Л. Г Мариупольский ИССЛЕДОВАНИЯ
ГРУНТОВ
ДЛЯ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ
И СТРОИТЕЛЬСТВА
СВАЙНЫХ
ФУНДАМЕНТОВ
МОСКВА
СТРОЙИЗДАТ
Л. Г Мариупольский
ИССЛЕДОВАНИЯ
ГРУНТОВ
ДЛЯ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ
И СТРОИТЕЛЬСТВА
СВАЙНЫХ
ФУНДАМЕНТОВ
МОСКВА
СТРОЙИЗДАТ
1989
ББК 38.58
М26
УДК 624.131.3+624.154.1
Печатается по решению секции литературы ио инженерному обору-
дованию редакционного совета Строциздата
Рецензент канд. техн наук Ю. Г. Трофименков.
Редактор — Л. Д. Дутко
Мариупольский Л. Г.
М26 Исследования грунтов для проектирования и
строительства свайных фундаментов.— 1989.— 199 с.
ISBN 5-274-00501-2.
Проанализированы примеры из строительной практики,
в которых недостатки исследований грунтов оснований свай-
ных фундаментов привели к ошибочным проектным решениям.
Рассмотрены методы исследований грунтов и даны реко-
мендации по назначению оптимальных длин и размеров
поперечного сечения свай. Приведены примеры комплексных
исследований и способы контроля условий залегания и
свойств грунтов в процессе строительства свайных фунда-
ментов.
Для инженерно-технических работников строительных,
проектных и изыскательских организаций.
3304000000—652
047(01)—89
20—89
ББК 38.58
ISBN 5-274-00501-2
© Л. Г. Мариупольский, 1989
ПРЕДИСЛОВИЕ
Ускорение научно-технического прогресса в области строитель-
ства, реализуемое в соответствии с решениями XXVII съезда КПСС,
в значительной степени связано с фундаментостроением. Учитывая,
что в настоящее время на долю свайных фундаментов приходится
27% всех возводимых фундаментов, необходимость значительного
повышения технического уровня проектов и качества строительства
таких фундаментов очевидна.
Проектирование и строительство экономичных конструкций свай-
ных фундаментов возможны при наличии достаточно представи-
тельной и достоверной информации об условиях залегания и свойствах
грунтов на строительных площадках, получаемой в результате
исследований грунтов при инженерно-геологических изысканиях.
Недостаточные данные о грунтах приводят к неправильному выбору
вида свай, их длины и поперечного сечения. Следствием этого является
либо занижение расчетных нагрузок, передаваемых на сваи, недо-
погружение свай до проектных отметок, приводящее к образованию
так называемых «попов» либо погружение дополнительных сван.
Для выявления причин указанного и уточнения характеристик
грунтов во многих случаях приходится выполнять дополнительные
исследования грунтов, что приводит к удорожанию и увеличению
продолжительности изыскательских работ.
К числу причин такого положения, связанных с изысканиями,
относятся: недостаточный учет при составлении программы изысканий
дополнительных и специфических требований к исследованиям
грунтов для проектирования и строительства свайных фундаментов;
недостаточное применение современных методов исследований; отсут-
ствие предварительного анализа фондовых материалов по инженерно-
геологическим условиям площадок строительства. В то же время
авторы проектов часто не приводят в техническом задании изыскате-
лям данные о классах ответственности и характерных конструк-
тивных особенностях проектируемых зданий и сооружений, необходи-
мые для правильного назначения состава и объема исследований
грунтов, не указывают необходимые сведения о грунтах, которые
впоследствии позволили бы нм осуществить вариантное проектирова-
ние фундаментов. Авторы проектов часто не представляют себе
технические возможности изыскательских организаций и не умеют
правильно оценить результаты исследовании грунтов.
Цель настоящей книги — отражение современного отечествен-
ного опыта исследований грунтов для проектирования и строитель-
ства свайных фундаментов. В ней описаны разработанные в послед-
нее время методы исследований грунтов, оборудование для испытаний,
изложены принципы назначении состава и объема исследований
грунтов, обоснован ряд положений нормативных документов.
Материал, изложенный в книге, в значительной мере является
результатом многолетней работы институтов «Фундаментпроект» и
НИИОСП по разработке и внедрении» в строительную практику
методов исследования грунтов, а также по подготовке нормативных
документов н стандартов, выполнявшейся под руководством и при
участии автора.
Автор весьма признателен своим коллегам за помощь в работе
и благодарит канд. техн, наук Ю. Г. Трофименкова за ценные
замечания, сделанные при рецензировании книги.
3
ВВЕДЕНИЕ
Свайные фундаменты давно и широко применяются в мостовом,
портовом и гидротехническом строительстве. В других же видах
строительства широкое их использование началось лишь с 60-х годов
ввиду увеличения этажности зданий и роста нагрузок иа фунда-
менты; массового строительства крупнопанельных домов с неболь-
шими допускаемыми осадками фундаментов; строительства на пло-
щадках с высоким уровнем грунтовых вод; требований индустриаль-
ное™, снижения трудоемкости и сокращения сроков строительства,
с одной стороны, и создания экономичных конструкций свай, высо-
копроизводительных механизмов для их погружения и устройств
с другой стороны.
Объем применения сван в промышленном, гражданском, жилищ-
ном, энергетическом и сельскохозяйственном строительстве интен-
сивно нарастал с каждым годом и продолжает расти; при этом
массовое применение находят короткие висячие сваи, заранее изго-
товляемые на заводах и погружаемые в грунт забивкой. Более 70%
сван имеют длину менее 10 м и в большинстве случаев не пре-
вышают 12 м.
Все эти обстоятельства обусловили дополнительные и специфи-
ческие требования к исследованиям грунтов при ннженерно-геолог н-
ческих изысканиях. Назначение размеров свай н определение их
несущей способности, по данным бурения скважин и лабораторных
исследований грунтов, не обеспечивали высокого качества проектных
решений.
Длина свай назначалась в основном исходя из визуального
описания грунтов, получаемого в процессе бурения скважин, так
как отбор образцов для лабораторных исследований осуществлялся
выборочно не чаще, чем через 1 м по глубине, и не из всех скважин.
Кроме того, в водонасыщенных песках отбирались образцы только
нарушенного сложения, что не позволяло определить их плотность.
Лабораторные данные позволяли произвести лишь ориентировочную
оценку несущей способности свай в глинистых грунтах, а в песчаных
грунтах несущая способность в большинстве случаев оценивалась
по тому же визуальному описанию грунтов. Выборочная контрольная
проверка несущей способности свай путем их испытаний на стадии
строительства фундаментов не позволяла своевременно откорректи-
ровать проекты свайных фундаментов в части сокращения длины
свай, уменьшения их поперечного сечення или количества. Кром,
того, с переходом иа забивку свай в большинстве случаев дизель
молотами, энергия ударов которых практически неконтролнруема
надежность динамических испытаний сван существенно снизилась
и их результаты часто дезориентировали проектировщиков.
4
Указанные недостатки приводили к снижению эффективности
применения свайных фундаментов, перерасходу строительных мате-
риалов и увеличению трудозатрат, о чем неоднократно указывалось
в решениях совещаний, конференций и постановлениях Госстроя
СССР.
Необходимо было, разработать методы исследований грунтов,
которые на стадии изыскательских работ обеспечивают достаточно
точное определение слоя в изучаемой толще грунта, при заглублении
в который сваи обладают наибольшей несущей способностью («несу-
щего слоя»); позволяют оценить возможность их погружения в несу-
щий слой; определить несущую спосбиость свай при разлНчных
вариантах их заглубления; деформационные характеристики грунтов
основания свайных фундаментов для их расчетов по II предельному
состоянию. При разработке методов исследований грунтов следовало
учитывать, что использование для определения деформационных ха-
рактеристик грунтов традиционных штамповых испытаний в шурфах
и скважинах ограничивалось большой стоимостью и сложностью
проведения первых, особенно на больших глубинах к ниже уровня
грунтовых вод, и недостаточной надежностью вторых.
С учетом этого разработана методика комплексных исследований
грунтов для проектирования и строительства свайных фундаментов,
созданы установки для проведения исследования грунтов различными
методами, входящими в общий комплекс, разработаны методы опре-
деления несущей способности свай и характеристик грунтов основа-
ния свайных фундаментов по результатам этих, исследований.
Глава 1. СОСТАВ ДАННЫХ ОБ УСЛОВИЯХ
ЗАЛЕГАНИЯ И СВОЙСТВАХ ГРУНТОВ,
НЕОБХОДИМЫХ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
Для проектирования свайных и любых других типов
фундамента необходимо иметь данные о стратиграфии
залегающих в основании грунтов, их генетической
и литолого-петрографической принадлежности, о физико-
геологических процессах и явлениях, которые могут
оказать влияние на проектируемые здания и сооружения.
Проектировщики должны также располагать детальными
сведениями о рельефе и геоморфологических условиях
площадки, так как работы по забивке или устройству
свай предшествуют всем остальным строительным ра-
ботам и часто выполняются без инженерной подготовки
территории, а геоморфологические признаки связаны с ге-
нетическим типом и литологическим составом грунтов.
Применительно к свайным фундаментам особое
внимание должно быть уделено выявлению условий
залегания грунтов основания, так как от этого непосред-
ственно зависит как выбор вида свай и их длины,
так и состав и объем исследований грунтов.
Необходимо устанавливать: однослойная или много-
слойная по составу толща грунтов слагает основание;
классифицировать слои грунтов (по ГОСТ 25100—82);
определять характер залегания отдельных слоев (инже-
нерно-геологических элементов) и границу между ними
(практически горизонтальные, наклонные либо невыдер-
жанные границы, наличие выклинивающихся слоев).
Необходимо располагать данными о глубине залегания
на площадке скальных или малосжимаемых грунтов
(согласно СНиП 2.02.03—85 к малосжимаемым отно-
сятся крупнообломочные грунты с песчаным заполни-
телем и глины твердой консистенции в водонасыщенном
состоянии с модулем деформации не менее 50 МПа),
так как в большинстве случаев от этой глубины
зависит, какие сваи — висячие или сваи-стойки — будут
запроектированы на площадке. При этом для скальных
грунтов важно устанавливать степень их выветрелости
и размягчаемости.
Следует устанавливать наличие и распространение
в плане и по глубине слабых (торфов, илов и сапропелей),
просадочных, набухающих, засоленных, искусственных
(насыпных или намывных) грунтов.
6
Для свай, изготовляемых на заводах и погружаемых
в грунт на строительной площадке тем или иным
способом (забивкой, вдавливанием и т. п.). важно
иметь данные, позволяющие оценить возможность погру-
жения их до требуемой глубины.
Состав характеристик грунтов, необходимых для про-
ектирования свайных фундаментов, обусловливается тем.
какие расчеты, должны выполняться при проектировании.
Во всех случаях проводится расчет оснований свай
на вертикальные нагрузки по несущей способности,
для чего необходимо иметь данные о несущей способ-
ности грунта основания сваи (несущей способности
сваи); она может определяться, во-первых, непосред-
ственно по результатам полевых испытаний свай стати-
ческими нагрузками, а для забивных свай — также дина-
мическими нагрузками и, во-вторых, с использованием
определенных характеристик грунтов, зависящих от
вида свай.
Для свай-стоек, опирающихся на невыветрелые
скальные грунты, достаточно знать единственную харак-
теристику — предел прочности скального грунта на одно-
осное сжатие в водонасыщенном состоянии.
Для висячих свай, сопротивление которых (общее
предельное сопротивление грунтов основания сваи)
представляет собой сумму сопротивлений грунтов осно-
вания под нижним концом и на боковой поверхности
сваи, необходимо знать соответствующие удельные со-
противления Ruf (они в соответствии с п. 2.10
СНиП 2.02.01—83 рассматриваются как самостоятельные
характеристики грунтов).
Для свай любого вида удельные сопротивления R
и f могут определяться непосредственно по результатам
полевых испытаний статическими нагрузками опытных
свай специальных конструкций, позволяющих измерять
сопротивление грунтов под нижним концом и на боковой
поверхности сваи раздельно.
Для свай постоянного по длине сечения, погружаемых
в грунт, либо буронабивных, сопротивления Ruf можно
находить по результатам испытаний статическими на-
грузками опытных свай малого сечения, а для забивных
свай — по испытаниям свай-зондов. Для погружаемых
свай постоянного по длине сечения сопротивления R
и f также можно определять по результатам зондирования
грунтов (статического или динамического) и, кроме
7
того,— по физическим характеристикам грунтов, В по-
следнем случае для песчаных грунтов необходимо знать
их плотность и крупность, а для пылевато-глинистых
грунтов — число пластичности, позволяющее определить
их тип, и показатель текучести /£. Указанные физи-
ческие характеристики используются также для опреде-
ления сопротивлений R и / для набивных и буровых
свай с уширенной пятой и без уширения, пирами-
дальных, трапецеидальных и ромбовидных свай, сопро-
тивления f для винтовых свай. Вместе с тем для
набивных и буровых свай, а также свай-оболочек при
определении сопротивления R крупнообломочных грун-
тов с песчаным заполнителем и песчаных грунтов
необходимо иметь данные об угле их внутреннего
трения <fi и удельном весе грунтов основания у,, а для
винтовых свай, погружаемых в пылевато-глинистые
и песчаные грунты,— об внутреннего трения »|Ь
удельном сцеплении с( и-удельном весе грунтов основания
Yi- Для винтовых свай сопротивление R можно также
определить по данным статического зондирования.
При определении сопротивления f для пирамидаль-
ных, трапецеидальных и ромбовидных свай необходимо
знать, кроме указанных выше физических характе-
ристик грунтов, значения модуля деформации £ и
прочностных характеристик ct и цл для грунтов, примы-
кающих к боковой поверхности.
Для свайных фундаментов из висячих свай, рабо-
тающих на вдавливающие нагрузки, необходимо рассчи-
тывать их основание по деформациям (осадкам);
при этом свайный фундамент рассматривается как
условный фундамент на естественном основании, для
определения размеров в плане которого необходимо
иметь данные об угле внутреннего трения грунтов,
расположенных выше проектной отметки нижних концов
свай, принимаемой за отметку подошвы условного
фундамента. Для расчета осадок такого фундамента
необходимо знать значения модуля деформации £1;
в пределах сжимаемой толщи и удельного веса у„
грунтов его основания, а для определения предельною
давления R, ограничивающего возможность использова-
ния регламентированных СНиП 2.02.01—83 расчетных
схем,— также значения удельного сцепления си и угла
внутреннего трения q>n грунта непосредственно под по-
дошвой условного фундамента.
8
Если проектируемые свайные фундаменты могут ока-
заться в условиях, когда возможен выпор грунтов
основания и потеря устойчивости фундаментов (на
основания передаются значительные горизонтальные
нагрузки или они ограничены откосами либо сложены
крутопадающими слоями грунтов), то в этих случаях
необходимо определять прочностные характеристики
грунтов — удельное сцепление С| и угол внутреннего
трения <pi не только для грунтов, залегающих непо-
средственно под нижними концами свай (подошвой
условного фундамента), но также для вышележащих
грунтов.
В случаях когда передаваемые на отдельные сваи
горизонтальные нагрузки превышают величину 0,05 от
вертикальных и, следовательно, необходим расчет свай
по перемещениям на совместное действие вертикальных
н горизонтальных нагрузок и моментов, то следует
определять коэффициент постели грунта С на боковой
поверхности свай. Коэффициент постели находят либо
путем испытаний свай статическими горизонтальными
нагрузками, либо по таблицам в зависимости от коэф-
фициента пропорциональности К, для оценки значений
которого необходимо знать следующие физические ха-
рактеристики грунтов: крупность и плотность песчаных
грунтов, число пластичности /г и показатель текучести
7/. пылевато-глинистых грунтов.
При строительстве в районах распространения спе-
цифических грунтов, к которым, применительно к свай-
ным фундаментам, относят просадочные, набухающие
и засоленные грунты (существенно изменяющие свои
свойства при обводнении), необходимо несущую способ-
ность свай и перечисленные выше характеристики
определять не только в природном состоянии указанных
грунтов, но также при их полном водонасыщении; при
этом в случае применения в просадочных грунтах
выштампованных свай прочностные характеристики
(с и ц) для определения несущей способности свай
следует определять для грунтов, уплотненных под водой.
Так же, как и для проектирования любых фундаментов
в подобных грунтовых условиях, для проектирования
свайных фундаментов важно иметь, достоверные и
представительные данные о глубинах распространения
этих специфических грунтов, об уровне подземных
вод и предполагаемых его изменениях, о типах грун-
9
товых условий по просадочности с указанием частных
и максимально возможных значений просадки грунтов
от собственного веса в районах распространения про-
садочных грунтов, о величине полного подъема поверх-
ности грунта при набухании в районах распространения
набухающих грунтов. При исследованиях просадочных
грунтов должна быть выделена граница, ниже которой
слои грунта характеризуются величиной относительной
просадочности г\/ < 0,02 при давлении р — 0,3 МПа,
так как в грунтовых условиях I типа по просадочности
местоположение этой границы во многих случаях пре-
допределяет выбор длины свай. При исследованиях
засоленных грунтов следует выделять слои грунтов
с суммарным содержанием легкорастворимых солей
и гипса от массы воздушно-сухого грунта, превышающем
следующие пределы, %: в песчаных грунтах — 3,
в крупнообломочпых — 5, пылевато-глинистых — 20.
Кроме того, для проектирования свайных фунда-
ментов в указанных специфических грунтах необходимо
иметь данные, позволяющие определить дополнительные
силы трения по боковой поверхности свай, возникающие
при обводнении грунтов. В просадочных грунтах к ним
относятся отрицательные силы трения, которые могут
возникать в грунтовых условиях II типа по просадоч-
ности. В набухающих грунтах к дополнительным силам,
действующим по боковой поверхности свай, относятся
силы подъема (выпора) свай.
Таким образом, для вариантного проектирования
фундаментов из висячих свай во всех случаях в ре-
зультате исследований грунтов, как .минимум, должны
быть определены следующие характеристики: плотность
(удельный вес) у и крупность песчаных грунтов,
число пластичности показатель текучести /( и плот-
ность у пылевато-глинистых грунтов в пределах всей
исследуемой толщи грунтов;
прочностные характеристики (удельное сцепление с
и угол внутреннего трения ср) грунта, залегающего
непосредственно под нижними концами свай;
модуль деформации грунтов Е, залегающих под
нижними концами свай в пределах сжимаемой толщи.
Если при проектировании в качестве вариантов
предполагаются пирамидальные, трапецеидальные или
ромбовидные сваи, то прочностные характеристики с
и ср и модуль деформации Е следует определять также
10
для грунтов, примыкающих к боковой поверхности
таких свай. Знание угла внутреннего трения ф
грунтов, примыкающих к боковой поверхности свай,
необходимо для любых свайных фундаментов при опреде-
лении размеров в плане условного фундамента в расчете
оснований по деформациям. Вместе с тем, учитывая,
что в расчет включается только четвертая часть угла ф,
его с достаточной для практических целей точностью
можно принимать по справочным данным в зависимости
от указанных выше физических характеристик либо по
данным зондирования.
Для свай длиной до 16 м постоянного по длине
сечения, погружаемых различными способами в грунт
(за исключением погружаемых в указанные выше
специфические грунты), и винтовых свай необходимо
всегда определять по данным зондирования сопротивле-
ние под нижним концом сваи R и среднее сопротивление
на боковой поверхности f для различных глубин погру-
жения свай.
Приведенный минимальный состав при необходимости
должен дополняться данными о характеристиках R
и f по результатам испытаний статическими нагрузками
опытных свай малого сечения, свай-зондов, опытных
свай натурного размера с раздельным измерением
сопротивлений грунтов под нижним концом и на боковой
поверхности свай, а также данными о предельных
сопротивлениях свай по результатам испытаний натур-
ных свай вертикальными статическими и динамическими
нагрузками, о коэффициентах постели по результатам
испытаний свай горизонтальными статическими нагруз-
ками.
В случаях когда возможна потеря устойчивости
свайных фундаментов, дополнительно должны опреде-
ляться прочностные характеристики (с и ф) для грунтов,
примыкающих к боковой поверхности свай.
