Руководство по методам полевых испытаний несущей способности свай и грунтов

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

РуководСтво ПО МЕТОДАМ ПОЛЕВЫХ ИСПЫТАНИЙ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СВАЙ И ГРУНТОВ
Одобрено Главным техническим управлением Минтрансстроя
Москва 1979
Предисловие
Настоящее Руководство разработано в отделении Искусственных сооружений Всесоюзного научно-исследовательского института транспортного строительства на основе сообщения и анализа опыта проведения многочисленных полевых испытаний несущей способности свай (в том числе свай-оболочек, свай-столбов) и грунтов оснований на строительных площадках зданий и сооружений разного назначения.
В Руководстве развиты положения ГОСТа 5686-78 "Сваи. Методы полевых испытаний" и "Инструкции по испытанию свай и грунтов", выпущенной Всесоюзным научно-исследовательским институтом транспортного строительства (ЦНИИС) Минтрансстроя в 1956г.
Авторы: докт. техн. наук А.А. Луга и кандидаты техн. наук Н.М. Глотов, К.С. Завриев, В.П. Рыбчинский, А.П. Рыженко.
1. оСновнЫЕ положения
1.1. Руководство предназначено для организаций, осуществляющих проектирование и строительство фундаментов мостов и транспортных зданий. Оно охватывает полевые испытания свай, свай-оболочек и свай-столбов1) всех видов и типоразмеров, испытания грунтов штампами в шурфах котлованах, буровых скважинах, в основании свай-оболочек и свай-столбов.
_______________
1) Здесь и далее имеется в виду:
свая - полый или сплошного сечения призматический или цилиндрический элемент с линейный размером поперечного сечения до 0,8 м, погружаемый (до расчетного отказа) в грунт с закрытым или с открытым нижним концом, а также элемент, устанавливаемый в предельно пробуренную скважину и допогружаемый до получения расчетного отказа;
свая-оболочка - полный или заполняемый бетонной смесью (после заглубления в грунт) элемент диаметром болев 0,8 м с открытым нижним концом, погружаемый с периодической выемкой грунта из его полости;
свая-столб - элемент с размером поперечного сечения 0,8 м и более, сооружаемый путем устройства в грунте (или в скальной породе) скважины с уширенной нижней частью или без нее и последующего заполнения ее бетонной смесью, или элемент, устанавливаемый в скважину без принудительного заглубления.
В дальнейшем "свая-оболочка" и "свая-столб" называются соответственно "оболочка" и "столб".
Испытания свай, оболочек и столбов в вечномерзлых и набухающих грунтах, а также испытания таких грунтов штампами должны производится по индивидуальным программам, учитывающим особенности грунтов, требования соответствующих ГОСТов и настоящего Руководства.
Руководство не содержит рекомендаций по анализу результатов испытаний свай, оболочек и столбов горизонтальной нагрузкой, который в каждом конкретном случае должен проводиться с учетом особенностей конструкции фундамента и характера действующих на него нагрузок.
1.2. В зависимости от поставленной цели полевые испытания производят нагрузками следующих видов:
а) динамической нагрузкой - свай и оболочек;
б) статической осевой вдавливающей нагрузкой - свай, оболочек, столбов и штампов;
в) статической горизонтальной нагрузкой - свай, оболочек и столбов;
г) статической осевой выдергивающей нагрузкой - свай, оболочек и столбов.
1.3. Полевые испытания динамической или статической нагрузками свай, оболочек и столбов должны производиться в случае необходимости определения или контроля их несущей способности по грунту и перемещений (по указанию или с ведома организации, проектировавшей фундаменты).
1.4. Несущая способность Ф, тс, сваи, оболочки или столба на вдавливание по результатам их испытаний динамической или статической нагрузкой должна определяться по формуле
                                                                 (1)
где m и кг - коэффициенты условий работы и безопасности, принимаемые равными единице;
 нормативное значение предельного сопротивления по грунту на вдавливание сваи, оболочки или столба, тс, полученное на основании результатов испытаний согласно п. 1.5 настоящего Руководства1)
_______________
Далее при ссылках слова "настоящего Руководства" опускаются.
Несущая способность Ф, тс, оболочки или столба на вдавливание по результатам испытаний штампом грунтов в их основании определяется по формулам:
а) при скальной породе, крупнообломочном грунте с песчаным заполнителем или твердой глине в основании
Ф=RF,                                                                     (2)
б) при прочих грунтах
Ф=RF+US mf fi li,                                                         (3)
где R - расчетное сопротивление грунтового основания центральному (осевому) сжатию, определенному согласно п. 1.10;
F - площадь подошвы оболочки или столба;
U - периметр оболочки или столба;
mf - коэффициент условий работа грунта на боковой поверхности оболочки или столба;
fi - расчетное сопротивление i-го слоя грунта на боковой поверхности оболочки или столба;
li - толщина i-го слоя грунта, расположенного в пределах от подошвы оболочки или столба до поверхности грунта (с учетом возможной срезки или возможности местного размыва дна водотока при расчетном паводке),
