Способ определения несущей способности забивной сваи

Авторы патента:

Абашин Георгий Степанович (RU)

Ошканов Владимир Дмитриевич (RU)

Шардаков Игорь Николаевич (RU)

Омельчак Игорь Михайлович (RU)

E02D33 - Испытания фундаментов и оснований (способы и устройства для проведения испытаний, см. в соответствующих рубриках G01; способы и устройства для испытания строительных конструкций или устройств вообще G01M; способы и устройства для определения химических или физических свойств материалов вообще G01N)

Владельцы патента RU 2459042:

Закрытое акционерное общество Соликамский строительный трест (RU)

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при сооружении свайных фундаментов. Способ определения несущей способности забивной сваи путем приложения нагрузки к свае и замера параметров ее погружения в грунт. Создают эталонную базу вейвлет-образов виброграмм ускорений свай в трех взаимно перпендикулярных направлениях, одно из которых совпадает с продольными осями свай, в процессе забивки их в грунт, при заданной частоте и энергии удара, характеризующих несущую способность свай при различных грунтах и конструктивных параметрах свай, после чего не менее чем через 5 дней для каждой сваи определяют несущую способность путем нагружения ее статической вертикальной нагрузкой. В процессе забивки рабочей сваи с заданной частотой и энергией получают вейвлет-образ виброграмм ускорений, которые сравнивают с эталонными вейвлет-образами корреляционным методом. По степени корреляции определяют наиболее близкую эталонную сваю и по ее характеристике судят о несущей способности рабочей сваи. Технический результат состоит в повышении точности определения несущей способности и снижении трудоемкости и длительности. 1 з.п. ф-лы, 1 пр., 3 ил.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при сооружении свайных фундаментов.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ определения несущей способности забивной сваи путем приложения нагрузки к свае и замера параметров ее погружения в грунт (см. патент RU №2040858, опубл. 10.12.1995).

Недостатком его является высокая трудоемкость и длительность процесса определения несущей способности, низкая точность результатов.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение точности определения несущей способности и снижение трудоемкости и длительности.

Для решения поставленной технической задачи определение несущей способности забивной сваи осуществляют путем приложения нагрузки к свае и замера параметров ее погружения в грунт, причем сначала создают эталонную базу вейвлет-образов виброграмм ускорений свай в трех взаимно перпендикулярных направлениях, одно из которых совпадает с продольными осями свай в процессе забивки их в грунт, при заданной частоте и энергии удара, характеризующих несущую способность свай при различных грунтах и конструктивных параметрах свай, после чего не менее чем через 5 дней для каждой сваи определяют несущую способность путем нагружения ее статической вертикальной нагрузкой, а в процессе забивки рабочей сваи с заданной частотой и энергией получают вейвлет-образ виброграмм ускорений, которые сравнивают с эталонными вейвлет-образами корреляционным методом, по степени корреляции определяют наиболее близкую эталонную сваю и по ее характеристике судят о несущей способности рабочей сваи.

Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что сначала создают эталонную базу вейвлет-образов виброграмм ускорений свай в трех взаимно перпендикулярных направлениях, одно из которых совпадает с продольными осями свай в процессе забивки их в грунт, при заданной частоте и энергии удара, характеризующих несущую способность свай при различных грунтах и конструктивных параметрах свай, после чего не менее чем через 5 дней для каждой сваи определяют несущую способность путем нагружения ее статической вертикальной нагрузкой, а в процессе забивки рабочей сваи с заданной частотой и энергией получают вейвлет-образы виброграмм ускорений, которые сравнивают с эталонными вейвлет-образами корреляционным методом, по степени корреляции определяют наиболее близкую эталонную сваю и по ее характеристике судят о несущей способности рабочей сваи.

Сущность предлагаемого способа иллюстрируется чертежами, где на Фиг.1 изображена схема соединения оборудования, на Фиг.2 - вейвлет-образ виброграммы ускорений рабочей сваи в вертикальном направлении, совпадающем с осью сваи, на Фиг.3 - вейвлет-образ виброграммы ускорений эталонной сваи в вертикальном направлении, совпадающем с осью сваи.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Сваебойное оборудование и забиваемую сваю оснащают измерительной и регистрационной аппаратурой. К наголовнику 1 сваи 2 крепится трехкомпонентный акселерометр 3, который соединяется с регистратором-анализатором, содержащим аналого-цифровой преобразователь 4, соединенный с системным блоком 5 и монитором 6.