При проектировании фундаментов в грунтовых усло-
виях II типа по просадочности для расчетов отрицатель-
ных сил трения необходимо дополнительно определять
прочностные с и q и физические /, и у характеристики
просадочных грунтов в водонасыщенном состоянии
и проводить специальные испытания опытных свай натур-
ного размера статическими нагрузками. Если в проса-
дочных грунтах применяют выштампованные сваи, то
прочностные характеристики следует также определять
II
для уплотненных под водой грунтов. В набухающих
грунтах силы подъема свай следует находить по ре-
зультатам специальных испытаний опытных свай натур-
ного размера.
Обязательным требованием при определении характе-
ристик грунтов и предельных сопротивлений свай явля-
ется оценка изменчивости их частных значений.
Для всех перечисленных характеристик грунтов, за
исключением сопротивлений R и /, изменчивость оцени-
вается путем статистической обработки результатов их
частных определений для выделенных при исследова-
ниях грунтов инженерно-геологических элементов, кото-
рая выполняется согласно ГОСТ 20522—75. Полученные
при такой обработке статистические показатели — сред-
нее квадратическое отклонение характеристики, коэф-
фициент вариации, показатель точности оценки сред-
него значения характеристики, коэффициент надеж-
ности (безопасности) по грунту — используются для вы-
числения применяемых в проектировании расчетных
значений характеристик грунтов. При этом в зависимости
от группы предельного состояния, по которой рассчиты-
ваются основания свайных фундаментов, доверительная
вероятность а расчетных значений характеристик грун-
тов должна приниматься различной: при расчетах
оснований по несущей способности — 0,95, по деформа-
циям — 0,85.
Учитывая, что характеристики R и f относятся к
определенным глубинам погружения или устройства свай,
оценка их изменчивости должна выполняться также
относительно выделенных глубин. Подобная оценка из-
менчивости очень полезна для проектировщиков, так
как облегчает выбор рационального вида свай. Вместе
с тем в СНиП 2.02.03—85 не содержится обязатель-
ного требования к подобной раздельной статистической
обработке частных значений сопротивлений R и [.
Согласно СНиПу, достаточно оценить изменчивость
вычисляемых по частным значениям R и f для выделенных
глубин частных значений предельного сопротивления
сваи, т. е. выполнить статистическую обработку опытных
данных аналогично тому, как она должна проводиться
применительно к частным значениям предельного со-
противления сваи, получаемым в результате испытаний
свай статическими и динамическими нагрузками.
12
Глава 2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДОВ
ИССЛЕДОВАНИЙ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЙ
СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ И ХАРАКТЕРНЫЕ
НЕДОСТАТКИ ИССЛЕДОВАНИЙ
Методы исследований грунтов оснований свайных
фундаментов. Для получения исходных данных для
проектирования свайных фундаментов применяют соче-
тание различных методов исследований грунтов
(табл. 2.1).
Если в пределах исследуемой толщи грунтов встре-
чены скальные грунты или твердые глины, которые могут
служить опорным слоем для свай-стоек, то необходимо
определять их прочность на одноосное сжатие в лабо-
раторных условиях, а если скальные грунты представлены
выветрелыми и размягчаемыми разностями — проводить
полевые испытания грунтов штампом либо испытания
свай статическими нагрузками. Если до начала исследо-
ваний грунтов известно, что по условиям их залегания
будут запроектированы сваи-стойки, то определять ха-
рактеристики, указанные в пп. 4, 6—8, не нужно.
Следует подчеркнуть, что необходимость получения
исходных данных, приведенных в пп. 8—10, должна
устанавливаться проектировщиками и обязательно ука-
зываться в техническом задании на инженерно-геологи-
ческие изыскания. При этом следует иметь в виду, что
при расчетах оснований свайных фундаментов по
устойчивости (п. 8) в случае, когда предполагаемые
поверхности скольжения проходят на уровне нижних
концов свай или ниже их, знание прочностных характе-
ристик необходимо не только для грунтов, залегающих
выше уровня нижних концов свай. Поскольку в этом
случае наличие свай никак не влияет на устойчивость
основания и расчет оснований свайных фундаментов
ничем не отличается от расчета фундаментов на
естественном основании, то в табл. 2.1 этот случаи
не рассматривается.
Как видно из табл. 2.1, для определения тех или иных
характеристик грунтов и сопротивлений (показателей
взаимодействия свай с грунтами) могут применяться
различные методы исследований грунтов. Описание и
область применения отдельных методов даны в главах
3—6, а вопросы их сочетания рассматриваются в гл. 7.
Вместе с тем важно понять основные принципы,
13
Таблица 2.1
№ и п.	1	Исходные данные	Цель получения исходных данных	Методы исследований грунтов
1	Условия залегания	Выделение инже-	Проходка горных вы-
	грунтов основания	нерно-геологических элементов (слоев грунтов)	работок с отбором об- разцов Зондирование Исследование физи- ческих характеристик (и. 3) Геофизические иссле- дования
2	Возможность по-	Определение мак-	Бурение скважин
	гружения свай	симальных глубин погружения свай	Зондирование Погружение эталон- ных свай
’>	Физические харак- теристики грунтов:	Для задач, ука- занных в пп. I. 4,	
	а) гранулометриче- ский состав песча- ных н круннообло- мочиых грунтов; б) число пластич- ности вылевато- глинистых грунтов; в) показатель те- кучести пылевато- глинистых грунтов; г) плотность пес- чаных и пылевато- глинистых грунтов	6, 7, 9. 10	Лабораторные иссле- дования То же Зондирование Лабораторные иссле- дования Радиоактивный ка- ротаж Зондирование
4	Предельные удель-	Расчет оснований	Испытания статичес-
	ные сопротивления	свай на вертикаль-	кими нагрузками опыт-
	|рунтов R и 1 под	ные нагрузки по	ных свай натурного
	нижним концом и	несущей способ-	размера с раздель-
	на боковой поверх- ности свай	ности	ным измерением со- противлений /? и j То же. эталонных свай 11 н III типа То же, свай-зоидов То же, опытных свай малого сечения (бу- ронабивных) Зондирование Исследования физи- ческих характеристик (и. 3)
5	Предельное сопро-	Расчет оснований	Испытания статичес-
	тивленне сван на	свай на вертикаль-	кими нагрузками свай
	вертикальные на-	ные нагрузки по	натурного размера
14	грузки	несущей способ- ности	То же, эталонных свай 1 типа
Продолжение табл. 2.1
№ п. II	Исходные’ даиные	Цель получения исходных данных	Методы исследований *рхнтон
6	Модуль деформа-	Расчет оснований	Испытания динами- ческими нагрузками свай натурного раз- мера Статическое зонди- рование Полевые испытания
7	ции грунтов Е на уровне	нижних концов свай и ниже в пределах сжима- емой зоны1 Прочностные ха-	свайных фундамен- тов на вертикаль- ные нагрузки ио деформациям Расчет оснований	штампами То же, пресс иометра ми » плоским дила- тометром Зондирование Лабораторные испы- гаиия в комнрес снонных приборах и приборах трехосного сжатия Исе ле дов а н и я ф изи - ческих характеристик (и. 3) Лабораторные иены-
К	рактернстики (удель- ное сцепление с и угол внутреннего треиия ч ) грунтов, залегающлх непо- средственно под иижиимн концами свай' Прочностные ха-	свайных фунда- ментов на верти- кальные нагрузки по деформациям- Расчет оснований	тания в срезных при борах Зондирование Исследование физи- ческих характеристик (и. 3) Полевые испытания
9	рактернстики грун- тов с и <| выше уровня нижних кон- цов свай Коэффициент пос-	свайных фундамен- тов но устойчивости Расчет свай на го-	на срез целиков То же, на враща- тельный срез То же, па поступа- тельный срез Лабораторные испы- тания в приборах трехосного сжатия и срезных приборах Испытания свай из-
10	тели С грунтов выше уровня ниж- них концов свай Отрицательные си-	ризонтальные на- грузки ио переме- щениям Расчет оснований	турнего размера ста- тическими горизон- тальными нагрузками Исследования физи- ческих характеристик (и. 3) Испытания статичес
	лы трения в проса- дочных грунтах	свайных фунда- ментов на верти-	кими нагрузками спе- циальных опытных
15
Продолжение табл. 2.1
№ п. п	Исходные данные	Цель получения исходных данных	Методы нсслсдинамки грунтов
	Силы подъема свай в набухающих грун- тах	кальные нагрузки по несущей способ* ноет и и деформа- циям	свай с замачиванием грунтов основания Исследования физи- ческих характеристик (л. 3)
' Если возможно применение пирамидальных, трапецеидальных
или ромбовидных сван, то для их расчета по несущей способности
необходимо определять указанные характеристики грунтов также для
грунтов, залегающих выше- нижних концов свай.
' Для набивных, буровых свай и свай-оболочек, опирающихся
на песчаные грунты и круниообломочные грунты с песчаным
заполнителем, а также для винтовых свай необходимо определять
указанные характеристики для расчета оснований свай на вертикальные
нагрузки по несущей способности
И р и м е ч а н и е. Полужирным шрифтом выделены исходные дан-
ные. необходимые для всех случаев проектирования свайных фун-
даментов.
которыми следует руководствоваться при сравнительной
оценке различных методов определения одних и тех же
характеристик и сопротивлений.
В табл. 2.1, где для определенной характеристики
грунта или сопротивления приводятся применяемые ме-
тоды их исследования, на первом месте ctohi тса' назы-
ваемый «эталонный метод». Хотя понятие «эталонный
метод» применительно к исследованиям грунтов для
проектирования фундаментов достаточно условно, оно,
как показано в {13], удобно, если принять, что эталон-
ный метод — метод исследования грунтов, с помощью
которого обеспечивается получение наиболее достовер-
ного значения той или иной характеристики, либо того
или иного сопротивления применительно к методам
расчета оснований зданий и сооружений, установлен-
ным действующими нормами на проектирование. Учи-
тывая это, приведенные в табл. 2.1 эталонные методы
исследования грунтов увязаны с методами расчета
оснований свайных фундаментов, регламентированными
СНиП 2.02.03—85.
Очевидно, что для свайных фундаментов наиболее
достоверные данные о предельном сопротивлении сваи,
о сопротивлении грунтов под ее нижним концом и на
боковой поверхности, о коэффициенте постели и других
показателях, характеризующих взаимодействие сваи с
1Ь
окружающими грунтами (силах негативного трения в
просадочных грунтах, силах подъема свай в набу-
хающих грунтах), могут быть получены при полевых
испытаниях статическими нагрузками (в соответствии
с ГОСТ 5686—78s) опытных свай натурного размера,
погружаемых либо устраиваемых тем же способом, как
и сваи, которые предполагается применить на практике.
При этом следует иметь в виду, что самые надежные
данные о работе свайного фундамента могут быть
получены путем полевых испытаний статическими нагруз-
ками опытных кустов из свай натурных размеров.
Однако ввиду значительной сложности и большой стои-
мости таких испытаний, они проводятся лишь в исключи-
тельных случаях и поэтому не нашли отражения
в табл. 2.1.
Эталонным методом определения модуля деформации
грунтов являются полевые испытания в соответствии
с ГОСТ 20276—85 штампами, поскольку граничные усло-
вия и траектории нагружения грунтов для штампа
и свайного фундамента при расчете по деформациям,
рассматриваемого в соответствии со СНиП 2.02.03—85
как условный фундамент на естественном основании,
наиболее близки. Однако при исследованиях грунтов
для проектирования свайных фундаментов штампы пло-
щадью 2500—5000 см2, устанавливаемые в шурфах,
дудках и котлованах и обеспечивающие получение
наиболее достоверных значений модуля деформации
грунтов, практически не находят применения. Это
связано с тем, что при расчетах оснований свайных
фундаментов по деформациям необходимо иметь данные
о модуле деформации грунтов только на уровне
нижних концов свай и ниже их, а для сооружений,
основания которых рассчитываются по деформациям,
длина свай составляет не менее 3 м, причем в подавля-
ющем большинстве случаев — не менее 5 м. Испытания
же грунтов штампами площадью 2500—5000 см" на
глубинах более 5 м, и особенно ниже уровня подземных
вод, чрезвычайно сложны и дороги. В этих условиях
в качестве эталонного метода определения модуля де-
формации грунтов следует рассматривать полевые
испытания грунтов винтовым штампом площадью
600 см2 в скважинах или массиве, выполняемые согласно
ГОСТ 20276—85 и обеспечивающие получение,значений
модуля деформации, соответствующих значениям полу-
17
чаемым при испытаниях грунтов штампом площадью
5000 см2 [20].
Наиболее достоверным методом определения проч-
ностных характеристик грунтов являются полевые испы-
тания на срез целиков грунта в шурфах и котлованах,
проводимые в соответствии с ГОСТ 23741—79. Этот
метод следует рассматривать как эталонный в тех случаях,
когда прочностные характеристики грунтов необходимо
знать выше уровня нижних концов свай (табл. 2.1, п. 8),
т. е. на сравнительно небольших глубинах, применительно
к расчетам оснований свай по устойчивости н возмож-
ности образования поверхностей скольжения, охваты-
вающих значительные по объему массивы грунтов.
В то же время, как отмечалось ранее, определение
прочностных характеристик грунтов выше уровня
нижних концов свай для расчетов оснований по
устойчивости необходимо лишь в отдельных случаях,
а определение прочностных характеристик грунтов,
залегающих непосредственно под нижними концами
свай, для расчетов оснований по деформациям необхо-
димо во всех случаях проектирования зданий и сооруже-
ний I и II класса, так как требуется определять расчетные
сопротивления грунта основания, ограничивающие рас-
четный линейный участок зависимости осадки фунда-
мента от нагрузки. Поскольку, с одной стороны, метод
определения расчетного давления, регламентируемый
СНиП 2.02.01—83, достаточно условен и, с другой
стороны, проверка этого метода осуществлялась по
экспериментальным значениям прочностных характе-
ристик, полученным при лабораторных испытаниях об-
разцов грунтов на срез по ГОСТ 12248—78*, то именно
эти испытания и следует принимать в качестве
эталонного метода определения прочностных характе-
ристик грунтов применительно к расчетам оснований
срайных фундаментов по деформациям.
В сносках табл. 2.1 отмечено, что прочностные ха-
рактеристики грунтов непосредственно под нижними
концами свай могут потребоваться для расчетов осно-
ваний свай по несущей способности, если возможно
применение набивных, буровых свай и свай-оболочек,
опирающихся на песчаные грунты и крупнообломочные
грунты с песчаным заполнителем, либо винтовых свай.
Кроме того, для расчетов по несущей способности
оснований пирамидальных, трапецеидальных и ромбо-
18
видных свай могут потребоваться прочностные характе-
ристики грунтов, залегающих выше нижних концов свай.
Для всех этих случаев в качестве эталонного метода
определ ния прочностных характеристик грунтов также
следует принимать лабораторные испытания грунтов на
срез по ГОСТ 12248—78*, так как соответствующие
формулы для расчета свай, приведенные в СНиП 2.02.03—
85, выводились и проверялись с использованием проч-
ностных характеристик, полученных по данным именно
этих лабораторных испытаний.
В соответствии с изложенным, получаемые эталон-
ными методами значения характеристик грунтов и сопро-
тивления следует рассматривать как наиболее точные
(эталонные) их значения для изучаемых грунтов, и
с этими значениями следует сравнивать значения ана-
логичных характеристик либо сопротивлений, полученные
другими методами. При таком сравнении необходимо
четко знать при каких значениях или в каких интер-
валах измеряемых при эталонных испытаниях пока-
зателей определены искомые характеристики и сопро-
тивления.
Обратимся к предельному сопротивлению сваи. Су-
ществуют различные критерии для определения предель-
ного сопротивления сваи по получаемым при полевых
испытаниях натурных свай графикам зависимости их
перемещений от нагрузки, подробно рассмотренные в
работе [32]. Все они в достаточной степени условны и,
учитывая это, в отечественной практике проектирования
свайных фундаментов в соответствии со СНиП 2.02.03 —85
за предельное сопротивление сваи вдавливанию прини-
мается такая нагрузка на графике «осадка — нагрузка»,
при которой осадка сваи $ составляет определенную
часть от предельно допускаемой величины средней
осадки фундамента проектируемого здания или соору-
жения s„, т. е. s = Коэффициент в общем случае
принимается равным 0,2, а предельная осадка s„ зависит
от конструкции здания или сооружения и в соответствии
с прил. 4 к СНиП 2.02.01—83, которым обычно руко-
водствуются при проектировании, варьирует в значитель-
ных пределах — от 8 см для зданий с железобетонным
каркасом до 40 см для железобетонных силосных
корпусов элеваторов монолитной конструкции. В то же
время для однозначной трактовки предельного сопротив-
ления сваи, определяемого по результатам ее испытания
19
статическими нагрузками, как эталона, необходимо ру-
ководствоваться одним определенным значением s,. Учи-
тывая это, в качестве осадки s„ принята минимальная
осадка сваи 8 см по прил. 4 к СНиП 2.02.01-83,
и соответственно считается, что предельное сопротивле-
ние висячей сваи Fu — это нагрузка при ее осадке 16 см
(рис. 2.1). При такой трактовке предельного сопротив-
ления сваи, как показала проверка на обширном
экспериментальном материале, разница между нагрузкой
F„, соответствующей осадке 16 см, и нагрузкой F„o, со-
ответствующей полному исчерпанию несущей способности
основания, т. е. асимптоте графика «осадка — нагрузка»
при s -* оо (кривая /), составляет не более 15% F„o
даже в плотных песчаных грунтах и пылевато-глинистых
грунтах полутвердой и твердой консистенции. В менее
плотных песчаных и более пластичных пылевато-
глинистых грунтах эта разница еще меньше или вообще
не наблюдается. В постеднем случае график имеет форму
кривой 2, когда F,' — Fun.
В соответствии с изложенным при раздельном
определении удельных сопротивлений грунтов под ниж-
ним концом и на боковой поверхности свай при полевых
испытаниях свай статическими вдавливающими нагруз-
ками за эталонные значения предельных сопротивлений
R и f принимают значения удельных сопротивлений,
соответствующие также осадке 16 мм. Вместе с тем сле-
дует иметь в виду, что для набивных и буровых свай
большого диаметра (1 ми более), опирающихся на
малосжимаемые грунты, разница между нагрузками
F„ и FuU может превышать 15%, и в этих случаях
за эталонные значения предельного сопротивления свай
правильнее принимать значения достигнутых при испыта-
ниях нагрузок, соответствующих осадке 50 мм. В ка-
честве эталонного значения предельного сопротивления
свай на выдергивающие и горизонтальные нагрузки
принимается такая нагрузка на графике «перемещение —
нагрузка», без увеличения которой перемещения сваи
непрерывно, возрастают.
При определении по результатам полевых испытаний
грунтов штампами эталонных значений модуля дефор-
мации грунтов следует руководствоваться указаниями
ГОСТ 20276—85 о выборе линейного участка графика
«осадка штампа — давление на штамп». Определение
эталонных значений прочностных характеристик грунтов
20
Рис. 2.1. Графики «осадка —
нагрузках
по результатам лабораторных или полевых испытаний
грунтов на срез следует осуществлять в интервалах
нормальных давлений на образец, соответствующих
указанным в табл. 1 ГОСТ 12248—78 или табл. 1
ГОСТ 23741—79 и зависящих от плотности и крупности
песчаных грунтов, либо от типа и показателя теку-
чески пылевато-глинистых грунтов.
Характерные недостатки исследований грунтов. От-
сутствие или недостаточно достоверное определение
тех или иных данных о грунтах, рассмотренных в пре-
дыдущей главе, приводит к завышению либо занижению
размеров (площади поперечного сечения или длины)
свай или их количества в проектируемом фундаменте.