Разбивку толщи грунта на слои и значения mf и fi следует принимать, руководствуясь указаниями главы СНиП по проектированию свайных фундаментов.
1.5. В случаях испытаний свай, оболочек или столбов динамической или статической нагрузками нормативное значение предельного сопротивления на вдавливание  следует принимать равным наименьшему предельному сопротивлению Фпр полученному по результатам испытаний.
1.6. Несущую способность Фв, тс, сваи, оболочки или столба на выдергивание по результатам их испытаний следует определять по формуле
                                                             (4)
где m -          коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,6 при глубине погружения на 4 м и более и 0,4 при меньшей глубине;
 -      нормативное значение предельного сопротивления сваи оболочки или столба на выдергивание, принимаемое равным наименьшему предельному сопротивлению  полученному по результатам испытаний;
Кг -            коэффициент безопасности по грунту, принимаемый равным единице.
1.7. Если вокруг верхней части погруженных свай, оболочек или столбов будет удален грунт в результате последующей планировки территории, разработки котлована или местного размыва дна водотока при расчетном паводке, то необходимо значения несущей способности свай, оболочек и столбов на вдавливание ф и на выдергивание Фв, определенные согласно п.п. 1.4 и 1.6 по результатам их испытаний, уменьшить на разность сил трения грунта на их боковой поверхности, определенных согласно главе СНиП по проектированию свайных фундаментов для двух уровней поверхности грунта: при испытании и после срезки грунта или местного размыва при расчетном паводке.
1.8. Несущую способность на вдавливание свай, оболочек и столбов, работающих в составе фундамента, следует считать обеспеченной при выполнении условия
                                                       (5)
где Nmax - наибольшее продольное усилие в верхнем сечении сваи, оболочки или столба, тс;
G - вес сваи, оболочки или столба, тс. Для всех свай а также оболочек или столбов, опирающихся на глинистые грунты или скальные породы, вес G следует определять без учета гидростатического взвешивания, а для оболочек или столбов, опирающихся на песчаные грунты – с учетом взвешивания; Ф – несущая способность сваи оболочки или столба на вдавливание, тс, определенная согласно пп. 1.4 и 1.7; Кн и m – коэффициенты надежности и условий работы.
В случае, если элементы фундамента моста, т.е. сваи, оболочки или столбы, опираются на нескальный грунт и фундаментная плита расположена над его поверхностью, значение Кн следует принимать в зависимости от количества элементов в фундаменте: при n=1¸5 Кн=1,60 (1,75); при n=6¸10 Кн=1,5 (1,65); при n=11¸20 Кн=1,45 (1,6); при n>20 Кн=1,25 (1,4). Для фундаментов мостов в остальных случаях, а так же для всех фундаментов зданий и сооружений следует принимать Кн=1,25 (1,4). Приведенные в скобках значения коэффициента надежности следует использовать при условии, что величина Ф определена по результатам испытаний элементов динамической нагрузкой.
Коэффициент условий работы следует принимать равным 1,0 за исключением приведенных ниже случаев.
Если продольное усилие N в элементе фундамента здания или сооружения (кроме мостов) определено с учетом ветровых и крановых конструкций допускается принимать m=1,2.
Если фундамент моста опирается на нескальный грунт и продольное усилие N в элементе определено с учетом (раздельном или в сочетании) нагрузок и воздействий от торможения, горизонтальных поперечных ударов подвижного состава, давления ветра и льда, навала судов, изменение температуры, допускается значение m принимать по табл. 1 в зависимости от наличия на плоской схеме фундамента наклонных элементов или только вертикальных, от количества nг групповых элементов на этой схеме (т.е. от числа их рядов, расположенных перпендикулярно плоскости действия внешней нагрузки) и от степени неравномерности распределения продольных усилий в элементах фундамента, характеризуемой отношением nN=Nmin/Nmax наименьшего продольного усилия в верхнем сечении элемента (положительно при сжатии и отрицательно при растяжении) к наибольшему. Для случаев, неохваченных табл. 1, надлежит принимать m=1.
Таблица 1
Плоская схема фундамента
nг
Значения m при

nN £ 0,1
0,1 < nN £ 0,3
0,3 < nN £ 0,4
С одними вертикальными элементами
4
1,1
1,1
1,1

5-7
1,15
1,15
1,1

8 и более
1,2
1,15
1,1
С наклонными элементами
5-7
1,1
1,1
1,0

8 и более
1,15
1,1
1,1
Примечание. Плоская схема фундамента представляет собой его проекцию на плоскость действия нагрузки.
1.9. Несущую способность на выдергивание свай, оболочек или столбов, работающих в составе фундамента, следует считать обеспеченной при выполнении условия
                                                              (6)
где Nmin -   наименьше продольное усилие в верхнем сечении элемента (сваи оболочки или столба), тс;
G -        вес элемента, тс, определенный с учетом гидростатического взвешивания, независимо от вида грунта, на которы