Сначала при различных грунтах и конструктивных параметрах свай в процессе забивки каждой сваи в грунт при заданной частоте и энергии удара создают эталонную базу вейвлет-образов виброграмм ускорений каждой сваи в трех взаимно перпендикулярных направлениях, одно из которых совпадает с продольной осью сваи. Эти вейвлет-образы характеризуют несущую способность свай.

На каждую сваю воздействуют с помощью одного и того же гидравлического молота 7. Трехкомпонентным акселерометром 3 регистрируют виброускорения в трех взаимно перпендикулярных направлениях, одно из которых совпадает с продольной осью сваи. На основе полученных виброграмм строят их вейвлет-образы. Полученные вейвлет-образы несут информацию об индивидуальных особенностях реакции грунта на процесс забивки сваи, а следовательно, и на ее несущие свойства независимо от режима забивки сваи в грунт.

Через 5 дней производят определение несущей способности этой сваи статическим методом (см. ГОСТ 5686-96).

Определение несущей способности рабочей сваи осуществляют следующим образом. Сваебойное оборудование и забиваемую сваю оснащают той же аппаратурой, что и при испытаниях для создания эталонной базы. Производят измерение и регистрацию тех же параметров, что и при испытаниях для создания эталонной базы за исключением величины несущей способности сваи. Полученные при забивке рабочей сваи вейвлет-образы сравнивают с вейвлет-образами из эталонной базы. Процесс сравнения позволяет установить наиболее близкий элемент из эталонной базы, что в свою очередь позволяет определить несущую способность рабочей сваи. Процесс сравнения осуществляется корреляционным методом (см. Мизева И.А., Степанов Р.А., Фрик П.Г. Вейвлетные кросскорреляции двумерных полей. // Вычислительные методы и программирование. - 2006. - Т.7. - С.172-179).

Такой способ определения несущей способности свай эффективен по временным затратам. В процессе эксплуатации происходит накопление информации, содержащейся в эталонной базе, что позволяет увеличить точность оценки определения несущей способности рабочей сваи. Кроме того, повышение точности обеспечивается использованием трехкомпонентных датчиков.

Пример

Для забивки свай использовался молот гидравлический МГ5ш (РОПАТ) с энергией удара 5-55 кДж с частотой удара 0,8-3 Гц.

В экспериментах использовались железобетонные сваи сечением 35×35 см и длиной 11 метров. Для измерения виброускорений использовался трехкомпонентный акселерометр 356А15. В качестве аналого-цифрового преобразователя использовался преобразователь L1610, который преобразовывал непрерывный электрический сигнал, поступающий от акселерометра, в цифровой. Частота оцифровки составляет 100 Гц.

Нагружение эталонной сваи для получения несущей способности производилось методом циклического нагружения по ГОСТ 5686-96.

На Фиг.2 представлен вейвлет-образ виброускорения Wa(f) рабочей сваи в вертикальном направлении, совпадающем с осью сваи. Этот вейвлет-образ был сопоставлен с вейвлет-образами эталонной базы. В результате сопоставления методом корреляционного анализа был установлен вейвлет-образ из эталонной базы (см. Фиг.3), наиболее близкий по степени корреляции к вейвлет-образу рабочей сваи, что позволило установить несущую способность рабочей сваи (87 тонн).

Таким образом, способ позволяет, используя механическое воздействие на сваю гидравлическим молотом в процессе забивки сваи, регистрируя виброускорения рабочих сваи и сравнивая вейвлет-образ виброграммы ускорений рабочей сваи с вейвлет-образами виброграмм ускорений свай из эталонной базы, определять несущую способность сваи.

1. Способ определения несущей способности забивной сваи путем приложения нагрузки к свае и замера параметров ее погружения в грунт, отличающийся тем, что создают эталонную базу вейвлет-образов виброграмм ускорений свай в трех взаимно перпендикулярных направлениях, одно из которых совпадает с продольными осями свай, в процессе забивки их в грунт, при заданной частоте и энергии удара, характеризующих несущую способность свай при различных грунтах и конструктивных параметрах свай, после чего не менее чем через 5 дней для каждой сваи определяют несущую способность путем нагружения ее статической вертикальной нагрузкой, а в процессе забивки рабочей сваи с заданной частотой и энергией получают вейвлет-образ виброграмм ускорений, которые сравнивают с эталонными вейвлет-образами корреляционным методом, по степени корреляции определяют наиболее близкую эталонную сваю, и по ее характеристике судят о несущей способности рабочей сваи.

2. Способ определения несущей способности забивной сваи по п.1, отличающийся тем, что забивку свай производят сваебойным гидравлическим молотом с энергией удара 5-55 кДж с частотой удара 0,8-3 Гц.