В первом, наиболее распространенном случае завышение
размеров забивных свай проявляется, как правило,
в их недобивках до проектных отметок и вызывает
необходимость срубки их голов. При забивке свай
завышенных размеров или слишком часто располо-
женных в водонасыщенные пылевато-глинистые грунты
часто происходит подъем (выталкивание) свай вслед-
ствие разрушения структурных связей грунта при
забивке свай и развития в нем высокого порового
давления. В результате несущая способность таких
свай часто оказывается недостаточной и поэтому при-
ходится либо увеличивать расстояния между сваями,
либо повторно погружать их. Во втором случае, вслед-
ствие занижения размеров или количества свай и не-
21
достаточной несущей их способности, приходится погру-
жать или устраивать дополнительные сваи.
В обоих случаях ошибки в исследованиях грунтов
приводят к перерасходу строительных материалов и уве-
личению трудозатрат и, следовательно, к снижению
эффективности применения свайных фундаментов.
Можно выделить четыре группы характерных недо-
статков исследований грунтов: первая связана с тем, что
исследования выполняются в недостаточном составе;
вторая — с тем, что они выполняются в недостаточном
объеме; третья — с неправильным выбором мест исследо-
ваний грунтов; четвертая — с недостаточной глубиной
исследований.
Среди недостатков первой группы наиболее частым
является ограничение исследований грунтов только бу-
рением скважин с отбором образцов и проведением
на них лабораторных исследований грунтов. Такие
исследования часто приводят к ошибкам при опреде-
лении положения кровли несущего слоя для висячих
свай, так как образцы грунта отбираются из скважин
не непрерывно, а через определенный интервал, и,
кроме того, отбор образцов ненарушенной структуры
в водонасыщенных песчаных и слабых пылевато-гли-
нистых грунтах весьма затруднителен.
В настоящее время при бурении скважин практи-
чески невозможно отобрать монолиты песчаных грунтов,
поэтому часто возникают ошибки при определении их
плотности и соответственно неправильно назначаются
длины и несущая способность свай.
Так при проектировании высотного корпуса на пр. Вер-
надского в Москве на площадке, сложенной песчаными
грунтами, вследствие отсутствия данных о плотности
песков расчетная нагрузка на сваю была занижена
не менее чем на 20%, длины свай завышены на 2—4 ,м,
а их число — на 340 шт. [33]. Проведение на площадке
дополнительно к бурению скважин статического зонди-
рования в 19 точках и анализ данных, зондирования
совместно с результатами испытаний свай, выполненных
ранее на рядом расположенных объектах, позволили
уменьшить длину свай с 8—12 до 6—10 м, снизить
расход цемента на 126 т, стали на 36 т и стоимость
работ на 45 тыс. руб. Кроме того, можно было уменьшить
число свай, но для этого требовалось внести изменения
в проект фундаментов, а времени на такую переделку’
22
не оставалось, так как зондирование выполнялось
в период производственного погружения свай.
При проектировании трехэтажного трехсекционного
кирпичного жилого дома на площадке, сложенной пыле-
ватыми супесями и мелкими водонасыщенными песками,
в качестве фундамента были приняты забивные железо-
бетонные сваи сечением 30X30 см- и длиной 6 м с расчет-
ной нагрузкой на сваю 250 кН. Несмотря на то что плот-
ность песков при исследованиях грунтов не определялась,
при проектировании было принято, что нижние концы
свай заглублены в пески средней плотности на 2—
2,5 м [32]. После забивки свай производственной
организацией была проверена расчетная нагрузка на
сваи (путем выполнения четырех испытаний свай ста-
тическими вдавливающими нагрузками), а также плот-
ность песков (путем статического зондирования). В
результате было установлено, что пески, являющиеся
основанием для свай, не средней плотности, а рыхлые,
так как сопротивление грунта под конусом зонда состав-
ляло в них всего 2—6,5 МПа, а предельное сопротивле-
ние на сваи — 100, 100, 250 и 200 кН. Учитывая, что
проектом была предусмотрена нагрузка на сваю 250 кН,
пришлось в целях усиления свайного фундамента до-
полнительно забить 81 сваю, или примерно на 50% боль-
ше проектного количества свай.
При расположении свай в пылевато-глинистых грунтах
их исследования только путем бурения скважин и лабо-
раторными методами обычно приводят к занижению
значения несущей способности свай при проектировании
фундаментов и, следовательно, к завышению их размеров
и (или) количества. Такое положение связано с тем,
что регламентированный СНиП 2.02.03—85 табличный
метод определения несущей способности свай в пылевато-
глинистых грунтах по показателям их текучести
является весьма приближенным. Как показано в [30]
и [34], при расчетах по табличному методу значения
несущей способности свай в таких грунтах занижаются
в среднем на 40%.
Определение модуля деформации грунтов, являюще-
гося основной характеристикой при расчетах основа-
ний свайных фундаментов по деформациям, по данным
одних лабораторных исследований грунтов приводит
также к большим ошибкам и, как правило, к за-
вышению размеров свайных фундаментов. Малодо-
23
стоверные данные о модуле деформации грунтов не
позволяют проектировщикам осуществлять вариантное
проектирование свайных фундаментов и часто приводят
к тому, что в проектах применяются свайные фун-
даменты там, где более эффективными были бы фунда-
менты на естественном основании. Так, проведение на
площадке строительства прессово-рамного завода
КамАЗа дополнительно к лабораторным исследованиям
испытаний грунтов в полевых условиях штампами
и прессиометрами позволило повысить модуль деформа-
ции грунтов с 20 до 45—55 МПа и обосновать
возможность одновременного применения различных
типов фундаментов и видов свай для разных участков
корпуса [33].
Характерным недостатком первой группы является
предпочтительное применение испытаний свай динами-
ческими нагрузками, как более простых, вместо испы-
таний свай статическими нагрузками. Между тем дина-
мические испытания дают ненадежные и, как правило,
заниженные данные о несущей способности свай, причем
в среднем занижение составляет 40% [30]. Учитывая
это обстоятельство, динамические испытания оправданно
проводить лишь в сочетании со статическими испыта-
ниями для определения степени неоднородности грунтов
в пределах строительной площадки и для последующего
контроля расчетной нагрузки на производственные сваи,
определяемой с учетом поправочного коэффициента,
устанавливаемого по результатам параллельных испыта-
ний свай динамическими и статическими нагрузками.
К недостаткам второй группы относится отсутствие
точек исследований грунтов в пределах контура проекти-
руемого здания или сооружения, недостаточное коли-
чество скважин или испытаний грунтов, либо того
и другого.
Пример типичных последствий проектирования свай-
ных фундаментов при отсутствии данных о свойствах
грунтов в пределах контура здания приведен в [32].
Для 4-этажного крупноблочного жилого дома по типо-
вому проекту серии 1-439А запроектировали свайный
фундамент с однорядным расположением свай длиной
6 м, сечением 30X30 см и расчетной нагрузкой
на сваю 250 кН. На участке указанного дома не было
ни одной скважины. Ближайшая скважина находилась
на расстоянии примерно 150 м.
24
Из 244 свай, предусмотренных проектом, на проектную
глубину 6 м было погружено только 9 свай, на глубину
4—5 м—10, 3—4 м — 90, 1,5—3 м — 124 и менее
1,5 м — И. Таким образом, общий объем железобетона
свай, фактически забитых в грунт, составил 64 м3 при
проектном объеме 130 м3, т. е. 49%, а 51% объема
запроектированных свай оказался лишним.
Для выяснения причины недобивки такого большого
количества свай были пробурены две контрольные
скважины глубиной 10 м. По данным бурения и лабо-
раторных исследований грунтов, установлено, что под
растительным слоем мощностью 0,3 м до глубины при-
мерно 2 м залегают лессовидные суглинки, ниже —
моренные суглинки полутвердой и тугопластичной
консистенции с гнездами песка и включением мелкой
и крупной гальки.
Для оценки несущей способности свай, недобитых
на большую глубину, были произведены испытания ста-
тической нагрузкой на вдавливание пяти коротких свай
е глубиной забивки 1.55; 2,05; 3,35: 1,9 и 1,75 м. Расчетные
нагрузки на испытанные сваи приняли равными со-
ответственно 200, 400, 350, 400 и 300 кН. При расчетных
нагрузках осадки не превышали 4 мм. Результаты
испытаний свай статической нагрузкой увязываются
с приведенными выше свойствами грунтов.
Таким образом, с полной гарантией можно было при-
нять сваи длиной не более 4 м и сечением 25X25 см
при сохранении проектной нагрузки на сваю 250 кН.
Объем свай в этом случае составил бы примерно 60 м3
вместо 130 м! по проекту, т. е. расход бетона снизился
бы более чем в 2 раза.
Исследования грунтов в недостаточном объеме часто
приводят к тому, что фактические условия залегания
грунтов на отдельных участках в пределах контура
проектируемого здания или сооружения существенно
отличаются от прогнозируемых по результатам изысканий.
Кроме того, нормативные и расчетные значения характе-
ристик и показателей сопротивления грунтов принима-
ются заниженными, так как они получаются не статисти-
ческой обработкой данных испытаний грунтов, а исходя
из минимальных опытных значений.
Последствия исследований грунтов в недостаточном
объеме можно проиллюстрировать на примере проекти-
рования одноэтажного промышленного здания длиной
25
120 м. Так, изыскательская организация проводила
исследования грунтов при заданном проектировщиками
расположении здания на площадке и выполнила исследо-
вания в достаточно полном составе и объеме. В пределах
контура здания было пробурено три скважины при рас-
стоянии между ними 40 м; выполнены лабораторные
исследования грунтов, статическое зондирование грунтов
в шести равномерно расположенных вдоль корпуса
точках и испытания эталонных свай динамическими
и статическими нагрузками в трех пунктах рядом со
скважинами.
По данным исследований грунтов было выявлено,
что на площадке под растительным слоем толщиной
0,2—0,3 м залегают аллювиальные отложения, пред-
ставленные переслаивающимися суглинками, супесями
и песками. Аллювиальные отложения на глубине
10—12 м подстилаются коренными глинами. Учитывая,
что в пределах здания, по данным бурения скважин
и статического зондирования, кровля супесей и песков
достаточно выдержана и располагается на глубине
6,3—7,5 м, изыскателями было рекомендовано принять
в качестве фундамента проектируемого здания забив-
ные сваи сечением 30X30 см и длиной 8 м с несущей
способностью 500 кН.
Эти рекомендации были приняты и использованы
проектировщиками, однако по технологическим сообра-
жениям здание было сдвинуто в плане на 80 м;
при этом проект свайного фундамента здания остался
неизменным, хотя ближайший пункт исследований грун-
тов располагался на расстоянии 160 м от края изученного
участка.
В дальнейшем при забивке производственных свай
примерно на четверти площадки здания отказы значи-
тельно превышали проектные, после чего было решено
уточнить условия залегания грунтов и проверить не-
сущую способность свай на этом участке, дополни-
тельно пробурив две скважины, выполнив четыре точки
зондирования и осуществив два испытания свай стати-
ческими нагрузками. В результате было установлено,
что на этом участке сваи опираются не на супеси
и пески, а на суглинки, и их несущая способность
не превышает 350 кН, т. е. потребовалось забить значи-
тельное количество дополнительных свай.
Третья группа недостатков наиболее часто проявля-
ется в том, что места испытаний грунтов и свай
26
эталонными методами выбираются без учета характерных
особенностей условий залегания грунтов на площадке,
выявляемых при бурении скважин и проведении стати-
ческого зондирования. Вместо того чтобы проводить
такие испытания на характерных участках, сложенных
наиболее слабыми, наиболее прочными и наиболее
распространенными грунтами, выбор пунктов испытаний
во многих случаях определяется удобством подъезда,
работы и другими субъективными факторами.
К четвертой группе недостатков относятся: бурение
скважин и выполнение зондирования на малую глубину;
проведение полевых испытаний грунтов на недостаточных
глубинах; лабораторных исследований грунтов на образ-
цах, взятых с малых глубин.
Известны случаи, когда изыскатели и проектировщики
полагают, что с глубиной прочность грунтов возрастает
и считают возможным ограничиваться бурением скважин,
выполнением зондирования и других исследований до
глубин меньших, чем предполагаемая длина свай.
Еще чаще не учитывают, что глубина исследования
грунтов, достаточная для прогнозирования поведения под
нагрузкой одиночной сваи, может оказаться малой
при проектировании кустов свай.
Примером последствий пренебрежения указанным об-
стоятельством является авария здания на берегу р. Сены
во Франции [11]. Здание было расположено на пло-
щадке, сложенной чередующимися слоями различных
грунтов (суглинок, гравий, ил, тонкие слои известняка),
подстилаемыми плотным известняком. Фундамент здания
состоял из большого количества забивных железобе-
тонных свай, размещенных по квадратной сетке
1X1 м и опирающихся на гравий. Расчетная нагрузка
на каждую сваю составляла 500 кН, и при их испытаниях
статическими нагрузками осадки при нагрузке 500 кН
были ничтожно малы. После возведения здания про-
изошли значительные неравномерные осадки основания,
приведшие к аварии здания.
Контрольное бурение после аварии показало, что слой
гравия под нижними концами свай имел толщину
всего 2 м, а ниже этого слоя залегал ил, давление на
кровле которого значительно (более чем в пять раз)
превышало допускаемую величину.
27
Г л а в a 3. ПРОХОДКА ВЫРАБОТОК. ЛАБОРАТОРНЫЕ
И ПОЛЕВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГРУНТОВ
Проходка выработок. При исследованиях грунтов
для проектирования свайных фундаментов горные выра
ботки проходят для:
выявления условий залегания грунтов основания
(характера напластования грунтов различного литоло
гического состава и состояния, положения границ
между слоями, наличия и характера подземных вод),
оценки возможности погружения свай,— определения
глубины залегания кровли несущего слоя для висячих
свай и опорного слоя для свай-стоек;
отбора образцов грунтов и проб подземных вод для
лабораторных исследований;
исследований грунтов полевыми методами.
В большинстве случаев при решении указанных зада>
применяют бурение скважин. Проходка шурфов или ду
док может оказаться необходимой в следующих случаях
Во-первых, для полевых испытаний на срез целиков
грунта, если требуется расчет оснований свайных фунда
ментов по устойчивости (табл. 2.1 .п. 8). Во-вторых
на строительных площадках, сложенных просадочными
грунтами: во вновь осваиваемых районах; для отбора
из шурфов, проходимых на всю глубину просадочной
толщи, монолитов с целью определения (путем лаборатор
ных испытаний на просадочность) возможной величины
просадки грунтов под собственным весом вышележащих
грунтов, т. е. под природным давлением. При этом нахо
дится граница, ниже которой слои грунта характеризу
ются величиной относительной просадочности е5/ < 0,02
под давлением р — 0,3 МПа, что необходимо для предва
рительного (на стадии проекта) назначения длины сваг
в грунтовых условиях I типа по просадочности
В-третьих, для отбора образцов малосжимаемых грунтов
используемых в качестве опорного слоя для свай-стоек
при затруднительности оценки состояния их кровли п<
скважинам.
Способ бурения скважины выбирается в зависимости
от класса, типа и состояния грунтов в соответствии
с табл. 3.1.
При бурении особое внимание следует уделять слою
грунта, который в программе исследований предположи-
тельно принят в качестве опорного слоя для свай-стоск
‘28
C’f’KO'j бурги и Ji	Разновидность способа бурения	Диаметр бурения (по наружному диаметру обсадных труб), мм '	Облл ть применения	
			по грунтовым условиям	по степени обводненности
Ударно-канатный кольцевым забоем	Забивной	108 -219	Песчаные, пылеватые н гли- нистые	Необводненные и слабо- обводненные
Ударно-канатный	Клюющий	89--219	Пылеватые и глинистые	Слаб ооб вод н е н н ые
сплошным забоем	С применением долот и желонок	127-325	Песчаные, круп нообл ом оч ные, скальные выветрелые и слабо- выветрслые	Слабообводненные и об- водненные
Колонковый	Всухую	89 168	Песчаные, пылеватые и (ли- н истые. круп нообл омочи ыс, скальные силыювыветрелые	Слабообводненные и не- обводненные
	С призабойной цир- куляцией промывоч- ной жидкости	73 168	Пылеватые п глинистые, скаль- ные выветрелые и сильновы- ветрел ые	Необводнениые и слабо- обводненные
	С промывкой водой	73 168	Скальные невыветрелые и ела- бовыветрелые	Необводнениые и обвод- ненные
	С промывкой гли- нистым раствором	73 168	Песчаные, пылеватые и глинистые, крупнообломочные, скальные вы- ветрелые и сильновыветрелые	То же
	С продувкой возду- хом	73 -168	Скальные невыветрелые и сла- бовыветрелые	Необводнениые и слабо- обводненные
Вибрационный		89 168	Песчаные, пылеватые и гли- нистые	Слабообводпенныо и об- водненные
Шнековый		106 273	То же	Слабообводненные
Примечание. В труднодоступных районах допускается применять ручной ударно-вращательный способ				
бурения скважин.
или несущего слоя для висячих свай. В процессе бурения
подробно описывается состав и состояние грунтов
опорного или несущего слоя, отмечается характер
изменения погружения бурового наконечника при пере-
ходе в этот слой и в процессе его проходки и т. д.
Из всех проходимых скважин следует отбирать образцы
грунтов, причем способы отбора образцов должны
соответствовать требованиям ГОСТ 12071—84.
Если до начала исследований грунтов известно, что
по условиям их залегания будут запроектированы сваи-
стойки, то можно ограничиться отбором образцов из
опорного слоя, представленного малосжимаемыми грун-
тами; при этом, если малосжпмае.мые грунты представ-
лены скальными и твердыми пылевато-глинистыми грун-
тами, то образцы должны иметь ненарушенную структуру.
Применительно к висячим сваям образцы грунтов
должны отбираться с интервалом по глубине не более
1 м из каждого инженерно-геологического элемента.
В то же время, если несущий слой представлен прочными
пылевато-глинистыми и плотными песчаными грунтами
и залегает под толщей достаточно слабых пылевато-
глинистых грунтов (от текучей до мягкопластичной
консистенции), интервал отбора образцов слабых грунтов
может быть увеличен таким образом, чтобы на каждый
инженерно-геологический элемент из всех скважин на ис-
следуемой площадке приходилось не менее шести об-
разцов.
Из всех отбираемых в скважинах на площадке об-
разцов не менее шести на каждый инженерно-
геологический элемент должны составлять монолиты.
Вместе с тем в водонасыщенных песчаных и текучих
пылевато-глинистых грунтах, где отбор монолитов из
скважин чрезвычайно затруднителен, допускается огра
ничиваться отбором образцов нарушенной структуры,
имея в виду, что оценка плотности их сложения и ме
ханических характеристик будет выполняться полевыми
методами.
В просадочных, набухающих и засоленных грунтах
все отбираемые образцы должны быть монолитами
Если необходимо провести расчет оснований свайнье
фундаментов по устойчивости и расчет свай на гори
зонтальные нагрузки по перемещениям (табл. 2.1 пп. ;
и 9), интервал взятия и вид отбираемых образцов еле
дует уточнять с проектировщиками в зависимости oi
30
объема грунтового массива, вовлекаемого в работу.
Диаметр скважин должен назначаться в соответ-
ствии с требованиями ГОСТ 12071—84 применительно
к отбору монолитов грунтов. Вместе с тем диаметр
скважин может приниматься большим указанного,
если скважины используются не только для отбора
образцов, но и для проведения в них полевых испытаний
грунтов.
В процессе проходки скважин должны быть определе-
ны тип, режим и глубина залегания подземных вод;
количество водоносных горизонтов, источники их питания
и связь с ближайшими водоемами; взяты пробы под-
земных вод для определения их химического состава
и оценки степени их агрессивности по отношению к мате-
риалам фундаментов. Особое внимание следует уделять
режиму подземных вод в толще, прорезаемой сваями,
а также находящейся в зоне влияния свайных фунда-
ментов, возможности изменения уровня подземных вод
в течение года и в период эксплуатации проектируемого
сооружения.
Лабораторные исследования грунтов. Применительно
к проектированию свайных фундаментов лабораторные
исследования грунтов проводят для:
получения физических характеристик, позволяющих
классифицировать грунты, согласно ГОСТ 25100—82,
и установить условия залегания грунтов основания;
получения физических и механических характеристик
грунтов, необходимых для расчетов оснований свайных
фундаментов по несущей способности и деформациям;
оценки пространственной изменчивости физических
и механических характеристик грунтов.
