Выводы исследований свай в набухающих грунтах

Выводы исследований свай в набухающих грунтах

При проектировании свайных фундаментов в формуле для определения расчетного сопротивления сваи вдавливающей нагрузке в набухающих грунтах вводится поправочный коэффициент 7С = 0,5 (для сваи с диаметром 1 м), учитывающий уменьшение нормативного сопротивления набухающего грунта при замачивании по боковой поверхности и под нижним концом сваи.

Для установления этого коэффициента были проведены статические испытания буронабивных свай с уширением на вдавливающую нагрузку с грунтах природной влажности, а также после их набухания, вызванного искусственным замачиванием. В замоченных грунтах испытания проводились после стабилизации свай при набухании грунта.

Испытывались сваи с диаметром ствола 400 мм, глубиной заложения 3; 4; 5 и 6 м и диаметром уширенного основания 0,6; 0,8 и 1 м, а также сваи без уширения.

Отдельно испытывали сваи с уширением и стволы свай с освобожденным нижним концом. Статические испытания доводились до критической нагрузки, при которой происходила незатухающая осадка сваи без увеличения нагрузки или общая осадка сваи составляла более 40 мм. За предельную принималась нагрузка, соответствующая осадке сваи в 10 мм.

Результаты статических испытаний свай вдавливающей нагрузкой

С увеличением диаметра уширения растет доля предельной Нагрузки, воспринимаемой уширением, которая изменяется в пределах 0,64 — 0,90 для природного грунта и 0,52 — 0,91 для замоченного грунта. С увеличением глубины заложения сваи доля нагрузки, воспринимаемой уширением, изменяется в незначительных пределах как для естественного, так и для замоченного грунта, и составляет в среднем 0,84.

При набухании ухудшаются физико-механические свойства грунта, что приводит к снижению его сопротивления по боковой поверхности и под уширением сваи. Это подтверждается и результатами выполненных испытаний. Так, если для четвертичных глин природного залегания сопротивление грунта под уширением сваи 1=4MCD = 0,8M составило 2 МПа, то в замоченном грунте — только 1,12 МПа, а по боковой поверхности уменьшилось в 1,7 раза.

Однако уже для сваи длиной 6 м снижение нормативного сопротивления грунта под уширением происходит менее интенсивно и в нашем случае уменьшилось с 2,25 до 1,85 МПа, т. е. в 1,2 раза. Очевидно, для свай с глубиной заложения уширения ниже зоны набухания, где разуплотнения грунта не происходят, нормативное сопротивление грунта под торцом сваи при замачивании практически не изменится.

Сравнение результатов испытаний свай в грунтах природной влажности и после замачивания показывает, что несущая способность свай снижается и зависит как от вида набухающего грунта, так и от параметров сваи. Установлено, что с увеличением глубины заложения сваи разница в несущей способности в грунтах естественной влажности и увлажненных уменьшается быстрее, чем с ростом диаметра уширения.

Объясняется это тем, что с глубиной снижается набухание грунта, а следовательно, уменьшается различие в прочностных характеристиках природного и замоченного грунта.

Снижения предельной несущей способности свай

Для четвертичных глин при увеличении диаметра уширения с 0,4 до 1,0 м коэффициент снижения несущей способности сваи длиной 4 м изменяется от 0,42 до 0,67, при этом снижение предельной нагрузки, воспринимаемой боковой поверхностью, составило 0,56, а воспринимаемой уширением, увеличилось с 0,34 до 0,68. Происходит это вследствие увеличения расчетного сопротивления грунта под торцом сваи с увеличением диаметра уширения, так как подъем сваи уменьшается, а следовательно, и разуплотнение грунта при набухании под уширением будет меньше.

Анализ опытов показывает, что на увеличение коэффициента снижения предельного сопротивления сваи после замачивания существенное влияние оказывает главным образом глубина заложения и в меньшей степени диаметр уширения сваи. Так, при увеличении длины сваи с 3 и 6 м коэффициент снижения несущей способности увеличился с 0,46 до 0,80 — для четвертичных глин и с 0,48 до 0,78 — для аральских.

Значительное уменьшение несущей способности свай объединяется снижением прочностных характеристик грунта под уширением в процессе набухания грунта при подъеме сваи. В действительности свая всегда пригружена определенной нагрузкой, которая приводит к снижению подъема сваи и уменьшению разуплотнения грунта под уширением, в результате чего свая будет обладать большей несущей способностью.

Исходя из этого для получения несущей способности свай, соответствующей ее реальной работе в конструкции, были проведены испытания свай на вдавливающую нагрузку после определения сил выпора, действующих на них при набухании грунта.

Исследования показали, что снижение прочностных характеристик грунта под уширением при набухании практически не происходит, и, следовательно, уменьшение несущей способности свай обусловлено главным образом снижением сопротивления грунта по боковой поверхности сваи.

Статические испытания свай с уширенным основанием в аральских глинах после определения их подъема под нагрузкой показали, что их расчетная несущая способность незначительно отличается от несущей способности свай в грунтах естественной влажности.