книги / Расчет осадок ленточных свайных фундаментов

зал, что процесс увеличения сопротивления одиночных свай во времени можно описать экспоненциальным уравнением

кономерность изменения компонентов напряжений в норовой во­ де и скелете, возникающих при погружении одиночной сваи в водонасыщенный глинистый грунт с учетом реологических свойств скелета грунта, фильтрационных явлений и сжимаемости паровой жидкости. Авторами разработана методика определе­ ния несущей способности свай во времени.

Учитывая важность и практическое значение увеличения не­ сущей способности свай во времени, необходимо проводить даль­ нейшее изучение указанного вопроса и накапливать данные для различных свайных фундаментов и разных грунтовых условий. Автором проведены исследования процессов в глинистых грун­ тах вокруг одиночных свай и при их работе в составе ленточных свайных фундаментов.

Для исследования процесса консолидации глинистых грунтов вокруг свай и в активной зоне были изготовлены специальные мессдозы перового давления. Для измерения порового давления непосредственно вокруг сваи применяли мессдозы двух типов 1 и 2 (рис. 2), вмонтированные в корпус тензосваи. Для измере­ ния порового давления на различном расстоянии от свай приме­ няли мессдозы типа 3. Мессдозы были запроектированы для за­ мера порового давления с точностью до 0,01 кг/см2.

Для достижения заданной точности измерения порового дав­

жений, .возникающих при забивке свай в- глинистых грунтах, с учетом ползу­ чести скелета, сжимаемости поровой жидкости и структурной прочности грун­ та. Материалы XXVII научно-технической конференции МИСИ им. В. В. Куй­ бышева, 1969.

Емнн, доп — минимальная деформация, достаточная для реги­ страции данным тензоизмерительным трактом.

Рис. 2. Мессдозы для измерения лорового дав­ ления

При использовании тензоизмерительного тракта, состоящего из тензоизмерительной станции АИ-1 и проволочных датчиков сопротивления ПКН-5-50 с коэффициентом тензочувствительности 2,04, минимальная допустимая деформация равна 1-10-6. Размеры и материал мембран ©сех мессдоз были подобраны с та­ ким расчетом, что условие (2) выполнялось для всех опытов.

Для измерения порового давления в массиве были изготовле­ ны датчики давления мембранного типа (тип 3) с чувстви­ тельным элементом в виде гофрированной мембраны. Это поз­ волило получить более жесткую мембрану с увеличенной чувст­ вительностью. Мессдозы устанавливали в пробуренные скважи­ ны до забивки свай.

На рис. 3 приведены результаты исследования изменения порового давления вокруг свай диаметром 30 см, длиной 5 м после их погружения в водонасыщенный глинистый грунт эксперимен­ тальной площадки А. Из приведенных данных видно, что поровое давление в верхней части незначительно. С глубиной поровое

вследствие увеличения их количе­ ства в единице объема при уплотнении грунта сваями и упрочне­

ния грунта под действием возникших напряжений.

тов производилось на образцах, отобранных на площадке до за­ бивки свай и после окончания процессов упрочнения грунта вок­ руг свай).

По мере консолидации и тиксотропного упрочнения глинистых грунтов происходит увеличение несущей способности свай во времени. В 1966—1968 гг. были проведены исследования увели­ чения несущей способности свай в глинистых грунтах во времени в различных районах Перми [16]. На рис. 5 приведены результа­ ты исследования увеличения во времени несущей способности

свай длиной 7 и б л (кривые 1, 2), сечением 30X30 см и свай длиной 5 м (кривая 3), сечением 25x25 см. Опыты проводились в глинистых грунтах тугопластичной, мягкопластичной и текуче­ пластичной консистенции.

Из графиков видно, что увеличение несущей способности свай в данных грунтовых условиях длится в среднем 40—50 дней и несущая способность в 2,5 раза выше первоначальной и в 1,4—

б дней, .как это рекомендует СНиП.

Анализ результатов исследований позволил установить пока­ затель степени увеличения несущей способности свай во време­ ни для данных грунтовых условий [16]. По результатам испы­ тания свай после забивки и показателю степени увеличения не­ сущей способности, принимаемому по графику (см. рис. 5), мож­ но определить несущую способность свай в любое время после забивки:

где р1 — несущая способность сваи через t дней; ро— несущая способность свай после забивки;

п —показатель степени увеличения несущей способности свай.

Учет увеличения несущей способности свай во времени по­ зволяет значительно экономичнее решать свайные фундаменты по сравнению с обычными методами определения несущей спо­ собности свай. Так, например, в двух кварталах Перми, площад­ ки которых сложены 15-м слоем мягкопластичных суглинков, под крупнопанельные дома серии I-464A были запроектированы

отжатие воды вверх и вниз. Однако специфика передачи нагруз­ ки свайными фундаментами на грунт значительно изменяет характер и вид эпюр норового и общих давлений в массиве. Это необходимо учитывать три расчете осадок во времени По фильт­ рационной теории консолидации.