Перечень физических характеристик грунтов, которые
необходимо определять в лабораторных условиях для
различных классов и типов грунтов, и стандартов
на методы их определения приведен в табл. 3.2. Здесь же
приведены механические характеристики грунтов, которые
могут определяться лабораторными методами, и со-
ответствующие стандарты. Следует отметить, что при-
менение лабораторных методов для определения меха-
нических характеристик грунтов необходимо во всех слу-
чаях, когда основания свайных фундаментов сложены
специфическими грунтами, существенно изменяющими
свои свойства при обводнении (просадочными, набуха-
ющими и засоленными грунтами). Это связано с тем, что
31
Таблица 3.2
Вид характе- ристики	Определяемая характеристика	Грунт				гост
		скаль- ный	крупно- обломочный (для запол- нителя)	песча- ный	пыле- вато- гли- нигтый	
Физическая	Природная влажность	С	+	+	+	518084
	, Плотность частиц грунта	С	с	+	+	»
	Плотность грунта		с	+		»
	Границы те- кучести и раскатывания	—	с	—-	+	
	Грануломет- рический со- став	—	с	+	с	12536- 79
Деформаци- онная	Сжимаемость	—	с	с	+	23908— 79 26518- 85
Прочностная	Прочность при одноос- ном сжатии	+		—	с	21153.2—84 (для скаль- ных грунтов); 17245—79 (для полу- скальных грунтов)
	Сопротивле- ние сдвигу	—	с	с	+	12248 78. 26518-85
Примечая и е. Условные обозначения; «4-» — обязательно вы-
полняются; «с» — по специальному заданию; «—» — не выполняются.
в лабораторных условиях значительно легче, чем в по-
левых, имитировать обводнение основания искусственным
водонасыщением образцов таких грунтов.
Применение лабораторных методов может оказаться
необходимым для определения прочностных характе-
ристик грунтов; при этом для расчетов оснований
свайных фундаментов по устойчивости (табл. 2.1 п. 8)
предпочтительно использование метода испытаний грун-
тов в приборах трехосного сжатия, так как при таких
испытаниях поверхность сдвига не задается заранее,
а формируется в процессе испытания, подобно тому,
как это происходит в реальном основании. Преимущества
испытаний грунтов в приборах трехосного сжатия,
по сравнению с испытаниями в срезных приборах,
особенно существенны при определении прочностных
32
Рис. 3J. Сопоставление значений
предельного сопротивления сьам.
определенных но их статическим
испытаниям и по габл ииа.м
СНиП 2.02.03 -85
/ 1UHMH О1 ьлшегия Т(,и<	?
НИН .•<*.»	С’  . I '.IUc 1 11.
I rk-'H'iJf1 i«H J- ><>	• Ht-i ч;й
Ыппк u«- (’\ttib:
Кроме того, следует учитывать, что табличные
значения сопротивлении R и f пслхчены сопоставле-
нием предельных сопротивлении свай при параллельны-'
их испытаниях вдавливающей и ныде-pi ивающей пагг «-
кой, и сопротивления f приняты равными удельным
сопротивлениям грунтов на боковой поверхности свай при
их испытаниях на выдергивание. Между гем известно,
что сопротивления грунтов на боковой поверхности
свай при их вдавливании отличаются от сопротивлс
ний при выдергивании, в это разница тем больше,
чем глубже погружена свая, и в песчаных грунтах
она значительнее, чем в глинистых. Учитывая это, не слу-
чайно, что табличные значения сопротивлений для
свай/работающих на вдавливание, и в конечном итоге
их несущая способность (см. рис. 3.1) занижены,
причем это занижение более стабильно для песчаных
грунтов, чем для глинистых, и возрастает с увеличением
глубины погружения свай.
Таким образом, табличный метод требует уточнения.
Для пылевато-глинистых грунтов, учитывая выше-
упомянутые соображения относительно показателя теку-
чести //., такое уточнение целесообразно выполнять
применительно к отдельным регионам, где соотношения
между //. и сопротивлениями грунтов R и f следует
ожидать более стабильными. Примерами такого уточ-
нения являются таблицы, разработанные Б. И. Далмато-
вым и Ф. К- Лапшиным для грунтов Ленинграда [6],
параллельных испытаний грунтов исследуемой площадки в лабора-
торных условиях в компрессионном приборе и в полевых условиях
штампом; Ар - приращение давления в интервале определения мо-
дуля деформации грунтов; Аг - приращение относительной дефор-
мации образца в компрессионном приборе, соответствующее при
ращению Др.
В практике проектирования свайных фундаментов,
особенно при предварительном выборе вида, размеров,
количества и глубины погружения (заложения) свай,
широко используется приведенный в СНиП 2.02.03—85
так называемый табличный метод расчета несущей
способности висячих свай по физическим характе-
ристикам грунтов, определяемым в лабораторных усло-
виях. Согласно этому методу, предельные удельные сопро-
тивления грунтов под нижним концом R и на боковой
поверхности / свай определяются по таблицам в зави-
симости от глубины, а также плотности и крупности
песчаных грунтов или показателя текучести пылевато-
глинистых грунтов. Однако достоверность получаемых
по этому методу предельных сопротивлений свай неве-
лика [30]. Из рис. 3.1 видно, насколько велик разброс
расчетных значений несущей способности относительно
эталонных значений, определенных по результатам
испытаний свай статическими нагрузками, и что
в среднем они составляют 60—65% эталонных значений.
Для пылевато-глииистых грунтов причиной этого
является «чувствительность» табличных значений ука-
занных сопротивлений к изменению значений показателя
текучести. Так, например, при увеличении показателя
текучести полутвердого грунта с 0,1 до 0,2 его сопро-
тивление под нижним концом забивной сваи, погружен-
ной на глубину 7 м. уменьшается с 6900 до 4300 кПа,
т, е. иа 1,6 раза. В то же время показатель текучести —
характеристика пылевато-глинистого грунта, определяе-
мая для нарушенного его состояния и не учитывающая
природную структуру и плотность грунта, сильно изме-
няющиеся в условиях естественного залегания и в зна-
чительной степени влияющие на сопротивление грунта
при передаче нагрузок на сваи.
Для песчаных грунтов основной причиной малой до-
стоверности табличных значений сопротивлений R и /'
следует считать то обстоятельство, что очень важная их
характеристика — плотность сложения — практически
фигурирует в таблице лишь качественно, никакой
количественной дифференциации песков по плотности
не приводится.
34
Рис. 3.1. Сопоставление значений
предельного сопротивлении свай,
определенных по их оптическим
испытаниям и но таблицам
СНиП 2.02.03—85
1 т м •?; ьлоиення '!(•%	2	!*
,	' .T.iH-Hi СХОДИМОСТИ.	HVili -
«ч -Sts",. •	1!г«ч;зМ’Я<
,\ ri lо.
Кроме того, следует учитывать, что табличные
значения сопротивлений R и f получены сопоставле
пнем предельных сопротивлении свай при параллельны
их испытаниях вдавливающей и выдергивающей нагруз-
кой, и сопротивления / приняты равными удельным
сопротивлениям грунтов на боковой поверхности свай при
их испытаниях на выдергивание. Между тем известно,
что сопротивления грунтов на боковой поверхность
свай при их вдавливании отличаются от сопротивлс
ний при выдергивании, и это разница тем больше,
чем глубже погружена свая, и в песчаных грунтах
она значительнее, чем в глинистых. Учитывая это, не слу-
чайно, что табличные значения сопротивлений для
свай, работающих на вдавливание, и в конечном итоге
их несущая способность (см. рис. 3.1) занижены,
причем это занижение более стабильно для песчаных
грунтов, чем для глинистых, и возрастает с увеличением
глубины погружения свай.
Таким образом, табличный метод требует уточнения.
Для пылевато-глинистых грунтов, учитывая выше-
упомянутые соображения относительно показателя теку-
чести //., такое уточнение целесообразно выполнять
применительно к отдельным регионам, где соотношения
между и сопротивлениями грунтов R и / следует
ожидать более стабильными. Примерами такого уточ-
нения являются таблицы, разработанные Б. И. Далмато-
вым и Ф. К. Лапшиным для грунтов Ленинграда [6],
а также зависимости, полученные для пылевато-гли-
нистых грунтов Белоруссии [14].
Для песчаных грунтов уточнение табличного метода
расчета несущей способности свай целесообразно выпол-
нять путем количественного учета их плотности сложения.
Такое уточнение может быть проведено с использованием
приведенных в гл..-4 следующих корреляционных зави-
симостей: зависимости (4.3) между коэффициентом по-
ристости песка е и сопротивлением грунта под нако-
нечником зонда </., при статическом зондировании; за-
висимостей (4.15), (4.16), (4.17) и (4.18) между сопро-
тивлениями R и <д, с одной стороны, и сопротивлениями /
и с другой стороны. При этом, основываясь на данных,
использованных при получении зависимости (4.3), можно
считать, что в среднем для песчаных грунтов /\ = 0,009</s-
Зависимости между сопротивлениями R и /. МПа,
и < получены следующие:
R = q”(3.97e — 1.76) 10* и 54,‘;	(3.2)
f = /? (2.23е - 0,88) 10* '* ~ .	(3.3)
। п I. 1 МПа, а /','=0.01 МПа.
Подсчитанные по формулам (3.2) и (3.3) значения
сопротивлений свай R и f в интервале изменения коэф-
фициента пористости от 0,5 до 0,8 следующие:
Коэффициент пористости с	. 0,5	0,55 0.6	0.65	0.7	0,75	0,8
Сопротивление R. МПа .	6.34	6.09 4.81	3.42	2,28	1.47	0.92
Сопротивление /, МПа-10 !	6,28	4.98 3,54	2,37	1,52	0.95	0,58
Результаты сопоставления значений предельного со-
противления свай /;«, рассчитанных с использованием
формул (3.2) и (3.3) и по табличному методу
СНиП 2.02.03—85, с 25 экспериментальными значениями
предельного сопротивления, полученными путем испыта-
ний забивных свай сечением 30X30 см статическими
нагрузками в песчаных грунтах, приведены в табл. 3.3.
Из табл. 3.3 можно видеть значительно лучшее
соответствие расчетных и фактических значений предель-
ного сопротивления свай при использовании рекоменду-
емых формул, чем при расчетах по СНиП 2.02.03—85.
Полученные данные также свидетельствуют о том, что
количественный учет плотности песчаных грунтов важнее,
чем учет крупности их частиц и глубины погружения
свай. Последнее, очевидно, связано с тем, что воз-
растание сопротивлений грунта R и f по мере
36
Таблиц а 3.3
Статистические показатели	При расчетах	
	по СНиП 2.02.03—85	но формулам (3.2} и (3.3)
Максимальная относительная погреш- ность при расчетах F,„ %: в сторону завышения	93	57
в сторону занижения	58	50
Средняя относительная погрешность при расчетах С„, %:. в сторону завышения	52	28
в сторону занижения	34	25
Количество расчетных значений F.v, %. отклоняющихся от экспериментальных более чем на 30%: в сторону завышения	16	12
в сторону занижения	64	36
увеличения глубины погружения свай в соответствии
с таблицами СНиП 2.02.03—85 является следствием
наблюдающегося обычно в природных условиях умень-
шения с глубиной коэффициента пористости песчаных
грунтов. Вместе с тем следует отметить, что определить
коэффициент пористости песчаных грунтов, используемых
в качестве оснований свайных фундаментов, лаборатор-
ными методами практически невозможно, так как отбор
достаточно представительного количества образцов песка
с ненарушенной структурой с относительно больших
глубин — проблема, до настоящего времени не решенная;
поэтому лабораторные исследования песчаных грунтов
следует во всех случаях проводить обязательно в со-
четании с зондированием либо с геофизическими мето-
дами, позволяющими определять плотность грунтов
в условиях их природного залегания.
Для предварительных расчетов оснований свайных
фундаментов наряду с рассмотренными таблицами для
определения удельных сопротивлений грунтов под нижним
концом и на боковой поверхности свай можно исполь-
зовать таблицы нрпл. } СНиН 2.02.01 -83 пли подобные
региональные таблицы, утвержденные в установленном
порядке, для определения модуля деформации м проч-
ностных характеристик грунтов. При этом таблицу
для прочностных характеристик грунтов можно исполь-
зовать также при окончательных расчетах оснований
37
свайных фундаментов по деформациям для определения
> гла внутреннего трения грунтов, примыкающих к боковой
поверхности свай, при определении размеров условного
фундамента в плане.
Помимо определения физических и механических
характеристик грунтов, лабораторные исследования для
проектирования свайных фундаментов должны включать
в себя химические анализы проб подземных вод для
оценки степени их агрессивности по отношению к ма-
териалам фундаментов. Методы проведения таких ана-
лизов, как и при исследованиях грунтов для других
типов фундаментов, должны соответствовать требованиям
ГОСТ ‘^015--74*.
По данным, полученным при проходке горных выра-
боток и выполнении лабораторных исследовании, с уче-
,мм результатов зондирования грунтов устанавливаются
условия залегания грунтов основания и выделяются
инженерно-геологические элементы. Выделение элементов
должно выполняться по ГОСТ 20522—75 с учетом харак-
тера структурных связей, происхождения и условий
образования грунтов. Вместе с тем применительно к
тайным фундаментам выделение элементов имеет неко-
торые особенности. Так. в соответствии с составом
исходных данных о грунтах, необходимых для расчета
несущей способности висячих свай, согласно рассмотрен
ному выше табличному методу расчета, деление песча-
ных грунтов на инженерно-геологические элементы
должно выполняться в зависимости от их плотности и
крхпности, а пылевато-глинистых грунтов—в зависи-
мости от их номенклатурного типа по числу пластич-
ности и показателю текучести.
Полевые испытания грунтов. При исследованиях
। рунтов для проектирования свайных фундаментов ши-
роко применяются полевые испытания грунтов. Среди
них особое место занимает зондирование грунтов
(см. гл. 4). Здесь же мы рассмотрим полевые методы
определения деформационных и прочностных характе-
ристик грунтов.
Как отмечалось в гл. 2, для свайных фундаментов
эталонным методом определения модуля деформации
। рунтов являются полевые испытания винтовым штампом
площадью 600 см". Винтовой штамп представляет
собой одновитковую винтовую лопасть (рис. 3.2),
погружаемую завинчиванием с забоя скважины либо
.36
Рис. 3.2. Схема конструкции винтового
штампа
/. 2 чиж лопасти, соответствен но входящий и
выходя и* ни
с поверхности земли в ненарушенный при бурении
грунт. Испытания грунтов винтовым штампом и после-
дующие расчеты модуля деформации проводят по мето-
дикам, регламентированным ГОСТ 20276—85; при этом
получаемые значения модуля деформации грунтов
соответствуют значениям, определяемым по результатам
испытаний грунтов штампами площадью 5000 см2
в шурфах, дудках и котлованах {20).
Более простым методом определения модуля дефор-
мации грунтов являются прессиометрические испытания.
Помимо цилиндрических прессиометров, помещаемых в
скважину и передающих нагрузку на грунт в ради-
альных направлениях, в последние годы в СССР
стали применяться лопастные прессиометры. рабочими
органами которых являются вертикальные плоские
штампы, вмонтированные в тонкостенные несущие кон-
струкции двутавровой формы и выдвигаемые в гори-
зонтальном направлении после их вдавливания на тре-
буем \ю глубину с поверхности грунта либо со дна
скважины.
39
Испытания грунтов прессиометрами и последующие
расчеты модуля деформации проводят по методикам,
регламентированным также ГОСТ 20276—85. Вместе
с тем по достоверности получаемых результатов эти
испытания уступают испытаниям грунтов винтовым
штампом [13]. Это обстоятельство связано, во-первых,
с тем, что грунт испытывается не в вертикальном, а в го-
ризонтальном направлении и, во-вторых, с тем, что для
расчета модуля деформации применяются, по существу,
эмпирические зависимости. В связи с этим прессиометри-
ческие испытания необходимо, как правило, проводить
в сочетании с испытаниями грунтов винтовым штампом.
При этом цилиндрические прессиометры, опыт исполь-
зования которых значительно больше, чем лопастных,
целесообразно применять во всех случаях, когда испыты-
ваемые грунты устойчиво держат стенки скважин.
Лопастные же прессиометры целесообразно применять
в неустойчивых грунтах, позволяющих вдавить рабочие
органы приборов в массив грунта с поверхности земли
либо с забоя скважины.
Перспективным методом определения модуля дефор-
мации грунтов для свайных фундаментов являются испы-
тания грунтов плоским дилатометром в виде плоской
лопатки с вмонтированным в нее круглым штампом,
выдвигающимся в горизонтальном направлении после
вдавливания лопатки на требуемую глубину с поверх-
ности грунта или со дна скважины [27].
В соответствии с соображениями, изложенными в
главах 1 и 2, необходимость применения полевых
методов определения прочностных характеристик грун-
тов может возникнуть лишь в отдельных случаях, для
расчетов оснований свай по устойчивости, т. е. по первому
предельному состоянию.
Самым достоверным полевым методом определения
прочностных характеристик грунтов являются полевые
испытания на срез целиков грунтов в шурфах
и котлованах (ГОСТ 23741—79). Вместе с тем при ин-
терпретации этих испытаний следует учитывать воз-
можность глубинного сдвига грунта [13].
Иногда для определения прочностных характеристик
грунтов применяют испытания на поступательный и
кольцевой срезы (ГОСТ 21719—80). Однако получаемые
при таких испытаниях характеристики нельзя считать
достаточно достоверными, так как рабочие органы при-
40
боров для поступательного и кольцевого среза распо-
лагаются в стенках скважины, т. е. в наиболее нару-
шенной при бурении части грунтового массива.
При необходимости определения прочностных характе-
ристик слабых пылевато-глинистых грунтов для расчетов
оснований свайных фундаментов в нестабилизированном
состоянии наиболее целесообразно применять метод ис-
пытания грунтов в скважинах или в массиве на враща-
тельный срез (по ГОСТ 21719—80). Вдавливание ис-
пользуемой при испытаниях крестообразной тонкостен-
ной крыльчатки в ненарушенный при бурении грунт
обеспечивает минимальные нарушения природного сло-
жения грунта при установке прибора и, следовательно,
получение достаточно достоверных данных о сопротивле-
нии грунта недренированному сдвигу.
При проведении полевых исследований грунтов так же,
как и при проходке выработок, необходимо соблюдать
общие требования по технике безопасности (см.
СНиП 111-4-80) и, кроме того, правила безопасности при
геолого-разведочных работах [23]. Следует также учи-
тывать, что участки проведения полевых исследований
грунтов должны быть ограждены и хорошо освещены,
а установки и приборы для испытаний должны кругло-
суточно находиться под наблюдением обслуживающего
персонала.
Глава 4. ЗОНДИРОВАНИЕ ГРУНТОВ
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
При исследованиях грунтов для проектирования
свайных фундаментов зондирование проводят для:
выявления условий залегания грунтов основания
(характера напластования грунтов различного литоло-
гического состава и состояния, положения границ
между слоями);
определения глубины залегания кровли несущего
слоя для висячих свай и опорного слоя для свай-стоек:
оценки возможности и определения максимальной
глубины погружения свай;
определения предельных удельных сопротивлений
। рунтов /? и / под нижним концом и на боковой
поверхности свай;
определения физических и механических характе-
41
ристин грунтов, необходимых для расчетов оснований
свайных фундаментов по несущей способности и по
деформациям:
оценки пространственной изменчивости физических
и механических характеристик грунтов, а также пре-
дельных сопротивлений /? и
выбора мест расположения опытных участков для
детального изучения физико-механических характеристик
и сопротивлений грунтов оснований свай.
Различают два вида зондирования грунтов — стати-
ческое и динамическое. В свою очередь, динамическое
зондирование в зависимости от условий передачи ударов
на зонд подразделяется на ударное и ударно-вибра-
ционное.
Среди методов зондирования наиболее широко при-
меняется статическое зондирование. Подобие конструкций
зонда и сваи, сходство условий их погружения в грунт
определяют особое место статического зондирования при
исследованиях грунтов для проектирования свайных
фундаментов и в особенности погружаемых в грунт свай.
