Инвентарные сваи конструкции НИИМосстроя сечением 30´30 см длиной до 10 м предназначены для пробной забивки, динамических и статических испытаний с целью определения практически возможной глубины погружения свай, уточнения (по сравнению с табличными значениями) величин сопротивления грунтового основания под нижним концом сваи, сил трения и возможного негативного трения грунта по ее боковой поверхности.
Забивка и извлечение инвентарной сваи производятся специальной установкой на базе автомашины или трактора либо обычным копровым агрегатом с применением устройства для облегчения извлечения сложенной сваи из грунта.
Перед забивкой инвентарную сваю следует очистить от наледи и грунта, смазать солидолом трущиеся поверхности внутренних расклинивающих оболочку выступов и собрать в рабочее положение, стянув двумя хомутами. На сваю (рис. 18) следует надеть наголовник 8, с пальцем 7, связывающий оболочку 10 с сердечником 12 и внутренней трубкой 11. Предварительно следует проверить возможность свободного выдвижения внутренней трубы с острием 1 из сердечника и исправность сальника 2.
Рис. 18. Стальная складывающаяся свая:
а) свая в сборе; б) испытание сваи гидродомкратом (без анкерных свай); 1 - острие; 2 - сальник; 3, 10 - оболочка; 4 - расклинивающий сухарь; 5 - опорный диск; 6 - траверса; 7 - палец; 8 - наголовник; 9 - хомут; 11 - внутренняя труба; 12 - сердечник; 13 - вкладыш; 14 - тяга; 15 - балка; 16 - домкрат
После забивки сваи и требуемого в соответствии с ГОСТ 5686-78 отдыха ее в грунте производится испытание сваи при помощи гидравлического домкрата.
Подготовка к испытаниям заключается в следующем: удаляется палец 7, крепящий наголовник 8 к свае, и снимается наголовник; на расположенную внутри сердечника 12 трубу 11, соединенную с острием сваи 1, устанавливается стальной штамп и на него - двухступенчатый 100-тонный гидравлический домкрат 16, подключаемый к шлангу насосной станции, снабженной манометром (манометр и домкрат должны быть протарированы); устанавливается анкерное устройство, служащее упором для домкрата, состоящее из балки 15 и тяг 14, закрепляемых пальцами к траверсе 6, упирающейся в оболочку сваи 10; на специальных подставках возле сваи устанавливаются прогибомеры. Максимова, располагаемые симметрично по одному с двух противоположных сторон: два - для измерения перемещений оболочки и два - для измерения перемещений внутренней трубы с острием сваи.
Струны прогибомеров крепятся: две к оболочке сваи, две - к концам штанги, приваренной к штампу, установленному на средней трубе под домкратом. Струны должны быть вертикальны.
Нагрузка на сваю создается в результате подкачки рабочей жидкости в гидравлический домкрат. Упирая в балку анкерного устройства, домкрат передает на оболочку извлекающее усилие и одновременно вдавливает внутреннюю трубу, заканчивающуюся в нижней части острием. На рис. 19 представлена стальная складывающаяся свая, подготовленная к испытанию гидравлическим домкратом.
Испытания стальной инвентарной сваи конструкции НИИМосстроя проводятся по программе, согласованной с проектной организацией. Нагрузку рекомендуется прилагать к свае ступенями по 1/10 от ожидаемой максимальной величины сопротивления грунта под острием сваи с выдержкой во времени в соответствии с программой испытаний, но не менее 5 мин после приложения каждой ступени.
Максимальную силу трения грунта по боковой поверхности сваи для вычисления несущей способности сваи следует определять при перемещении оболочки сваи вверх на 7 мм под действием давления домкрата. Если при этом осадка острия сваи еще не достигла требуемой величины, равной 20 мм, то для возможности дальнейшего увеличения нагрузки на острие оболочку следует расклинить в грунте. Для этого удаляются опорные вкладыши, передающие усилие от траверсы на оболочку, траверса поднимается до упора в сердечник, после чего посредством подкачки домкрата сердечник поднимается и скошенными выступами опорных дисков, упирающихся в расклинивающие сухари, расклинивает оболочку с увеличением ее поперечного сечения к низу. Это увеличивает сопротивление извлечению оболочки из грунта, позволяет повысить давление на острие и определить сопротивление его погружению. Нагрузку следует повышать как и до расклинки ступенями по 1/10 от наибольшей ожидаемой с выдержкой во времени в соответствии с программой испытаний. Острие следует вдавливать на величину не более 20 мм. Сила вдавливания острия, деленная на площадь его поперечного сечения, дает сопротивление грунта Р под нижним концом сваи для определения несущей способности сваи по формуле 7 главы СНиП II-17-77 «Свайные фундаменты. Нормы проектирования».
Рис. 19. Складывающаяся свая, подготовленная к испытанию
Разгрузку сваи рекомендуется производить ступенями по 1/5 от максимально достигнутого давления.
В процессе испытаний сваи статическими осевыми нагрузками должен вестись журнал испытаний. После испытания стальная инвентарная свая складывается в грунте путем смещения сердечника вниз относительно оболочки ударами молота. При этом опорные диски сердечника смещаются с расклинивающих сухарей оболочки и ее поперечное сечение уменьшается в результате сближения соответствующих ее четырех элементов уголкового профиля. После складывания свая должна быть тотчас же извлечена, пока грунт не охватил ее вновь.
Перед складыванием после «отдыха» рекомендуется добить сваю на 5-6 см для уменьшения сцепления оболочки с грунтом. После извлечения из грунта сваю следует разобрать, очистить, смазать внутренние поверхности трущихся расклинивающих выступов и, собрав в рабочее положение, стянуть сваю двумя хомутами. Несущую способность Ф висячей забивной инвентарной стальной квадратной сваи следует определять как сумму сопротивлений грунта основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле 7 главы СНиП 11-17-77 «Свайные фундаменты. Нормы проектирования».
Ф = m(mrRF + uSmffili), (1)
где m - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый m = 1;
R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, т/м2, определяемое по результатам статического испытания;
F - площадь опирания на грунт сваи, м2;
u - наружный периметр поперечного сечения сваи, м;
fi - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, т/м2, определяемое по результатам статических испытаний;
li - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью, м;
mf - коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи, принимаемый с учетом возможного негативного трения;
mr - коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи, принимаемый mr = 0,8.
По результатам статических испытаний
, (2)
где Po - сопротивление вдавливанию острия, т;
Fo - площадь поперечного сечения острия сваи.
uSmffili = Pт, (3)
где Pт - сила трения по боковой поверхности сваи.
Расчетная нагрузка Р, допускаемая на сваю согласно СНиП II-17-77, должна быть не более
, (4)
где Ф - несущая способность сваи, т, определенная по формуле (1).
Кн - коэффициент надежности, принимаемый Кн = 1,4.
