерно на 30-40 см. От длительного воздействия она разрушалась. Скорость погружения свай с 5°40 и 9° была равна соответственно 9,3 и 6,5 см/мин. Испытания таких свай статической нагрузкой показали, что несущая способность сваи с 9° выше несущей способности сваи с 5°40.
Проведенные исследования подтвердили необходимость разграничения пирамидальных свай в зависимости от угла коничности: пирамидальные сваи с малыми углами коничности (1-4°); короткие пирамидальные сваи с большими углами коничности (4-13°).
Такие сваи отличаются не только конструктивным решением, но самое главное, различными условиями совместной работы с грунтом, а, следовательно, и различным расчетом их несущей способности.
Установлено, что с ростом угла коничности коротких пирамидальных свай одинакового объема их несущая способность увеличивается. Однако не везде удается применять сваи с наибольшими углами коничности, поскольку в плотных грунтах их погружение оказывается затруднительным. Поэтому сваи с 5...9° целесообразно использовать в грунтах плотных и средней плотности, а сван с 9...13° - в рыхлых.
Определение оптимальных углов коничности позволило рекомендовать следующие размеры коротких пирамидальных свай: длина - в пределах 1,5-4 м, сечение вверху сваи от 600x600 до 900x900 мм кратное 100 мм, нижнее сечение сваи - 70x70 и 100x100 мм.
| << ПРЕДЫДУЩАЯ ГЛАВА Методика испытаний для свай | СЛЕДУЮЩАЯ ГЛАВА >> Совместная работа пирамидальных свай с грунтом | |
| << Содержание >> | ||