Так, например, в Нидерландах длина и несущая спо-
собность забивных свай определяются, как правило,
только по результатам статического зондирования [27|.
Кроме того, при внедрении зонда в грунт вдавливанием
его природное сложение нарушается значительно меньше,
чем при забивке. Учитывая это, во всех случаях,
когда это возможно по грунтовым условиям, следует
проводить статическое зондирование грунтов. Вместе
с тем в грунтах, содержащих крупнообломочные вклю-
чения более 25% по массе, при исследованиях значи-
тельных толщ песчаных грунтов статическое зондирова-
ние затруднительно и динамическое зондирование следует
считать весьма эффективным. В таких условиях наиболее
целесообразно применение динамического зондирования
как сопутствующего метода исследования грунтов, до-
полняющего данные статического зондирования в огра-
ниченном числе пунктов исследуемой площадки доста-
точно представительным объемом данных динамического
зондирования.
В Советском Союзе методы полевых испытаний грун-
тов статическим и динамическим зондированием стан-
дартизированы (ГОСТ 20069—81 и 19912—81).
42
2. СТАТИЧЕСКОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ
Общие данные. Статическое зондирование грунтов
заключается во вдавливании в грунт зонда с одновре-
менным измерением (непрерывно или через заданные
интервалы по глубине) значений сопротивлений грунта
пол наконечником и на боковой поверхности зонда.
В зависимости от конструкции наконечника зонды
подразделяются на три типа (рис. 4.1). Зонд I типа
с наконечником в виде конуса и кожуха позволяет
измерять сопротивление грунта под конусом и общее
сопротивление грунта на боковой поверхности зонда.
Зонд П тина с наконечником в виде конуса и муфты
трения, а также ?онд III типа с наконечником в виде
конуса, муфты трения и уширителя позволяют измерять
сопротивление грунта под конусом и локальное сопро-
тивление грунта на участке боковой поверхности
(муфте трения) зонда. Для всех типов зонда площадь
основания конуса составляет
Рис. 4.1. Зонды дли
статического зон-
дирования I, II и
III типа
/ — Kttinc. 2	h<»Ay>;
Т — шт.н|!й: 1 муфт.»
греями .» \iiiiipjnv.ib
10 см*, а величина угла
43
Рис. 4.2. График статического зондирования
при вершине конуса 60 . Вдавливание зонда в грунт
осуществляется со скоростью 1 мЛиин с допуском
±0,3 м/мин.
Результаты зондирования представляют г- виде гра
фиков изменения по глубине (рис. 4.‘2l удельного со-
противления 1 рента под наконечником зонда, а гакж
общего сопротивления грунта f\ на боковой поверхшк
зонда (для тоню I типа) либо удельного сопротивлен
грунта на муфте трения зонда (для зондов II и III тина
В Советском Союзе разработан целый ряд установи.,
для статического зондирования как специального назна
чения, так и в виде приставок к буровым установкам
Наибольшее применение в практике исследований грун
тов получили серийно выпускаемые установки С-979 и
СП-59 с механическим зондом I типа конструкции
института «Фундаментпроект» (рис. 4.3), а таким
установки С-832 с электрическим зондом II типа
14
Рис. 4.3. Установка
статического гондиро-
вания СП-59
конструкции НИИпромстроя (рис. 4.4). В последние годы
ювольно широко применяется измерительный комплект
аппаратуры для статического зондирования грунтов
ПИКА-9 [10] конструкции НИИОСПа (рис. 4.5)
с электрическим зондом 1П типа и системой регистрации
измеряемых показателей сопротивления грунтов. Кон-
струкция комплекта позволяет использовать его практи-
чески на любых установках статического зондирования,
I с помощью уширителя на зонде возможно увеличить
1лубину зондирования в устойчивых грунтах за счет
уменьшения их трения по боковой поверхности зонда.
Следует отметить, что в Советском Союзе в настоящее
время отсутствуют установки, способные при вдавлива-
45
Рис. 4.1. Установка
С!ЙТМЧе<*КОГО 5«>НДИ-
ровачия C-W2
нии зонда развить усилия, превышающие 136 кН, т. е.
установки, в соответствии с классификацией ио
ГОСТ 20069—81 относящиеся к установкам тяжелого
типа. В то же время за рубежом существует целый рят
установок, развивающих вдавливающие усилия до 200 кН.
Установки подобного рода необходимы в тех случаях,
когда предполагается использование свай длиной более
16—20 м. Вместе с тем при исследованиях грунтов
на больших глубинах зондирование установками тя-
желого типа можно заменить — использовать техно
логию поинтервального зондирования в скважинах,
несомненно более сложную, чем зондирование грунтов
с поверхности, но позволяющую испытывать грунты име-
ющимися в СССР установками среднего и даже легкого
типа. Эта технология заключается в следующем:
46
Рис. 4.5. Komilicki ап-
паратуры для стати-
ческого зондирова-
ния ПИКА-9
зондирование до глубин, ограничиваемых максимальным
усилием вдавливания, развиваемым установкой; проход-
ка прозондированных грунтов скважиной; последующее
зондирование со дна скважины аналогично первичному;
повторение указанных операций до тех пор, пока грунты
не будут исследованы на необходимую глубину.
Подобная технология зондирования была применена
трестом Ростов-ДонТИСИЗ, по предложению НИИОСПа,
при исследованиях грунтов на глубину до 60 м на опытной
площадке в г. Волгодонске, где предполагалось
применение буронабивных свай, прорезающих просадоч-
ные лессовые суглинки и заглубленных в водонасыщенные
пески, кровля которых располагалась на глубине около
30, а подошва — около 60 м. Зондирование выполнялось
с использованием комплекта ПИКА-9.
После погружения зонда с поверхности земли до
максимально возможной глубины, ограниченной макси-
мальным усилием вдавливания установки (100 кН)
либо предельно допускаемым сопротивлением грунта под
наконечником зонда (50 МПа) или на боковой поверх-
ности зонда (500 кПа), он извлекался на поверхность
и проводилось разбуривание прозондированного грунта
н устройство скважины диаметром 92 мм ударно-
канатным или колонковым способом. Затем опускали
ЮНД на забой буровой скважины, и зондирование
выполнялось вновь до глубины, ограниченной теми же
47
критериями, что в первом цикле. После этого вновь
проводили разбуривание прозондированного грунта, и эти
операции продолжались до тех пор, пока не достигалась
намеченная в программе глубина (60 м). В неустойчивых
водонасыщенных грунтах при бурении использовались
обсадные трубы диаметром 108 мм, которые одновре-
менно препятствовали изгибу зондировочных штанг.
Разбуривание водонасыщенных песков осуществлялось
с промывкой скважин глинистым раствором плотностью
1,2—1,5 г/см3, что обеспечивало устойчивость их стенок.
При испытаниях плотных песков, когда погружение
зонда в каждом цикле не превышало 1 м, с целью
исключения спускоподъемных операций при разбурива-
нии прозондированного грунта в качестве бурильных
штаиг использовались обсадные трубы диаметром 89 мм.
После разбуривания прозондированного грунта буровой
снаряд оставляли на забое скважины, опускали внутри
бурильных штанг на забой зонд, и при отключенной
системе нагнетания глинистого раствора вновь выполняли
зондирование. Характерный график зондирования, по-
лученный рассмотренным способом, показан на рис. 4.6.
Следует иметь в виду, что при поинтервальном зонди-
ровании первые значения сопротивлений грунта после
опускания зонда на забой скважины должны исклю-
чаться из рассмотрения, так как на забое может
оставаться шлам и, кроме того, может сказываться
выпор грунта на поверхность забоя.
Следует отметить, что в настоящее время существует
Европейский стандарт на статическое зондирование,
утвержденный в качестве рекомендательного в 1977 г.
на заседании исполкома Международного общества по
механике грунтов и фундаментостроению в Токио.
Применяемые в СССР конструкции зондов, а также
методика проведения испытаний соответствуют требова-
ниям этого стандарта, что позволяет использовать
в отечественной практике результаты статического зон
дирования и расчетные зависимости, полученные за
рубежом.
Вместе с тем в Советском Союзе разработаны
конструкции зондов, позволяющие в процессе стати-
ческого зондирования, помимо измерения сопротивлений
грунта под конусом и на боковой поверхности зонда,
выполнять так называемый пенетрационный каротаж,
под которым в соответствии с ГОСТ 25260—82 понима-
48
Рис. 4.6. График глубинного зондирования
I -суглинок лессовидный твердый. 2 гднна твердая; 3 песик мелкий видон ।
гыии i. н । ni
ется гамма-каротаж, гамма-гамма-каротаж и нейтрон-
нейтронный каротаж. ВСЕГИНГЕО разработан комплект
из двух комбинированных зондов диаметром 62 мм, один
из которых позволяет измерять сопротивления грунта
под конусом зонда и на муфте трения, а также плотность
трупа гамма-гамма-каротажем, а второй — влажность
группа нейтрон-нейтронным каротажем и естественную
гамма-активность грунта гамма-каротажем. Этот комп-
лект используется на самоходной пенетрационно-каро-
тажн и! станции СПК. состоящей из установки для
погружения зондов, смонтированной на шасси автомо-
биля ЗИЛ-157, и лаборатории для обработки поступа-
ющей от зондов информации и регистрации ее на
диаграммных лентах, установленной на автомобиле
KAB3-663 |27]. В последние годы во ВСЕГИНГЕО
разработан комбинированный зонд диаметром 80 мм,
позволяющий выполнять все указанные выше измерения.
49
Получение дополнительно к сопротивлениям грунтов
под конусом и на боковой поверхности зонда данных
о плотности, влажности и естественной гамма-активности
грунтов позволяет существенно сократить объемы бу-
ровых работ и лабораторных исследований, что особенно
важно для строительства в труднодоступных районах
и на слабых грунтах. Однако нестандартные размеры
зондов затрудняют интерпретацию получаемых значений
сопротивлений грунтов под конусом и на боковой по-
верхности зонда и оценку но ним физико-механических
характеристик и сопротивлений грунтов оснований
свайных фундаментов. В связи с этим желательно,
чтобы разрабатываемые комбинированные зонды по
своей конструкции и размерам соответствовали тре-
бованиям ГОСТ 20069—81. Такими конструкциями яв-
ляются разработанные в НИИОСПе измерительные
комплекты ПИКА-10 и ПИКА-11; первый из них до-
полнительно к сопротивлениям грунтов под конусом
и на боковой поверхности зонда позволяет измерять
естественную гамма-активность гамма-каротажем, а вто-
рой — плотность и влажность гамма-гамма и нейтрон-
нейтронным каротажем. Эти комплекты так же, как и
комплект ПИКА-9, могут использоваться практически
на любых установках статического зондирования [10].
Выявление характера напластования и типов грун-
тов. Выявление условий залегания грунтов основания
свайных фундаментов, выделение инженерно-геологи-
ческих элементов и определение положения кровли
несущего слоя для висячих свай или опорного слоя
для сван-стоек проводят путем совместного выполнения
и рассмотрения результатов зондирования, проходки
горных выработок (преимущественно скважин) и резуль-
татов лабораторных исследований грунтов. При этом,
благодаря относительно небольшой стоимости и трудо-
емкости, зондирование целесообразно проводить в значи-
тельно большем числе пунктов исследуемой площадки,
чем бурение скважин; так будет обеспечен объем
данных о свойствах грунтов, который достаточен для
их статистической обработки и количественной оценки
пространственной изменчивости характеристик и сопро-
тивлений грунтов. В основном именно на данные зон-
дирования ориентируются при выборе мест расположе
ния опытных участков, характерных по грунтовым
условиям для исследуемой площадки, на которых про-
50
изводится детальное изучение физико-механических ха-
рактеристик и сопротивлений грунтов оснований свай
полевыми и лабораторными методами. Вместе с тем,
учитывая, что зондирование обеспечивает получение
непрерывной картины изменения сопротивлений грунтов
по глубине, данные зондирования позволяют уточнять
устанавливаемое по данным бурения скважин и лабора-
торных исследований положение границ между слоями
грунтов различного литологического состава и состоя-
ния, а также тонких прослоек и линз грунтов, ко-
торые часто не обнаруживаются при бурении скважин.
На графиках зависимости удельного сопротивления
грунта под наконечником зонда qs от глубины границы
между различными слоями грунта, как правило,
характеризуются значительными изменениями qs (см.
рис. 4.2).
На графиках зависимости общего сопротивления
грунта на боковой поверхности зонда Fs от глубины при
применении зондов I типа границы между различными
слоями выражены не столь отчетливо, как для qs.
Вместе с тем переход от песчаных грунтов к пылевато-
глинистым обычно характеризуется увеличением угла
наклона графика к оси ординат, а от пылевато-глинистых
к песчаным — уменьшением этого угла (см. рис. 4.2).
Более четко эти границы могут быть определены по
графикам зависимости удельного сопротивления грунта
на муфте трения зонда fs при применении зондов 1
и III типов, имеющих вид, аналогичный графикам
тля Кроме того, при применении зондов II
и III типов ио результатам совместного рассмотрения
сопротивлений q, и fs может быть проведена оценка
типа исследуемого грунта.
Исходя из данных, полученных советскими и зару-
бежными учеными [37], можно рекомендовать оценку
типов исследуемых грунтов производить в зависимости
от отношения f>/qc.
Уч. % -	<22-3	>3
Тип грунта	песок супесь суглинок и глина
Более точная и дифференцированная оценка типа
грунта может быть проведена при использовании ком-
бинированных зондов, сочетающих измерение сопротив-
лений грунта под наконечником и на боковой поверх-
ности зонда с измерением гамма-активности грунта
51
J Рис. 4.7. Расчленение слоев грунта
по значениям /
(зонды пенетрацнониого каротажа ВСЕГИНГЕО и
ПИКА-10). По данным исследований, проведенных в
НИИОСПе, определение типа грунта по результатах;
комбинированного зондирования целесообразно проводить
на основании критерия /, определяемого по формуле:
х = /(//М,	(4.1 >
где t — I гамма-активность исследуемого грунта, ими.
/,, то же, песка в районе расположения площадки изысканий,
нервом приближении принимаемая равной 10 имп/с.
Тин грхита определяют в зависимости от критерия у:
z. %	. <1,6 1.6—3.8 3.8—8.2	>8.2
Тин грунта	песок супесь cyi.iuuoK глиг..
Данные измерения естественной гамма-активности
позволяют также уточнять границы между различным.!
слоями грунта; при этом надо учитывать, что датчи;
измерения гамма-активности получает информацв»
с объема грунта, расположенного как выше. ъп.
п ниже глубины, на которой производят измерение
В связи с этим на графиках зависимости естественно'
гамма-активности от глубины (рис. 4.7) границы меж.г.
различными слоями соответствуют точкам А и <
которые располагаются на расстоянии 1/3 Xh от начал;:
перегиба графиков.
52
Скб№39	Ctfi.№l25 СкО.№12е
№.№127
'‘Ч
ЛЯ7-1
117 {
iosl
w5i
102 i
i
«₽|
Статическое зондирование дает незаменимые данные
тля определения положения кровли несущего слоя для
висячих свай п позволяет строить так называемые
«карды кровли несущего слоя». В качестве примера
использования статического зондирования для этой цели
приведем некоторые данные об исследованиях грунтов
для одного из сооружений на площадке автомобильного
»авода.
Геологическое строение площадки следующее
(рис. 4.8). С поверхности до абсолютных отметок
117—118 м залегают насыпные пески, подстилаемые
щнленнымп суглинками и супесями, местами с линзами
юрфа. Ниже залегают аллювиальные пески в основном
мелкие. На отметках 100 104 м пески подстилаются
юрскими глинами и супесями. Уровень грунтовых вод
располагается в насыпных грунтах, на глубине 1,5 3 м
пт поверхности земли.
Статическое зондирование, проведенное на площадке
по.сегке примерно 80X80 м (общее количество точек
12). тало довольно близкие результаты. На рис. 4.9 при-
веден типичный график зависимости удельного сопро-
пвлеиия грунта под наконечником зонда от глубины
53
зондирования. Как видно из графика, есть все основания
полагать, что ниже отметок 116—117 м залегают до
вольно плотные пески, которые целесообразно исполъ
зовать в качестве основания — несущего слоя для
свайных фундаментов. После выделения по каждомх
графику зондирования верхней границы несущего слоя
как это показано на рисунке, была построена «карта
кровли несущего слоя» (рис. 4.10). Такую карту можн<
составить только по результатам статического зондн
рования, так как по результатам бурения удалось бы
получить только карту кровли слоя песков, что совсе'
не то же самое.
На основании полученных данных было выделено пч
карте две зоны, показанные на рисунке, с намечаемии
глубиной забивки свай в одной из них до отметки 116 м
а в другой—до 117 м.
Положение кровли опорного слоя для свай-стоек со
ответствует такой глубине зондирования, при котороя
сопротивление грунта под наконечником зонда 1/
достигает предельного значения для применяемого зонда
(если зонд не упирается в отдельный камень или ж<
54
в кровлю тонкой прослойки прочного грунта, которая
не может служить опорным слоем для свай-стоек).
Определение физических характеристик грунтов. Для
оценки показателя текучести пылевато-глинистых грун-
тов по данным статического зондирования с исполь-
зованием зонда I типа институтом «Фундамеитпроект»
на основе обобщения материалов 207 опытов была
получена зависимость для глин и суглинков аллю-
виального, флювиогляциального и гляциального про-
исхождения [27]:
/,=0,65-0.013,/..	(4.2)
Зависимость характеризуется довольно низким коэф-
фициентом корреляции (0,71) и значительным средне-
квадратическим отклонением (0,25), что свидетельствует
о невысокой ее точности.
55
Таблица 4.1
<?., МПа	Значения показателя текучести А/ при [>., МПа					
	«>.01	1).й2	0.04	0.06	0.08	0J0
0,5	0,60	0.50	0,39	0.33	0,29	0,26-
1	0,47	0.38	0,29	0.24	0.21	0,18
2	0,33	0.26	0.19	0,15	0.12	0,10
3	0,25	0,19	0.13	0,10	0,07	0,05
	0,16	0.11	0.06	0,03	0,01	0,00
8	0,06	0,02	—0.01	—0,04	—0,05	—0.06
10	0,02	- 0,01	—0.05	—0,06	-0,08	—0,09
12	—0,02	— 0,04	—0,07	—0.09	—0.10	-о, и
15	-0.05	—0.08	-0,11	—0,12	—0,13	—0,14
20	-0,12	—0,13	—0,15	—0,16	—0,16	—0,17
Продолжение гибл. 4.1
</.. МПа	Значения показателя текучести // при МПа					
	0.12	0.15	0,20	0.30	0.40	,>0.50
0,5	0,23	0,20	0,16			
1	0,15	0,13	0,09			
2	0,08	0.06	0,03	-0,01		
3	0,03	0.02	—0.01	—0.05	-0,07	
5	-0.02	-0,03	—0,05	—0.08	—0.10	—0.12
8	-0,07	-0,08	—0,10	-0,12	—0,14	—0.15
10	-0,10	-0,11	—0,12	—0,14	-0.15	—0.16
12	-0,12	—0,13	—0,14	-0.15	—0.17	-0,17
15	-0,14	—0.15	—0,16	—0,17	-0.18	—0.19
20	-0.17	—0.18	—0,18	—0,19	—0.20	—0.21
Значительно более надежной является оценка показа
теля текучести Л. в зависимости от двух показателей
сопротивления грунта под наконечником зонда f. и на
муфте трения /\, получаемых при зондировании грунтов
с использованием зондов И и Ill типа.
В табл. 4.1 приведены данные для определения
// по ц. и полученные по .материалам 322 опытов
в пылевато-глинистых грунтах четвертичных отложение
различного происхождения (14}: при этом корреляцион
ное отношение составляет 0,94, а среднеквадратическог
отклонение — 0,06.
Методы зондирования грунтов являются основными
для определения плотности песков при исследованиях
грунтов и особенно применительно к свайным фунда-
ментам, так как отбор монолитов таких грунтов и 
скважин и причем со значительной глубины в настоящс-.
время чрезвычайно затруднителен.