Изобретение относится к строительной технике к области фундаментостроения и предназначено для длительных измерений касательных сил морозного пучения, действующих на сваи в процессе промерзания грунтов, совместно с измерением сил трения немерзлого грунта у границы промерзания в любых инженерно-геологических условиях.

Способ для испытания несущей способности с использованием кольцевого датчика (варианты) // 2456409

Изобретение относится к строительству, а именно к испытаниям несущей способности бетонных стволов с использованием кольцевого датчика нагрузки. .

Способ повышения сейсмической надежности фундаментов // 2406805

Изобретение относится к области строительства, а именно к обеспечению сейсмостойкости фундаментов зданий, сооружений, возводимых в сейсмоопасных районах, и может быть использовано при проведении экспериментальных исследований.

Способ оценки несущей способности буронабивной сваи // 2398936

Изобретение относится к области строительства, в частности к способу оценки несущей способности буронабивной сваи, и может быть использовано при проектировании свайных фундаментов зданий и сооружений.

Устройство для динамических испытаний одиночной сваи // 2382145

Изобретение относится к области строительства, в частности при устройстве и динамических испытаниях одиночных свай гражданских и промышленных зданий. .

Способ мониторинга здания, находящегося под действием возмущений от смещения его фундамента // 2378457

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для мониторинга сооружений, к которым предъявляются повышенные требования безопасности при эксплуатации.

Способ определения несущей способности буронабивной сваи // 2349711

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при сооружении свайных фундаментов из буронабивных свай. .

Способ контроля и диагностики элемента сооружения // 2290474

Изобретение относится к области контроля деформации элементов сооружений. .

Способ определения состояния свай и устройство для его реализации // 2257563

Изобретение относится к способам определения состояния свай при строительстве и контроле состояния зданий и сооружений. .

Инвентарное устройство для испытания свай-оболочек четырехоболочечной опоры моста статической нагрузкой // 2244070

Изобретение относится к испытательной технике. .

Способ определения несущей способности сваи // 2502847

Изобретение относится к области инженерных изысканий и предназначено, в частности, для определения несущей способности натуральных свай в фундаменте сооружений. Сущность: непрерывно возрастающую вдавливающую нагрузку на модельную сваю прикладывают с постоянной скоростью, а ее величину принимают, в зависимости от диаметра модельной сваи, влажности, пределов пластичности и коэффициента пористости грунта под нижним концом опытной сваи, исходя из формулы. Регистрацию вдавливающей нагрузки и осадки модельной сваи производят непрерывно с погрешностью 100-200 H для вдавливающей нагрузки и 0,005-0,010 мм для осадки сваи. По данным регистрации вдавливающей нагрузки и осадки модельной сваи строят график зависимости скорости осадки модельной сваи от вдавливающей нагрузки, который разбивают на три участка - на 1-й участок с постоянной линейной скоростью осадки модельной сваи, на 2-й участок с нелинейно увеличивающейся скоростью осадки модельной сваи в 5-10 раз большей, чем на 1-м участке, и на 3-й участок со скоростью осадки модельной сваи в 5-10 раз большей, чем на 2-м участке, а несущую способность натуральной сваи в фундаменте сооружения рассчитывают с использованием данных графика зависимости скорости осадки модельной сваи от вдавливающей нагрузки по формуле. Технический результат: повышение достоверности и точности определения несущей способности натуральной (реальной) сваи в фундаменте сооружения и сокращение трудозатрат. 1 табл., 2 ил.

Способ испытания грунтового основания сваей с ростверком // 2548631

Изобретение относится к области инженерных изысканий и предназначено, в частности, для испытания грунтового основания сваей с ростверком. Способ испытания грунтового основания сваей с ростверком включает приложение вертикальной силы на сваю с ростверком в виде квадратной плиты в плане, измерение приложенной силы и осадки сваи и расчет сопротивления грунта. Плиту ростверка выполняют горизонтально и симметрично расположенной относительно сваи, с размерами сторон в 6 раз больше диаметра сваи, толщиной в 40 раз меньше размера сторон плиты и из материала с модулем упругости менее 210000 МПа, подводят к поверхности грунтового основания до полного соприкосновения и жестко закрепляют на голове сваи, при этом одновременно измеряют вертикальные перемещения четырех угловых точек плиты ростверка и рассчитывают сопротивление грунтового основания ростверку и свае по приведенным зависимостям. Технический результат состоит в обеспечении идентичности испытаний грунтового основания, повышении достоверности результатов при одном испытании, упрощении и удешевлении технологии испытаний грунтового основания сваей с ростверком. 2 ил.