Дальнейшие исследования процессов в глинистых грунтах вокруг свай и в активной зоне позволят более полно осветить вопросы осадок ленточных свайных фундаментов во времени при их работе в водонасыщенных грунтах различной консистенции.

3.НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ

ИОСАДКИ ЛЕНТОЧНЫХ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

Для исследования осадок ленточных свайных фундаментов, характера работы свай в составе этих фундаментов были прове­ дены полевые испытания в глинистых грунтах площадок А, Б и В (грунтовые условия приведены в табл. 1 и 2) одиночных свай, свайных фундаментов три расположении свай в один и два ряда (расстояния между сваями 3 и 6d, сечения свай 25X25 и ЗОХ ХЗО см, длина 5—7 м) и фундамента на естественном основа­ нии. Для определения реакции грунта под ростверками закла­ дывали мессдозы общего давления.

Нагрузки на фундаменты передавались при помощи гидрав­ лических домкратов ДГ-100 и ДГ-200. Упорами для домкратов служила анкерная система из главных (сварные усиленные дву­ тавровые балки высотой 70 см) и второстепенных балок (уси­ ленные двутавры № 55). От второстепенных балок нагрузка пе­ редавалась на анкерные сваи. Опытные фундаменты и анкерные сваи располагались так, чтобы обеспечить каждый фундамент 4—16 анкерными сваями и использовать анкерные сваи для ис­ пытания, как правило, двух фундаментов. Нагрузки передава­ лись ступенями из расчета 2—5 тс на сваю. Каждая ступень на­ грузки при испытаниях выдерживалась до условной стабилиза­ ции осадок (не более 0,1 мм за последние 2 ч). При необходи­ мости кратковременных перерывов в опытах производили раз­ грузку с последующей загрузкой ступенями и затем продолжали опыт до получения осадок, равных предельно допустимым для зданий. Испытание каждого фундамента производилось в тече­ ние 4—12 дней. Один фундамент был поставлен под длительную нагрузку на два года.

Осадки при проведении опытов замеряли при помощи четы­ рех прогибомеров системы Аистова с точностью до 0,01 мм. За­ меры и отсчеты показаний по всем приборам брали через 1— 2 мин после приложения нагрузки, а в дальнейшем через каж­ дые 15—30 мин до стабилизации осадок.

Величину осадки фундамента, поставленного под длительную нагрузку, замеряли с интервалом в три месяца при помощи ни­ велира НА-1.

Сложность полевых опытов ограничивает возможность иссле­ дования работы свайных фундаментов с различной длиной свай, расстояниями между сваями в разных грунтовых условиях. По­ этому, кроме опытов со свайными фундаментами в натуре были проведены опыты с маломасштабными фундаментами (сваи диаметром 30 мм, длиной 350, 650, 1000 мм) в глинистых грун­ тах тугопластичной консистенции в полевых условиях и в пылеватцх песчаных грунтах в лаборатории. Расположение свай в плане принималось различным (см. рис. 11 и 12). В реальных зданиях имеются внутренние продольные стены, а часто и боль­ шое количество поперечных стен, также опирающихся на сваи. Чтобы установить характер работы таких свайных фундаментов, испытывали модели при различном расположении свай в плане, расстоянии между ними и различной длине их. Нагрузки на свайные фундаменты передавались при помощи гидравлических домкратов грузоподъемностью до 7 тс. Упорами для домкратов служила анкерная система из двутавровой балки, от которой усилия передавались на анкерные сваи. Для равномерной пере­ дачи нагрузки на весь свайный фундамент на сборные ростверки с оголовками устанавливали металлическую раму, которая вос­ принимала нагрузку от домкратов. Осадки свайных фундамен­ тов замеряли с помощью прогибомеров системы Аистова. Для получения более достоверных данных опыты проводили 2—3 ра­ за.

Рассмотрим основные результаты исследования несущей спо­ собности и осадок ленточных свайных фундаментов (рис. 7) с расположением свай в один ряд при расстоянии между сваями 6 d (кривые 1,2) и 3 d (кривые 3, 4). Каждый ряд состоит из трех свай сечением 25X25 см, длиной 5 м. Опыты проведены без опирания ростверков на грунт (кривые 1, 3) и при включении ростверка в работу (кривые 2, 4). Расположение мессдоз 1—7 под ростверками для замера напряжений показано на планах фундаментов.

Из графиков видно, что осадка свайных фундаментов при расстоянии между сваями 3 d в 2—4 раза больше, чем при рас­ стоянии 6 d.

Исследования напряжений под ростверками при проведении опытов в суглинках мягкопластичной и тугопластичной консис­ тенции показали, что ростверки включаются в работу при осад­ ках 1,4—2 мм. Напряжения постепенно возрастают и достигают максимальных значений при осадках 5—10 мм. При дальнейшей осадке напряжения под ростверками изменяются незначительно. Это можно объяснить тем, что после некоторого уплотнения грунта дальнейшая осадка свай и грунта между сваями происхо­ дит совместно. Из эпюр напряжений видно, что максимальные напряжения возникают на краевых участках и посередине про­ лета между сваями, а напряжения около свай минимальные.