56
Таблица 4.2
Типы песков	Плотность сложении лесков при сдельном сопротивлении гр хит а «од пиконечиНьОм «шда ЧПз		
	плотные	средней пл<»1 пости	рыхлые
Пески крупные и средней крупности	Более 15	От 15 до 5	Менее 5
Пески мелкие	Более 12	От 12 до 4	Менее 4
Пески пылеватые нево- дом асы щепные	Более 10	От 1(1 до 3	Менее 3
Пески пылеватые иодо- насышенныс	Болес 7	От 7 до 2	Менее 2
Для разделения песков на плотные, сроднен плотности
и рыхлые, т. е. для качественной оценка плотности
их сложения, широко используется табл. 4.2. реко-
мендсемая в СНиП 1.02.(17- 87. Хотя эта таблица
получена применительно к зондам I типа, она распро-
страняется также на зонды 11 и Ill типа; при этом
исходит из того, что в песчаных грунтах конструктивные
особенности зондов ра{личного типа практически не ска-
зываются на величинах сопротивлений Так, Ъо данным
Г. С. Колесника и П. Б. Рыжкова [9], отличие
между сопротивлениями </, для зондов lull типа не пре-
вышает 10-15%. В то же время некоторыми исследова-
телями указывается на значительные ошибки при неволь
зовании табл. 4.2 для оценки плотности сложения песков
по результатам зондирования с помощью зондов
II типа, в особенности при значениях </,, близких
к граничным значениям, разделяющим пески на рыхлые
н средней плотности |4).
На основе сопоставления результатов 171 определе-
ний коэффициента пористости е аллювиальных и флю-
вио1 ляциальных песков в лабораторных условиях на
обращах с ненарушенной структурой, отобранных
с глубин до 6 м, с сопротивлениями этих же грунтов
при использовании зондов II типа, полечена следующая
корре ляционная зависимость [15]:
е = 0,765— 0,185 ф (у. л/,1).	(4.3)
где ч =1 МПа.
Для этой зависимости коэффициент корреляции со-
став owr 0,74, а среднее квадратическое отклонение-
57
Таблица 4.3
Типы песков	Плотность сложения песков при удельном сопротивлении грунта под наконечником зонда МПа		
	плотные	средней плотности	рыхлые
Пески крупные и средней крупности Пески мелкие Пески пылеватые неводо- насыщенные	Более 15 Более 8.5 Более 8.5	От 15 до 3 От 8.5 до 2 От 8.5 до 1.5	Менее 3 Менее 2 Менее 1.5
0,09; при этом тип песка по гранулометрическом}
составу практически не влияет на точность и достовер
ность определения коэффициента пористости.
Базируясь на критериях разделения песков по коэф-
фициенту пористости на рыхлые, средней плотности и
плотные, приведенных в ГОСТ 25100—82, на основа-
нии (4.3) для глубин исследования до 6 м, можно
получить следующую табл. 4.3. При сопоставлении
табл. 4.2 и 4.3 видно, что граничные значения сопро-
тивлений д, для песков различной плотности в боль-
шинстве случаев значительно отличаются, особенно при
разделении их на рыхлые и средней плотности.
Кроме качественной оценки плотности сложения пес-
ков, по данным статического зондирования, используя
зависимость (4.3). можно получить формулу для
количественного определения их плотности р. Как
известно
е.(1 + in
<? - (		И-4)
где ек плотность частно грунта; IV — весовая влажность грунта
Подставив в эту формулу коэффициент пористости,
получим:
е>(1 + «'<	_лг
и 1,765 — 0.185 1g (qsfq^	<4’О>
Для определения плотности частиц грунта щ и ве-
совой влажности нет необходимости отбирать об-
разцы песка с ненарушенной структурой, что, как упо-
миналось выше, чрезвычайно затруднительно. Используя
формулу (4.5), по данным статического зондирования
и лабораторных определений щ и 'Г, можно с доста
58
Т а б л и ц а 4.4
IV	у. г/см\ при сопротивлении МПа									
	1	2	3	5	10	1 Г»	20		30	40	50
0	1.50	1,55	1.57	1.61	1,68	1,72	1.73	1,78'	1.8	1.83
0,05	1.58	1,63	1.65	1,7	1.76	1,8	1,82	1,87	1,89	1.92
0,(	(.65	(,7(	(.74	(.78	(.84		(,9(	(.95	(.98	2,0
0,15	1.72	1.78	1,82	1,86	1,93	1.97	1.99	2,04	2.07	2,1
0,2	!,80	1,86	1.89	1.94	2.01	2.05	2.08	-			
0.25	J .88	1.94	1.96			—	—			
0,3	1,95	—	—				—			
точной д.'1Я практических целей точностью определять
необходимую для расчетов оснований свайных фунда-
ментов характеристику песчаных грунтов — их плот-
ность у. Так как плотность частиц песка (у изменяется
в очень небольших пределах (2,64—2,70 г/см’), а для
кварцевых песков равна 2,65—2,66 г/см’, в среднем
можно принять су = 2.65 г/см’. Учитывая это, в табл. 4.4
приведены значения плотности песков в зависимости
от сопротивления </., и влажности IV, причем конечные
значения W при заданном с округлением до 0,05
соответствуют полностью водояасышенному грунту, для
которого И’ — еоц/ьк (где у» — плотность воды, равная
1 г/см1).
Следует отметить, что при комбинации статического
зондирования с радиоактивным каротажем (гамма-гамма
и нейтрон-нейтронным каротажем в комплектах ПИКА-11
и СПК) плотность и влажность грунтов определяются
в процессе зондирования, что позволяет сократить объем
бурения и лабораторных исследований грунтов.
Определение несущей способности и возможности по-
гружения свай. Важнейшая область применения стати-
ческого зондирования — определение предельных удель-
ных сопротивлений грунта под нижним концом R и на
боковой поверхности / висячих свай для расчета их
несущей способности на вертикальную нагрузку. В на-
стоящее время, ввиду чрезвычайной сложности получения
теоретических зависимостей, связывающих показатели
зондирования с предельным сопротивлением свай, приме-
няются инженерные методы расчета, основанные на пред-
ставлении предельного сопротивления сван F,, как суммы
предельных сопротивлений грунтов под ее нижним кон-
цом и на боковой поверхности:
ИЛ д lull.	(4.6)
59
где А и и — площадь и периметр поперечного сечения сваи; h — глу-
бина погружения спаи.
Инженерные методы базируются на установлении
эмпирических зависимостей между сопротивлениями
грунта под наконечником q и на боковой поверхности
/„ пли зонда и соответственно предельными сопро-
тивлениями грунта под нижним концом R и на боковой
поверхности /’ или \uh свай. По мере накопления ре-
зультатов параллельных испытаний свай статическими
нагрузками и зондирования зависимости уточняются.
Впервые метод расчета несущей способности, по дан-
ным зондирования, наиболее распространенных в строи-
тельстве забивных свай был регламентирован отечествен-
ными нормами в 1967 г.
Согласно этому методу, предельное удельное сопро-
тивление грунта под нижним концом сваи принималось
равным половине удельного сопротивления под наконеч-
ником зонда, а сопротивления грунта на боковой
поверхности сван и зонда считались одинаковыми неза-
висимо от типа применяемого зонда. В последующем
на основании проведенных в Фундаментпроекте иссле-
дований метод был уточнен [27] и предельные сопро-
тивления грунта под нижним концом н на боковой
поверхности сваи R и /’ определялись по-разному
в зависимости от типа применяемого зонда.
При использовании зонда I типа сопротивление
грунта под нижним концом сван /? определяют по
формуле:
Я-Рид,	(4.7)
где (>, переменный коэффициент перехода у к <?. зависящий от
величпньГ </,; <д среднее значение сопротивления грунта под нако-
нечником зонда, получаемое из опыта па xiacike. расположенном
в пределах одного Л выше н Id ниже отметки нижнего конца
проектируемой сваи (</ диаметр, ширина или меньшая сторона
сечения сван).
При использовании зонда II типа сопротивление R
находилось по аналогичной формуле, но коэффициент
pj принимался постоянным, не зависящим от и рав-
ным 0,5.
Сопротивление грунта на боковой поверхности сваи /
для зонда 1 типа определяли по формуле
/’-Гн'/'.,	(М
где |Ь переменный коэффициент перехода от /, к швнсяниш
от /.; /. среднее удельное сопротивление грунта на боковой
60
поверхности зонда, определяемое как частное от деления измеренною
общего сопротивления грунта па боковой поверхности зонда па
площадь ее боковой поверхности в пределах от поверхности грунт з
в точке зондирования до уровня расположения нижнего конца сваи
в выбранном несущем слое.
Для зонда II типи сопротивление / определяли по
форм уле:
| =(^,/„/1,)//!.	(4.9)
где р, коэффициент перехода от среднего удельного сопротивления
1-го слоя грунта на боковой поверхности зонда к j, зависящий
от /\. и глубины расположения /-го слоя грунта; Л. ю.ннипа но
слоя грунта.
По мерс накопления экспериментального материала
выяснилась целесообразность дальнейшего совершен-
ствования методик определения предельных сопротивле-
ний грунтов R и ] по данным зондирования, особенно
в песчаных грунтах и при применении зондов II и III типа
[33]. Ниже рассматриваются выполненные с этой целью
исследования.
Применительно к статическому зондированию с ис-
пользованием зондов I типа на 17 опытных площадках,
сложенных четвертичными песчаными и пылевато-гли-
нистыми грунтами и расположенных в различных районах
страны (Москва и Московская обл., Ленинград.
Яриево и др.), ГПИ «Фундаментпроект» при участии
НИИОСПа провели 35 параллельных испытаний сваи
диаметром 325 мм, конструкция которых позволяет
измерять сопротивление грунтов под нижним концом
и на боковой поверхности сваи.
Песчаные грунты преимущественно аллювиального
и флювиогляциального генезиса, удельное сопротивление
грунта под конусом зонда в рабочей зоне сваи
4,5 -15 МПа, среднее удельное трение по боковой
поверхности зонда 0,02 0,15 МПа. Пылевато-глинистые
грунты преимущественно флювиогляциального и гляцн-
альпого генезиса, удельное сопротивление под конусом
зонда 1,0—14 МПа. среднее удельное трение по боковой
поверхности 0,02—0,09 МПа. Глубина погружения свай
изменялась от 6 до 13 м. За предельные сопротивления
свай принимались эталонные значения, определяемые
в соответствии с соображениями, приведенными в гл. 2.
В результате статистического анализа данных парал-
лельных испытаний свай и статического зондирования
61
для коэффициентов перехода 0| в формуле (4.7) и pj
в формуле (4.8) были получены эмпирические уравнения
регрессии гиперболического вида, достоверность кото-
рых оценивалась с помощью анализа дисперсий при
5%-м уровне значимости.
Для коэффициента 0i независимо от вида грунтов
получено следующее уравнение:
₽, = 0.6+ 1.14<Ло/<7«.	(4.10)
где t/su = 1 МПа.
При этом корреляционное отношение равно 0,73,
а среднеквадратическое отклонение значений (3| от линии
регрессии 0,31.
Для коэффициента 02 тип грунтов существенно влияет
на коэффициенты уравнений регрессии и они получены
разными для песчаных и пылевато-глинистых грунтов.
Для цесчаных грунтов получено следующее уравнение:
р2= 1,15 +4,3/,о/А,	(4.11)
где ),<> = 0,01 МПа.
Для пылевато-глинистых грунтов уравнение имеет вид:
р2 = 0,53 + 2.7Ь,//;.	(4.12)
Корреляционное отношение соответственно для пес-
чаных и пылевато-глинистых грунтов составляет 0,81
и 0,63, среднеквадратическое отклонение — 0,69 и 0,44.
Учитывая ограниченное число экспериментов, по кото-
рым получены рассмотренные корреляционные зависи-
мости, для практического применения результатов целе-
сообразно использовать значения |Ji и (Зг, соответ-
ствующие нижней границе 95% одностороннего довери-
тельного интервала (табл. 4.5).
По данным 48 параллельных испытаний натурных
свай сечением от 25X25 до 40X40 см с глубиной
погружения от 4 до 16 м и статического зондирования
грунтов, выполненных в условиях залегания по всей боко-
вой поверхности сваи или большей ее части песчаных
грунтов, проведено сопоставление эталонных значений
предельных сопротивлений свай FJ], полученных по дан-
ным натурных испытаний, со значениями F'u и F", рас-
считанными по данным зондирования по прежней
методике без учета типа грунта и с использованием
предлагаемых коэффициентов (рис. 4.11).
62
Рис. 4.11. Сопоставление предельных сопротивлений свай, определен-
ных статическими испытаниями и рассчитанных по результатам
статического зондирования
в— по формуле |4.7) и (4.8) без учета типа грунта, б— по рекомендуемому методу
с использованием формул (4 10) и (4 I I).
/ —линия абсолют ной сходимости, 2 линии отклонения -(-30%, 3- линии откло-
нения 30%
Как видно из рис. 4.11, использование предлагаемых
коэффициентов существенно улучшает сходимость расчет-
ных и опытных значений Fu. Если при расчетах по
прежней методике почти в 40% случаев отклонение
расчетных значений от опытных превышает 30%, то при
расчетах с использованием рекомендуемых коэффици-
ентов число случаев отклонения расчетных значений
ОТ опытных, превышающих 30%, уменьшается до 13%.
Применительно к статическому зондированию с исполь-
зованием зондов II и III типа были проведены обобщения
И анализ результатов 60 параллельных испытаний свай
статическими нагрузками и грунтов статическим зонди-
рованием, выполненных разными организациями на пло-
та б л и ц а 4 .5
q. МПа	Коэффициент Р-	/,. МПа	Коэффнциеш	для f рун га
			песчаного	пылевато- ГЛ И11 истого
2	0.9	0.02	2,4	1,55
4	0,75	0,04	1,65	1,05
6	0.65	0,06	1,2	0.8
8	0,55	0,08	1,0	0,65
10	0,5	0,10	0,85	0,5
12	0,4	0,12	0,75	0,45
63
щадках, расположенных в различных районах страны
(Белоруссия. Украина; Поволжье) и сложенных четвер
тичными песчаными и пылевато-глинистыми грунтами
Глубина погружения свай изменялась от 2,2 до 12,5 м.
поперечное сечение — от 15X15 до 25X35 см, удельное
сопротивление грунта под наконечником зонда — от 1
до 40 МПа, удельное сопротивление грунта по боковой
поверхности зонда — от 0,02 до 0,5 МПа, предельное
сопротивление свай — от 120 до 1170 кН.
Для уточнения методики определения несущей спо
собности свай, по данным зондирования, с применением
зондов II и III типа на основании анализа упомянутых
результатов испытаний и по аналогии с описанной
выше методикой определения Fu, по данным зондирова
ния, с использованием зондов 1 типа было принят!
что сопротивления грунта как под нижним концом
так и на боковой поверхности сваи f зависят о
средних удельных сопротивлений грунта соответствен и,
под наконечником и на муфте трения зонда и могу
находиться по формулам (4.7) и (4.8). При этом в
рассматриваемом случае в качестве входящего в фор-
мулу (4.8) сопротивления Д следует принимать среднее
по высоте сваи удельное сопротивление грунта на муфте
трения зонда, которое, в отличие от удельного сопротиг
ления грунта на муфте трения на уровне расположения
нижнего конца сваи /(, обозначим через
Учитывая, что, как отмечалось ранее, для песчаны-
и пылевато-глинистых грунтов характерны свои, дост.
точно стабильные значения отношения js/qs, для каждои
пары измеренных на одной глубине значений </, и
было принято соотношение Pi — Р?. Кроме того, для
определения сопротивления f в правую часть формул-
(4.8) введен дополнительный коэффициент (35, учиты
вающий, что фиксируемое на муфте трения зонда conpi
тивление грунта не соответствует сопротивлению на бе
ковой поверхности сваи вследствие «проработки» грунт;,
при многократном ее прохождении через одни и те ж<
слои грунта.
На основании изложенного получены следующие
выражения для определения по экспериментально наь
денным значениям FJ,	q“ и коэффициент-ч.
P‘i И №
(Vi = —----Lc---;	(4 1,
,>< Л
ps
₽*-=------L----.	(4.14)
P2P2
Поскольку q > qas и	отношения pVpl
и ₽§/p2 в формулах (4.13) и (4.14) превышают 1,
в то время как коэффициент рг в общем случае меньше 1.
Это дает основание в первом приближении принять, что
PWPi ==P2,W= 1.
По рассчитанным в первом приближении коэффи-
циентам pl и Р§ отдельно для песчаных и пылевато-
глинистых грунтов методом наименьших квадратов
были получены зависимости р> и р2 соответственно
от qs и fs, которые, как показал статистический
анализ, наилучшим образом описываются уравнениями
логарифмического типа. Сопоставление рассчитанных с
использованием полученных зависимостей значений
предельного сопротивления свай с экспериментальными
показало, что уже первое приближение позволило
существенно улучшить статистические показатели
прогноза по сравнению с расчетами, базирующи-
мися на использовании зависимости (4.9). Так, среднее
квадратическое отклонение отношения Fu/Ft уменьши-
лось до 0,26, среднее завышение составило 26%,
а среднее занижение - - 20%.
Во втором приближении коэффициенты pl и р? рас-
считывались по формулам (4.13) и (4 14) при Рг—1,
т. е. при предположении, что «проработка» грунта вдоль
боковой поверхности сваи не имеет места, и, следова-
тельно, коэффициент Р'| принимает минимальное, а рг —
максимальное значение. При этом значения коэффици-
ентов р“, р), Р" и р2 в правой части формул (4.13)
и (4.14) принимались по зависимостям pi и pj от q
и [, полученным при первом приближении.
Анализ этих зависимостей, полученных при втором
приближении, показал, что для песчаных грунтов при
рг ~~ 1 сходимость расчетных и экспериментальных
значений предельного сопротивления свай улучшается,
а для пылевато-глинистых грунтов — ухудшается. Это
свидетельствует о незначительном влиянии «проработки»
в песчаных грунтах и о необходимости ее учета в пыле-
вато-глинистых.
Дальнейшие приближения при варьировании коэф-
фициента pi практически не изменили статистические
показатели прогноза предельного сопротивления свай,
65
Рис. 4.12. Сопоставление пре-
дельных сопротивлений свай, оп-
ределенных путем статических
испытаний и рассчитанных по
ртсуаътагам	ли-
дирования
а при 01 = 0.5 и исИользоваиии за
висимости (4.9); б по рекомендусмомч
методу с использованием завися
мостей (4.15)	(1 !Я). ft — по рекомсн
дуемому мето,! использованием за
висимостей (I Г»(. (4.18) и (4.19),
/ линии аСм -:тг.>й сводимости; 2
линии отклонении на 30%
i ученные для песчаных грунтов при использовании
формул (4.13) и (4.14) и принятии 02= 1, а для гли
НИСТЫХ грунтов ----- при условии 020“/0‘| ' = 0?/р202 = 1.
Подсчеты общего сопротивления сваи по боковой
поверхности как суммы сопротивлений на отдельных ее
участках, выделенных по длине сваи в зависимости
от их удаления от нижнего конца, не приводят к замет
ному изменению прогнозируемых значений Fu. Так, при
расчленении боковой поверхности сваи на три участка
изменение Fu не превышает 10%, составляя в среднем 2%.
Полученные зависимости для определения 01 и 02
в песчаных грунтах имеют следующий вид:
Pi = 1,27 - 0,73 lg (q./qso);	(4.15)
₽2 = 0,90 - 0,46 lg (fs/fso),	(4.16)
66
где Чао = I МПа и /я> = 0.01 МПа.
При это?л коэффициент корреляции для зависимости
(4.15) составляет 0,89. а для зависимости (4.16) —0,61.
Зависимости для определения (:Ь и р2 в пьпевато-
глинистых грунтах имеют следующий вид:
Pi = 1,01 — 0.7 lg(<7s/<7so);	0.17)
р2= 1,31 - 0,93 lg(fs/f,o).	(4.18)
При этом коэффициент корреляции для зависимости
(4.17) составляет 0,46, а для зависимости (4.18) —0,73.