Способ испытания грунтового основания сваей с ростверком // 2554978

Изобретение относится к области инженерных изысканий и предназначено, в частности, для испытания грунтового основания сваей с ростверком и определения распределения нагрузки на фундамент между сваей и ростверком в конкретных условиях строительства и распределения реактивных нормальных напряжений грунтового основания по подошве ростверка, необходимых для расчета внутренних усилий в теле свайного фундамента. Сущность: в способе испытания грунтового основания сваей с ростверком, включающем приложение силы на сваю с ростверком в виде жесткой квадратной плиты в плане, регистрацию приложенной силы и осадки сваи с ростверком и расчет сопротивления грунта, плиту ростверка выполняют горизонтально и симметрично расположенной относительно сваи, под ростверком размещают упругую пластину, имеющую размеры плиты ростверка в плане, толщину 0,05-0,1 размера сторон плиты ростверка, модуль упругости 30-50 МПа и координатную прямоугольную сетку на боковых сторонах, подводят ростверк до полного соприкосновения упругой пластины с поверхностью грунтового основания и жестко закрепляют на голове сваи, при этом регистрацию приложенной силы и осадки сваи с ростверком производят синхронно с одновременной полнообзорной видеорегистрацией боковых сторон упругой пластины и рассчитывают сопротивление грунтового основания ростверку и свае по формулам где Pr - сила сопротивления грунтового основания нагруженному ростверку; Ps - сила сопротивления грунтового основания нагруженной свае; P - сила, приложенная к свае с ростверком; Е - модуль упругости упругой пластины; Δε - относительное сжатие упругой пластины под действием нагруженного ростверка и сопротивления грунтового основания нагруженному ростверку; Sr - площадь поверхности упругой пластины в плане; Ss - площадь поперечного сечения сваи. Технический результат изобретения - упрощение и удешевление определения распределения нагрузки на фундамент между сваей и ростверком в конкретных условиях строительства, определение распределения реактивных нормальных напряжений фунтового основания по подошве ростверка и повышение достоверности результатов при одном испытании. 2 ил.

Способ забивки сваи в грунт // 2555848

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для определения несущей способности сваи, погружаемой в грунт забивкой. Способ забивки сваи в грунт заключается в определении параметров сваи и параметров молота, в проведении динамических испытаний путем забивки сваи в грунт молотом с определением отказов сваи, по которым, параметрам сваи и параметрам молота, несущую способность сваи определяют по приведенной зависимости. Перед забивкой пирамидальной сваи в грунт определяют ее массу и площади сечения ее верхнего и нижнего оснований, по которым подбирают такую призматическую сваю, масса которой равна массе пирамидальной сваи. Площадь поперечного сечения призматической сваи равна полусумме площадей сечения верхнего и нижнего оснований пирамидальной сваи. Проводят динамические испытания этой призматической сваи. Несущую способность пирамидальной сваи определяют как несущую способность этой призматической сваи по указанному соотношению параметров, с учетом отказов, полученных при испытаниях призматической сваи. Технический результат состоит в повышении надежности эксплуатации зданий и сооружений при одновременном увеличении возможности использования пирамидальных свай на просадочных грунтах и в массовом строительстве, улучшении уплотнения грунта. 2 ил.

Способ испытания свай статической нагрузкой // 2557277

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для определения несущей способности свай в существующих фундаментах при обследовании зданий перед реконструкцией. Способ включает отрывку фундамента с обнажением подошвы ростверка, поочередное выполнение двух прорезей со стороны противоположных углов поперечного сечения ствола сваи с установкой в них плоских домкратов, прорезку арматуры в двух других углах поперечного сечения ствола сваи, отделение сваи от ростверка растяжением оставшегося бетонного сечения ствола сваи домкратами, статическое испытание сваи вдавливанием с измерением ее перемещений. Способ позволяет определять несущую способность, не выключая испытуемую сваю из работы, не снижая нагрузку на нее и не допуская перемещений, возникающих обычно при снятии нагрузки. Напряженное состояние вмещающего сваю массива грунта, сформировавшееся за время эксплуатации фундамента, остается неизменным, тем самым повышается достоверность определения несущей способности. 5 ил.

Способ определения несущей способности буроинъекционной сваи // 2561093

Изобретение относится к области строительства, а именно к определению несущей способности буроинъекционной сваи. Способ определения несущей способности буроинъекционной сваи включает изготовление по принятой проектной технологии не менее двух буроинъекционных свай. С целью снижения трудоёмкости и повышения точности определения несущей способности производят последовательно несколько циклов опрессовки скважины под давлением не менее 4 кг/см2 продолжительностью 10-12 минут. После каждого цикла опрессовок производят доливку цементно-песчаного раствора до полного насыщения скважины. При этом по замеру всего объёма долитого раствора за все циклы опрессовки определяют радиус буроинъекционной сваи по приведенной зависимости. Соответственно несущую способность буроинъекционной сваи с учетом расширения стенок скважины определяют по приведенной зависимости. Технический результат состоит в повышении точности определения несущей способности буроинъекционной сваи, сокращении трудоемкости. 1 табл.