Учитывая довольно низкий коэффициент корреляции для
зависимости (4.17), рассчитана обобщенная для песчаных
и пылевато-глинистых грунтов зависимость для опреде-
ления Ри
Р> =- 0.97 — 0,53 1g (</,/<?,«).
(4.19)
Расчетные значения коэффициентов f), и р2, полученные
с использованием зависимостей (4.15) —(4.19) в диапазо-
нах изменения экспериментальных значений и [I
приведены в табл. 4.6.
Т а б л II и а 4.6
ч - МПа	Коэффициен । для грунта		Р.		Г. МПа	К<>эфф1шиец| 02 для /рунта	
	песчаного	лылевато- глииистого	независимо от грунта			песчаного	пылевато- ГЛ ИН ИСТОГО
1	1,27	1,01	0,97		0,02	0,76	1,03
2	1,05	0,80	0,81		0,04	0.62	0,75
5	0,76	0,53	0,60		0,06	0,54	0,59
8	0,61	0,38	0,49		0,08	0,48	0,47
10	0,54	0,31	0,44		0,10	0,44	0,38
15	0,41		0,33		0,12	0,40	0,31
20	0.32		0.28			—-	
На рис. 4.12 приведены результаты сопоставления
с эталонными значениями предельного сопротивления
свай Ft, найденными по результатам статических испы-
таний, расчетных значений Fu, определенных: а) при
Pi = 0,5 и использовании зависимости (4 9); б) с ис-
пользованием зависимостей (4.15) —(4.18); в) с исполь-
зованием зависимостей (4.16), (4.18) и (4.19). При этом
в случаях, когда к боковой поверхности сваи примыкали
грунты различного типа, значение коэффициента р2
определялось по формуле:
67
₽2 = (р2^Л,' +	(4.20)
<де fit и fl"— коэффициенты, определяемые по табл. 4.6 соответ
ственно для песчаных и пылевато-глишшых грунтов; ХЛ,? и X/;,"
суммарные толщины слоев соответственно песчаных и пылевато
глинистых грунтов.
Статистические показатели прогнозов предельного со
противления свай приведены в табл. 4.7. Как видно и.,
рис. 4.12 и табл. 4.7, значения предельного сопротивления
свай, подсчитанные по рекомендуемой методике, значи-
тельно ближе к значениям, полученным по статическим
испытаниям, чем рассчитанные при постоянном pi = 0,5
и использовании зависимости (4.9). При этом учет виде
грунта под нижним концом сваи несущественно улучшает
статистические показатели рекомендуемой методики,
в связи с чем в практических расчетах целесообразно
определять коэффициент Pi по зависимости (4.19).
Следует также отметить, что значения р(, получаемы»,
по зависимости (4.19), близки к значениям pi, приведен-
Таблица 4.7
	Значения показателей при расчетах предельного сопротивлений спай		
Статистические		по рекомендуемой	
		методике	
показатели	при pi = 0,5		
	и нсполь-		
	зованин	с учетом	
	(4.9)	вида грунта	без учета
		под нижним	вида грунта
		концом спал	под иижиим концом сван
Среднее значение отношения	0,93	1,00	0,99
F./FJ Среднее квадратическое откло- нение отношения F„/FJ Максимальная относительная	0,52	0,24	0.27
погрешность при определении г о/. • ti, /о-			
в сторону завышения	250	68	73
в сторону занижения	76	42	43
Число значений F„, %, откло- няющихся от FJ более чем на 30%:			
в сторону завышения	12	16	13
в сторону занижения	45	15	22
Средняя относительная погреш- ность при определении F,„ %:		25	25
в сторону завышения	66		
в сторону занижения	27	18	21
68
ним в табл. 4.5 применительно к зондированию с ис-
пользованием зондов I типа.
Следует иметь в виду, что рекомендуемые коэф-
фициенты перехода pi и ро как для зондов I типа, так
и для зондов II и III типа получены для четвертичных
грунтов и требуют уточнения применительно к коренным
грунтам.
В качестве примера рассмотрим данные, полученные
УкрвостокГИИНТИЗом на опытных площадках в г. Харь-
кове, для палеогеновых глин. Характерной особенностью
этих глин является то, что при высоких коэффициентах
пористости (0,8—1,2) и малой плотности сухого грунта
(1,1 —1,38 г/см3) они обладают достаточно высокими
механическими характеристиками (модуль деформации —
20—25 МПа, угол внутреннего трения— 19—22°, удель-
ное сцепление — 0.02—0,04 МПа). Сопоставление факти-
ческих значений предельного сопротивления забивных
свай сечением 30X30 см и длиной от 7 до 12 м, заглуб-
ленных в палеогеновые глины на глубину от 0,5 до 3,5 м
и испытанных статическими нагрузками, со значениями
предельного сопротивления, рассчитанными по данным
статического зондирования грунтов с применением
зонда I (установкой СП-59) и II типа (установкой
С-832) и при использовании значений коэффициентов
Pi и р-2, приведенных в табл. 4.5 и 4.6, показало,
что наблюдается систематическое занижение расчетных
шачений предельного сопротивления (рис. 4.13, а).
С целью уточнения этих коэффициентов примени-
тельно к палеогеновым глинам на опытных площадках,
помимо испытаний свай вдавливающими нагрузками,
были проведены испытания тех же свай выдергивающими
нагрузками, что позволило провести оценку сопротивле-
ний грунтов пол нижним концом и на боковой поверх-
ности свай и их сопоставление с сопротивлениями
грунтов под конусом и на боковой поверхности зондов
различного типа. В результате регрессионно-корреля-
ционного анализа было выявлено, что в связи с малым
диапазоном изменения показателей зондирования qs и /s
в палеогеновых глинах (1,5 <	< 4 МПа; 0,05 < fs <
<0.1 МПа) зависимости между pi и |3i> и показателями
qs и fs наилучшим образом описываются линейными
уравнениями. Для зондов I типа эти уравнения имеют
следующий вид:
Pi = 5,86 — 1,15<?s/<7so;
(4.21)
69
Рис. 4.13. Сопоставление предельных сопротивлений свай в палеогено-
вых глинах, определенных путем статических испытаний и рассчитан-
ных по СНиП 2.02.03—85 (а) и по формулам (4.21)—(4.24) (б)
/ — линия абсолютной сходимости, 2 — линии отклонений ±30%, • для зонда
I типа; д —то же, II типа
02= 1,2-0,75),/) .	(4.22)
где tfsrj — 1 МПа и fsD = 0,1 МПа.
Для зондов II типа получено уравнение:
Pi = 2,6 — O,3<7»/V,o.	(4.23)
Относительно коэффициента р^ выявлена целесо-
образность его определения не только в зависимости
от получаемых значений но также от отношения
заглубления сваи в палеогеновые глины /г< к общей
глубине ее погружения h:
02 = о, 123 + З/'Л/fsOh.	(4.24)
Сопоставление значений предельного сопротивления
свай, рассчитанных по данным зондирования с исполь-
зованием зависимостей (4.21)	(4.24), со значениями,
полученными в результате статических испытаний, пока-
зано на рис. 1.13.6. Как видно из рисунка, отклонения
расчетных значений oi фактических во всех случаях
не превышают 30%.
Существующая аналогия физических явлений при по
70
гружении зонда и осадке сваи под нагрузкой дает
основание для поисков зависимости непосредственно
между обшим сопротивлением грунта вдавливанию зонда
Ps и предельным сопротивлением сваи Fu в виде:
Fu = КР..,	(4.25)
где К — переходный коэффициент от к Fu.
Результаты сопоставления многочисленных данных
зондирования, статических испытаний натурных и эта-
лонных свай показывают, что переходный коэффициент
К прямо пропорционален отношению периметров сваи п
к зонда щ и, кроме того, зависит от прочности
грунтов, окружающих зонд. В качестве критерия проч-
ности может быть принято приведенное сопротивление
грунта определяемое как отношение общего сопро-
тивления грунта вдавливанию зонда к площади его
боковой поверхности:
fr, = Р./и.К,	(4.26)
где /ц глубина погружения зонда при расположении его конуса
а отметке нижнего конца проектируемой сваи.
Учитывая сказанное, расчетная формула может быть
представлена в следующем виде:
F„=K„ —Л,	(4.27)
где Кт - - коэффициент, зависящий от приведенного сопротивления
грунта
Статистическая обработка результатов 153 парал-
лельных статических испытаний забивных свай и зон-
дирования, проведенных Фундаментпроектом в различных
грунтовых условиях, показала, что коэффициент К,„
изменяется в пределах от I до 2 и может быть
ПРИНЯТ;	Кт = 2 - fm/fmv.	(4.28)
где ),„<> = 0,1 МПа.
При /,„	0,1 МПа К,„ = 1.
Подсчитанные по формуле (4.27) значения сопротив-
ления свай Fu сопоставлены со значениями FJ, найден-
ными по результатам статических испытаний, и с рас-
четными значениями F'J, полученными по
СНиП 2.02.03—85. При этом, учитывая обычные ко-
лебания значений общего сопротивления зонда, на гра-
фике зондирования в качестве расчетного значения
71
Рис. 4.14. Сопоставление предельных сопротивлений свай, опре-
деленных путем статических испытаний и рассчитанных
по СНиП 2.02.03—85 (б) и общему сопротивлению вдавли-
ванию зоида (а)
/ - линия абсолютной сходимости; 2- линия отклонений —30%; 3 линия
отклонений 4-30%
Ps принималось среднее значение общего сопротивления
вдавливанию зонда в интервале /is — 1 м до hs 4- 1 м.
Результаты сопоставления приведены на рис. 4.14
и в табл. 4.8.
Как видно из рис. 4.14 и табл. 4.8, точность
определения сопротивления сваи по общему сопротивле-
нию грунта вдавливанию зонда несколько ниже, чем по
СНиП 2.02.03 -85. Вместе с тем для висячих свай,
применяемых в условиях значительной толщи слабых
грунтов, когда в пределах рациональных глубин погру-
жения свай отсутствует несущий слой и их сопротивление
Таблица 4.8
Метод определении предельною сопротивления свай	Отклонения от значений предельного сопротивления свай, определенных по ре^гьтатям статических испытаний		
	Число случаев отклонения %. более 30%	Средняя величина относительной погрешности. %	
		в сторону завышения	в сторону занижения
По формуле (4.27)	24	28	21
По СНиП 2.02.03— 85	15	20	16
72
обусловливается главным образом сопротивлением грун-
тов на боковой поверхности, определение несущей спо-
собности свай по общему сопротивлению вдавливанию
юнда может оказаться более простым и более точным,
чем по методике, регламентированной СНиП 2.02.03—85.
Это подтверждает обобщение и обработка данных
параллельных испытаний лессовых водонасыщенных
грунтов статическим зондированием и свай статическими
нагрузками, выполненных Одесским филиалом Укр-
ГИИНТИЗ на 17 строительных площадках Одессы.
Рассмотрены результаты 26 испытаний свай и 146 испы-
1аний грунтов статическим зондированием, разделенных
на две группы в зависимости от грунтов несущего
слоя и длины свай. К первой группе отнесены 13 свай,
нижние концы которых располагались на глубинах
Ч—11 м в витач-кайдакских суглинках преимущественно
гугопластичной консистенции, характеризуемых средними
•качениями сопротивления грунта под конусом зонда
4 МПа. Ко второй группе отнесены сваи, нижние
концы которых располагались на глубинах 13—15 м
и завадовско-лубенских суглинках преимущественно
полутвердой консистенции, характеризуемых средними
•качениями сопротивления грунта под конусом зонда
г>,5 МПа. Грунтовые воды во всех случаях были встречены
на глубине 4—5 м от поверхности грунта.
Поскольку для каждой из выделенных групп глубина
погружения свай изменяется незначительно, принято,
что коэффициент Кт от указанной глубины не зависит
н может быть непосредственно рассчитан исходя из
опытных значений Ги и Ps с использованием фор-
мулы (4.27).
Путем статистической обработки опытных данных по-
•учено, что для свай, погружаемых до глубин 9— 11 м
и витач-кайдакские суглинки, значение коэффициента пе-
рехода Кт составляет 1,13 при коэффициенте вариации
н%, а для свай, погружаемых до глубин 13—15 м
и завадовско-лубенские суглинки,— 1,25 при коэффи-
шенте вариации 18%.
Применение полученных коэффициентов позволяет
ущественно повысить точность определения несущей
пособности забивных свай в лессовых водонасыщенных
рунтах Одесской обл. по данным статического зонди-
ювания. По сравнению с рекомендациями
73
Таблица 4.9
Грунтовые условия	Коэффициенты условий работы	
	Т	Kv
Супесь пластичная, пылевато-гли нистые грунты мягко-текучепластичнон консистенции, песок пылеватый водо- насыщенный	1,0	2,5
Пылевато-глинистые грунты туго- пластичной и полутвердой конси- стенции	1,25	2,0
СНиП 2.02.03—85, максимальная и средняя величины
относительной погрешности уменьшаются более че\-
в 2 раза и не превышают соответственно 23 и 12%
По данным статического зондирования представля
ется возможным прогнозировать несущую способность
свай, погружаемых способом вдавливания. Для этого
в формулу (4.6) следует ввести дополнительные коэф-
фициенты условий работы и yf/, учитывающие
влияние способа погружения сваи на сопротивления
грунта под ее нижним концом и на боковой поверхности
и полученные по результатам исследований с эталон-
ными сваями, изложенным в гл. 5.
При зондировании грунтов с использованием зондов
любого типа формула для определения предельного
сопротивления вдавливаемой сваи приобретает сле-
дующий вид:
Fu =
(4.291
где уГ(, и у,, принимаются по табл. 4.9.
Для определения предельного сопротивления винто
вых свай, ио данным статического зондирования, ис
пользуют, как и для забивных свай, формулу (4.6)
При этом среднее значение сопротивления грунта под
наконечником зонда принимается на \ чистке одного
диаметра лопасти выше или ниже лопасти в зависи
мости от направления нагрузки, величина 1г уменг-
шается на величину диаметра лопасти, а коэффициент
перехода от </, к /?., принимается по табл. 4.10. Для
винтовых свай в песчаных грунтах, насыщенных водой,
значения |3i должны быть уменьшены в 2 раза.
Несущая способность забивных, вдавливаемых и вин
74
Таблица 4.10
q:, МПа		Коэффициент р. при нагрУзках		
		сж имеющих		выдергивающи х
<1.0 2,5 5,0 7,5 >10		0,50 11,45 0,32 0,26 0,23		0,40 0.38 0,27 0,22 0,19 Г а б -1 и ц а 4.11
Грунт	Коэффициент у ори нагрузках			
	сжимающих		выдергиванииих	знакопеременных
1 ЛИНЫ и суглинки: твердые, полутвер- дые и тугопластичные мягкопластичные текучепластичные Пески и супеси: пески маловлажные и супеси твердые пески влажные и су- песи пластичные пески водонасыщен- ные и супеси текучие	0,8 0,8 0,7 0.8 0,7 0.0		0,7 0,7 0,6 0,7 0,6 0,5	0,7 0,6 0,4 0,5 0,4 0,3
говых свай, по данным зондирования определяется по
|>op.M\.ie:
= (?< i /(«Ts).	(4-30>
1
«г у, - коэффициент условий работы, принимаемый для свай:
«•бивных и вдавливаемых— I; для винтовых но табл. 4-11 в за-
висимости от характера действующих нагрузок; п число точек
цитирования; Fu — частное значение предельного сопротивления сваи;
— коэффициент надежности по грунту, устанавливаемый в зави-
ииости от изменчивости полученных частных значений предельного
• чоротивления сваи Fu в точках цитирования и числа этих точек
,ри значении доверительной вероятности а = 0,95 в соответствии
• требованиями ГОСТ 20522—75.
В соответствии со СНиП 2.02.03—85 для каждого
«дания или сооружения необходимо проводить зондиро-
киние не менее чем в 6 точках. При меньшем количестве
<очек рекомендуется по аналогии с методикой, принятой
ри испытании свай статическими нагрузками, принимать
несущую способность сваи равной минимальному част-
ному значению предельного сопротивления сваи, а коэф-
75
фициент надежности по грунту принимать равным 1.
Данные статического зондирования позволяют про
извести оценку возможности погружения свай до выбран-
ных проектировщиками глубин; для этого принимаем
в качестве минимального остаточного отказа сваи,
обеспечивающего возможность ее погружения, величину
su = 2 мм.
При выбранных размерах свай и предполагаемых
параметрах молота для забивки (энергии удара и массе)
определяем предельное сопротивление сваи, соответ-
ствующее этой величине отказа, по формуле (6.2).
Далее сравниваем максимальное частное значение
предельного сопротивления сваи на выбранной глуби»
Д?ах, рассчитанное поданным зондирования, с предельным
сопротивлением сваи при ее отказе 2 мм. Если
Д?ах Е„, то погружение свай на выбранную глубин»
не должно вызывать затруднений. Если J7™* > Д<, го
следует, как правило, уменьшать проектную длину свай.
В то же время в отдельных случаях, если, с одной
стороны, Д,г,ах незначительно превышает Ди а с другой
стороны, уменьшение длины свай нежелательно с точке
зрения снижения их несущей способности, то для оконча-
тельного выбора длины свай следует обязательно пре-
дусматривать проведение пробной забивки натурных
свай.
Следует отметить, что по опыту возведения свайных
фундаментов затруднений при забивке наиболее широк
используемых свай сечением 30X30 см с помощью
наиболее часто применяемых трубчатых дизельных мо-
лотов с ударной частью массой 2,5 т не возникает
если общее усилие вдавливанию зонда при статическом
зондировании грунтов до проектной отметки расположе
ния нижних концов свай не превышает 100 кН. Это
подтверждается и расчетом, если наряду с формулой
(6.2) воспользоваться формулой (4.27) для определения
предельного сопротивления сваи по общему сопротивлг
нию грунта вдавливанию зонда I типа.
Как следует из формулы (4.28), коэффициент К
уменьшается с увеличением отношения Ps/ujis и в проч
ных грунтах, где могут возникнуть затруднения при
забивке; его величина составляет в среднем 1,25.
В соответствии с формулой (6.2) предельное сопро
тивление сваи сечением 30X30 см при погружении ее
упомянутым дизельным молотом до отказа su — 2 мм
76
на глубину от 5 до 10 м изменяется от 1410 до 1320 кН
Подставляя полученные значения в формулу (4.27),
находим, что соответствующие предельные значения об
щего сопротивления грунта вдавливанию зонда, при
которых могут возникнуть затруднения ирг; забивке,
составляют 106—99 кН, т. е. около 100 кН. Учитывая
это, общее усилие вдавливания зонда может служить
хорошим ориентиром при предварительном выборе
длины свай.
Определение механических характеристик грунтов.
Для определения модуля деформации Е четвертичных
Грунтов, по данным статического зондирования, незави-
симо от типа зонда до последнего времени наиболее
цироко использовались следующие корреляционные за-
висимости:
для песчаных грунтов
£ = 39,;	(4.31)
для пылевато-глинистых грунтов (глин и суглинков)
£ = 79..	(4.32)
Вместе с тем рядом исследователей была показана
Возможность и целесообразность уточнения указанных
зависимостей применительно к отдельным разновид-
остям грунтов и крупным объектам на основании
результатов параллельных испытаний грунтов штампами
 зондированием.
Так, по результатам 50 параллельных испытаний
итампом площадью 5000 см" и зондированием для
лажных мелких песков аллювиального происхождения
вредней плотности и плотных получена зависимость [27]:
£ = 3,49,4-13.	(4 33)
При этом коэффициент корреляции составляет 0,8,
а среднеквадратическое отклонение— 18,5 МПа.
На основании обобщения и анализа 83 параллельных
испытаний штампом площадью 2500—5000 см2 и зонди-
рования с применением зондов II типа, проведенных на
территории БССР в аллювиальных песках, и 103 анало-
гичных испытаний в флювиогляциальных песках [15]
юлучены следующие корреляционные зависимости:
для аллювиальных песков
£ == 2,Ь99, + 7,45	(4.34)
коэффициент корреляции составляет 0,88, а среднеквадратичное
(Пслонение — 8,04 МПа);
77
Рис. 4.15. Зависимости для
определения по данным ста
тичсского зондирования мо-
дуля деформации песчаиых
грунтов
/— (4 31J. 2- (4.331; 3—(4.34)
4	(4.35)
для флювиогляциальных песков
£ = 2,53</. + 11.2	11 .си
(коэффициент корреляции составляет 0,8, а среднеквадратичное
отклонение— 15,2 МПа).