Установка для испытания грунтовых оснований осесимметричными моделями фундаментов // 2574239

Изобретение относится к области строительства и предназначено для исследования деформативности грунтовых оснований при нагружении осесимметричными моделями фундаментов. Установка для испытания грунтовых оснований осесимметричными моделями фундаментов с целью исследования их деформативности путем визуального наблюдения за перемещениями фиксированных точек в грунтовом основании через прозрачный экран в процессе погружения (извлекания) осесимметричных моделей фундаментов состоит из рабочего лотка цилиндрической формы, выполненного из половины трубы, образованной вследствие разреза цельной трубы на половину вдоль оси симметрии, к которой прикреплена прозрачная съемная вертикальная стенка, выполненная из утолщенного органического стекла с обрамляющими металлическими элементами, усиленная в верхней части горизонтальной фермой. Жестким основанием для установки является станина, выполненная из двух горизонтальных швеллеров. В целях исключения деформаций стекла в процессе испытания на вертикальную стенку до начала эксперимента установлена и закреплена прижимная рама и прижимная ферма. Нагрузка на осесимметричную модель фундамента передана при помощи рабочего рычага через центрирующее нагрузку приспособление, состоящее из вертикальной направляющей и силового приспособления, перемещающегося вдоль направляющей, предусматривающее установку двух динамометров (или других регистрирующих приборов). В качестве реперной системы для закрепления прогибомеров использована рамная конструкция, не связанная с элементами конструкций, участвующих в нагружении осесимметричной модели фундамента. В конструкции предусмотрен поворотный шарнир для осуществления поворота лотка до 90 градусов. Технический результат состоит в обеспечении визуального наблюдения за перемещениями фиксированных точек в грунтовом основании в процессе погружения (извлечения) осесимметричных моделей фундаментов при исследовании их деформативности. 3 ил.

Способ испытания свай статической нагрузкой // 2583806

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для определения несущей способности свай в существующих фундаментах при обследовании зданий перед реконструкцией. Способ испытания свай статической нагрузкой включает отрывку фундамента, обнажение подошвы ростверка, отделение сваи от ростверка, статическое испытание сваи вдавливанием, измерение перемещений испытуемой сваи. Перед отделением сваи от ростверка на испытуемую и смежные сваи устанавливают экстензометры. В ходе испытания регистрируют изменение напряженного состояния стволов свай. Затем оценивают величину влияния смежных свай на испытуемую. Технический результат состоит в повышении надежности и достоверности определения несущей способности свай в фундаментах зданий путем статического нагружения. 3 ил.

Способ статических испытаний элемента свайно-плитных и плитно-свайных фундаментов и элемент для его осуществления // 2594026

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам испытания элементов свайно-плитных и плитно-свайных фундаментов вдавливающей нагрузкой. Способ статических испытаний элемента свайно-плитных и плитно-свайных фундаментов здания путем воздействия статической ступенчато возрастающей нагрузкой на сваю в грунте, построения графика зависимости «нагрузка-осадка» и определения несущей способности сваи. Дополнительно на уплотненный грунт укладывают фрагмент плиты ростверка и воздействуют на него статической ступенчато возрастающей нагрузкой до достижения осадки сваи и фрагмента плиты ростверка не менее 0,2 допустимой осадки здания и определяют несущую способность элемента как суммарную несущую способность сваи и фрагмента плиты ростверка. Технический результат состоит в обеспечении снижения материалоемкости фундамента при обеспечении его несущей способности, обеспечении определения несущей способности по грунту сваи и плиты ростверка. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ определения несущей способности свай в просадочных грунтах // 2599894

Изобретение относится к области строительства, в частности, к определению несущей способности свай в просадочных грунтах. Способ определения несущей способности сваи в просадочных грунтах включает испытание сваи в грунтах природной влажности. Несущую способность сваи в замоченных грунтах определяют по приведенной зависимости, а испытывают сваю, погруженную на проектную глубину, без изоляции от грунта ее верхней части в пределах просадочной толщи. Технический результат состоит в повышении точности определения несущей способности, снижении материалоемкости и трудоемкости проведения испытаний. 1 табл.