На рис. 4.15 даио сопоставление зависимостей
(4.31), (4.33) —(4.35), из которых видно, что во многих
случаях возможно использование более высоких значе-
ний модуля деформации песчаных грунтов, чем по (4.31)
При этом, учитывая близость зависимостей (4.34) и
(4.35) для аллювиальных и флювиогляциальных песков,
можно принимать одинаковые осредненные значения мо
дуля деформации в зависимости от q<:
q<, МПа .	2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Е, МПа	15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
Эти данные можно применять независимо от типа
зонда, так как, по данным исследований [9], в песчаных
грунтах он практически не влияет на получаемые
значения q,.
Для пылевато-глинистых грунтов предлагаемые раз
личными авторами корреляционные зависимости для
определения модуля деформации, по данным статического
зондирования, отличаются большим разнообразием
(рис. 4.16). Вместе с тем при сравнении зависимостей
полученных для разных типов зонда, отчетливо видно
что при значениях qs < 2 МПа модуль деформации для
зондов 11 и 111 типа больше, чем для зондов I типа; это
78
Рис. 4.16. Зависимости для опре-
деления по данным статического
зондирования модуля деформа-
ции пылевато-глинистых грунтов
I - Г. = :(4.32): 2 — £ = 7.8V. + 2
|27| . Ч 1^ 5q, + 16.4 (lL< 0,25) [fj;
1 - / =- Su I-Ч/г . WS-d.Sl |l| .
5 Г	r 6.5 |35|
связано, по видимому, с заметным влиянием трения
грунта но поверхности кожуха зонда 1 типа в пылевато-
глинистых грунтах, увеличивающимся по мере воз-
растания пластичности грунта. Учитывая это, при ис-
пользовании зависимости (4.32) для зондов II и III типа
можно ожидать, что при малых значениях qs определя-
емые модули деформации глин и суглинков будут зани-
жаться, и для этих случаев целесообразно уточнять
корреляционную зависимость на основании параллельных
испытаний грунтов штампами и статическим зондирова-
нием.
Особо следует остановиться на определении, по дан-
ным статического зондирования, модуля деформации
супесей. Надо иметь в виду, что, за исключением
(елювиальных супесей, в подавляющем большинстве
лучаев супесь — это, как правило, суглинок с примесью
песчаных частиц либо песок с примесью глинистых
частиц При описании и исследованиях свойств супесей
на это обстоятельство следует обращать самое серьезное
внимание и в первом случае модуль деформации супеси
следует принимать как для суглинка, используя зави-
имость (4.32), а во втором случае — как для песка,
используя зависимость (4.31).
При определении, по данным статического зондиро-
нания, прочностных характеристик песчаных грунтов
»бычно принимают, что их удельное сцепление равно 0,
79
а для определения угла внутреннего трения кварцевых
и кварцево-полевошпатовых песков, независимо от типа
зондов, используют табл. 4.12, приведенную в
СНиП 1.02.07—87.
Для песков аллювиальных и флювиогляциальных,
залегающих на глубинах до 6 м, можно производит;
по данным зондирования дифференцированную оценку
угла внутреннего трения и удельного сцепления в зави
симости от их крупности, используя зависимость (4.3
и табл. 1 прил. 1 к СНиП 2.02.01—85. Подставляя
в указанную таблицу значения сопротивления qs пс
(4.3), получаем следующую табл. 4.13.
Из сопоставления табл. 4.12 и 4.13 видно, что во
многих случаях можно принять более высокие значения
прочностных характеристик песчаных грунтов, чем п<
СНиП 1.02.07—87.
Для глин и суглинков аллювиального, делювии
ного, флювиогляциального и гляциального происхожу
Таблица 4.1L
qt, МПа	q, град, при глубине зондирования, м	
	2	5 и более
1	28	26
2	30	28
4	32	30
7	34	32
12	36	34
20	зь	36
30	40	38
Таблица 4;
Песчаные грунты	Значения характеристик при уле.ч пт соаро^ивлепнп грунта под наконечником «он i.- у . МПа						
	50	27.5	15	8	5	3	15
Крупные	0,002	0,002	0,001	0.001	—	—		
	•13	42	40	39	38	35	
Средней	0.003	0,003	0.002	0,002	0,001	—	
крупности	40	39	38		35	“ЭТ	
Мелкие	0,006	0,005	0,004	0.003	0,002	0,001	
	38	36	36	34	32	io	28
Пылеватые	0,008	0.007	0,-306	0,005	0,004	0,003	0,001
	36	35	34	32	30	28	26
Примечание В числителе дроби приведены значения с, MI
в знаменателе — ip, град.
80
ния на основании обобщения и анализа результатов
202 параллельных лабораторных определений характе-
ристик сопротивления сдвигу в срезных приборах
и статического зондирования с применением зондов
1 типа, проведенных в различных районах страны,
были получены следующие зависимости для нахождения
прочностных характеристик грунтов [29]:
tg ч = 0,045<7s + 0,26;	(4.36)
с = 0,0116<7S + 0,0125.	(4.37)
При этом коэффициент корреляции составил 0.8—
0.81, среднее квадратическое отклонение для удельного
сцепления — 0,01 МПа, а для угла внутреннего тре-
ния — 2°.
На основе зависимостей (4.36) и (4.37) получаем;
q„ МПа .	0,5	1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4.5 5,0 5,5 6,0
ф, град .... 16 17 18 19 20 22	23 24 25 26 27 28
С, МПа . . 0, 018 0,024 0.03 0,036 0,041 0,047 0,053 0,058 0,064 0,07 0,076 0,082
Учитывая трение по конусу зонда I типа, можно
полагать, что при малых значениях qs для зондов II
и III типа будет наблюдаться некоторое занижение
прочностных характеристик глин и суглинков. Однако
в настоящее время отсутствуют достаточно представи-
тельные данные, позволяющие уточнить зависимости
для зондов II и III типа, и поэтому с некоторым
запасом они вполне применимы также для зондов II
и III типа.
При расчетах оснований свайных фундаментов, сло-
женных слабыми водонасыщенчыми пылевато-глинистыми
грунтами, по устойчивости в дестабилизированном со-
стоянии необходимо знать недренированиое сопротив-
ление их сдвигу За рубежом определению этой
характеристики уделяется значительное внимание и
получен целый ряд корреляционных зависимостей между
си и сопротивлением </,. Эти зависимости обычно выра-
жаются в следующем виде:
Си — (qs — o.-g)/,Vc,	(4.38)
где пгс — давление от собственного веса грунта; Nc — переходный
коэффициент.
Типичные значения Nc равны 10—15 для нормально
уплотненных грунтов и 15—20 для переуплотненных
грунтов 136].
81
a)
в)
в)	г)
Рис. 4.17. Номограммы для определения переходных коэффициентов
fe, для песчаных (а), пылевато-глинистых грунтов (б) и k/ для пес-
чаных (в) и пылевато-глинистых грунтов (г)
82
Таблица 4.14
Статистические параметры	Для коэффициента kq		Для коэффициента fe;	
	„есчаные грунты	пылевато- гл инистые грунты	песчаные грунты	пылевато- глннистые грунты
Число определений	135	75	133	120
Среднее квадратическое отклонение	0,066	0,064	0,173	0,130
Коэффициент вариации	0,072	0,068	0,087	0,121
Выборочное корреляци- онное отношение	0,939	0,996	0,888	0,838
Влияние размеров зондов. Все приведенные выше
зависимости для определения физико-механических ха-
рактеристик грунтов и несущей способности свай, по дан-
ным статического зондирования, получены для зондов
стандартного диаметра 36 мм. Как известно, показатели
зондирования — сопротивление грунта под наконечником
зонда cjs и на боковой поверхности зависят от площади
поперечного сечения последнего и длины муфты трения,
поэтому при получении этих показателей в процессе
пенетрационного каротажа зондами больших размеров
необходимо приводить их к значениям, соответствующим
стандартному статическому зондированию.
Для получения переходных коэффициентов между со-
противлениями грунта под наконечниками и на муфте
трения зондов диаметром 62 мм, используемых при
пенетрационном каротаже, и стандартных зондов диа-
метром 36 мм II типа на четырех площадках,
сложенных четвертичными песчаными грунтами разной
крупности и плотности и пылевато-глинистыми грунтами
различного типа и консистенции, было проведено 40 па-
раллельных зондирований грунтов установками СПК и
С-832 на глубину до 13 м. Точки зондирования распо-
лагались на расстоянии 1—2 м одна от другой.
В соответствии с результатами исследований [18] для
песчаных и пылевато-глинистых грунтов определяли
зависимости коэффициентов перехода k4 и kj (представ-
ляющих отношения удельных сопротивлений под конусом
qPlqs и на боковой поверхности fp/j. зондов диаметром
62 и 36 мм) от двух переменных — соответствующих
удельных сопротивлений qP и fp и глубины зондирования.
Найденные зависимости представлены на рис. 4.17
в виде номограмм, а их статистические параметры
приведены в табл. 4.14.
83
Как видно из номограмм, тип грунта сравнительно
мало влияет на характер зависимости коэффициента
kq от величины сопротивления qp и глубины зондирова-
ния ft, в то время как он существенно влияет на
зависимости от и глубины ft коэффициента kf.
Для приведения получаемых при пенетрационном ка-
ротаже сопротивлений qp и fp к сопротивлениям qs и
при статическом зондировании необходимо эти сопро-
тивления разделить на значения соответствующих
коэффициентов перехода kq и ftf, определяемые по
рассмотренным номограммам.
3. ДИНАМИЧЕСКОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ
Динамическое зондирование грунтов состоит в за-
бивке в грунт зонда и измерении глубины его
погружения от определенного числа ударов молота
(залога). Конструкция и размеры наконечника зонда
показаны на рис. 4.18.
Динамическое зондирование выполняется непрерывно
до достижения заданной глубины или до резкого
уменьшения скорости погружения зонда (менее 2—3 см
за 10 ударов или менее 1 см/с). Результаты
зондирования представляют в виде графиков изменения
по глубине (рис. 4.19) условного динамического сопро-
тивления pa, вычисляемого по следующей формуле:
pa = AK4>n/h,	(4.39)
где А — удельная энергия зондирования, определяемая в зависимости
от типа применяемой установки; К — коэффициент учета потерь
Рнс. 4.18. Нако-
нечник зонда для
динамического зон-
дирования инвен-
тарный (а) и съем-
ный (б)
84

Рис. 4.20. Установка для ди-
намического зондирования
УБП-15М
энергии при ударе молота о наковальню и на упругие деформации
штанг, определяемый в зависимости от типа установки и глубины
зондирования; Ф — то же, на трение штанг о грунт; п — число уда
ров молота в залоге; h — глубина погружения зонда за залог
В зависимости от массы и высоты подъема молота
установки для динамического зондирования подразде-
ляются на три типа — легкая, средняя и тяжелая.
Наибольшее применение в практике исследования грун-
тов находит установка среднего типа УБП-15М кон
струкции института «Гидропроект» (рис. 4.20), снабжен-
ная молотом массой 60 кг и высотой падения 80 см.
При использовании данных динамического зондиро-
вания для выявления условий залегания грунтов
основания свайных фундаментов и выделения инже-
нерно-геологических элементов руководствуются теми же
принципами, что и при использовании данных стати-
ческого зондирования.
Для оценки показателя текучести моренных пыле-
вато-глинистых грунтов в БелГИИЗе [3] на основе обоб-
86
Таблица 4.15
Пески	Плотность сложения песков при условном динамическом сопротивлении грунта Pd, МПа		
	плотные	средней плотности	рыхлые
Крупные и средней круп- ности Мелкие Пылеватые маловлажные	Более 14,0 Более 8,5 Более 8,5	От 14,0 до 3,3 От 8,5 до 2,2 От 8,5 до 1,5	Менее 3,3 Менее 2,2 Менее ] ,5
щения материалов 240 параллельных опытов получена
следующая зависимость:
Il = -0.45 1g (pd/pS) + 0.4.	(4.40)
где pi — 1 МПа.
При этом корреляционное отношение составляет 0,9
и среднеквадратическое отклонение — 0,06.
На основе сопоставления результатов 195 определений
коэффициента пористости е аллювиальных и флювиогля-
циальных песков в лабораторных условиях на образцах
с ненарушенной структурой, отобранных с глубин до 6 м
с сопротивлением pd при динамическом зондировании
получена следующая зависимость 115J:
е = 0,80 — 0,22 lg i р pi).	(4.41)
При этом корреляционное отношение составляет
0,71 и среднеквадратическое отклонение — 0,07.
Используя эту зависимость, можно уточнить приве-
денную в СНиП 1.02.07—87 таблицу для качественной
оценки плотности сложения песчаных грунтов, залега-
ющих на глубинах до 6 м по данным динамического
зондирования (табл. 4.15).
На основании формулы (4.41) можно получить зави-
симость для определения плотности р по данным дина-
мического зондирования:
0==_______________ Г442)
1,8- 0,22 lg (prf/p!))'
Принимая во внимание, что параллельные испытания
свай статической нагрузкой и грунтов динамическим
зондированием единичны, для разработки методики
определения несущей способности свай по результатам
динамического зондирования используем рассмотренную
87
ранее методику определения несущей способности свай
по результатам статического зондирования. При этом учи
тываем, что для отдельных генетических типов грунтов
между удельными сопротивлениями грунта под наконеч-
ником qs и на участке боковой поверхности зонда f,
при статическом зондировании, с одной стороны, и
между сопротивлением qs и условным динамическим
сопротивлением грунта погружению зонда ра [15], с дру-
гой стороны, имеют место достаточно тесные корреля-
ционные связи.
Зависимость для определения сопротивления грунта
под нижним концом сваи R в песчаных грунтах можно
получить используя формулу (4.15) и соотношение между
qs и ра, приведенное в [15]:
Л = ри [0,91 — 0.57 lg (pd/p°)] (pn/Pd).	(4.43)
Зависимость для определения сопротивления грунта
на боковой поверхности сваи f в песчаных грунтах
можно получить аналогично, дополнительно учитывая,
что в песках отношение fs/qs составляет в среднем 0,009:
/ = Prf/100 [0,58 - 0,32 lg (p„/pS)] (pd/pS)0J3	(4.44)
Для выявления связи между сопротивлениями q,
и pd в моренных супесях и суглинках воспользуемся
зависимостью (4.40), а также зависимостью между 1L
и qs, приведенной в [14].
Тогда, учитывая соотношение между сопротивле-
ниями R и qs (4.17), можно получить:
R = Pd (0,54 - 0.35 lg (pd/pS)] (prf/pS)" ".	(4.45)
Используя соотношение между сопротивлениями f
и fs (4.18), связь между IL и fs, которую легко получить по
данным, приведенным в [14], а также соотношение
(4.40), находим выражение для определения сопро-
тивления f в зависимости от р,,:
/ = prf/100 [2,82 - 2,11 lg (prf/pS)| (р.,/р$~м2.	(4.46)
В табл. 4.16 приведены результаты сопоставления
значений предельного сопротивления забивных свай се
чением 30X30 см, рассчитанных по данным динами-
ческого зондирования с использованием формул (4.43) —
(4.46), с соответствующими значениями, полученными
в результате испытаний свай статическими нагрузками
Как видно из таблицы, относительная погрешность
88
Таблица 4.16
Грунты		Заглуб- ление сваи в грунт, м	Предельное сопротивление сван. кН		Относительная погрешность (Г,- %
под нижним конном сваи	по боковой поверхности сваи		ПО расчету F.	ПО испытанию г;	
Моренные	Песчаные	5,3	380	42!	-10
Песчаные		9,8	400	460	-13
		5,6	509	480	+6
		3,0	378	490	-23
Моренные	Песчаные и	9,7	473	530	-11
	моренные				
	Песчаные	9,7	500	530	—6
Таблица 4.17
Песчаные грунты	Значении характеристик грунтов при условном динамическом сопротивлении pd, МПа					
	17.5	15	10	5	3	2
Крупные	0,0012	0,0011	0,0007						
	41	~4(Г~	39	38		
Средней	0,0022	0,0021	0,0017	0,0011	—	—
крупности	39	38	37	35		
Мелкие	0,0045	0,0041	0,0035	0,002!	0,0010	—
	37	36	34	32	30	28
Пылеватые	0,0065	0,0061	0,0055	0,0041	0,0030	0,0020
маловлажные	35	34	33	30	28	26
В числителе дроби приведены значения с.
П
МПа;
римечание.
в знаменателе — <р, град.
при определении предельного сопротивления забивных
свай, по предлагаемой методике, не превышает 23%,
составляя в среднем — 9,5%.
Для оценки, по данным динамического зондирования,
модуля деформации моренных грунтов в БелГИИЗе на
основе обобщения материалов 183 параллельных опытов
получена следующая зависимость [3]:
£== 3,1 Зр,1 + 6,84.	(4.47)
При этом корреляционное отношение составляет
0,82 и среднеквадратическое отклонение — 9,75 МПа.
Для флювиогляциальных и аллювиальных песков
на основе сопоставления соответственно 187 и 60 опре-
делений модуля деформации штампами площадью
2500 и 5000 см2 с сопротивлением рл получены следующие
зависимости [15]:
89
Е=‘2,99р„  9.96;
£ = 3.71р,;	3.36.
(4.4Н ।
(4.491
При этом корреляционное отношение для зависи
мости (4.48) составляет 0.83. а для зависимости (4.49)
0,91, а среднеквадратическое отклонение для зависи
мости (4.48) составляет 14,47 МПа, а для зависимое™
(4.49) — 4,95 МПа.
Используя зависимость (4.41) и табл. 1 прил. 1
к СНиП 2.02.01—85, можно (подобно тому, как дл>
статического зондирования) построить таблицу для onpt
деления по сопротивлению p,i при динамическом зонди
ровании угла внутреннего трения и удельного сопро
тивления песчаных грунтов, залегающих на глубинах
до 6 м (табл. 4.17).
Глава 5. ИСПЫТАНИЯ ГРУНТОВ ОПЫТНЫМИ
СВАЯМИ МАЛОГО СЕЧЕНИЯ
Испытания грунтов опытными сваями малого сечения
проводятся для решения тех же задач, ч го и испытания
натурных свай (см. гл. 6). Опытные сваи малогс
сечения погружаются или устраиваются на ту же глу-
бину, что и натурные сваи, и их основным отличием
от последних является значительно меньшая площадь
поперечного сечения.
Применительно к забивным сваям наиболее рас-
пространенные опытные сваи малого сечения именуются
эталонными и методы испытаний с их помощью стан-
дартизированы (ГОСТ 24942 -81). В последние годы
опытные сваи малого сечения стали все чаще исполь-
зоваться также при проектировании буронабивных
свай |16].
I. ИСПЫТАНИЯ ГРУНТОВ ЭТАЛОННЫМИ СВАЯМИ
При исследованиях грунтов для проектирования
свайных фундаментов испытания грунтов эталонными
сваями (для кратности в дальнейшем будем их именоватт
испытаниями эталонных свай) проводят применительно
к висячим сваям и сваям-стойкам, опирающимся
на крупнообломочные грунты, длиной до 12 м.
Эталонная свая представляет собой инвентарную
составную металлическую трубу наружным диаметром
90
12000
Рис. 5.1. Общий вид
«талонной сван
Рис. 5.2. Конструкции эта-
лонных свай I, II и III
типа
/ — труба; 2 наконечник; 3
ниппель, 4 муфта; 5 датчик
усилия, б прокладка
114 мм и длиной до 12 м, нижний конец которой закрыт
коническим наконечником с углом при вершине 60°
(рис. 5.1).
В зависимости от конструкции соединения кони-
ческого наконечника со стволом (трубой) эталонные сваи
подразделяются на три типа (рис. 5.2):
с наконечником, наглухо соединенным со стволом
сваи, для измерения общего сопротивления грунтов
вдавливанию сваи (I тип);
с наконечником, свободно перемещающимся относи-
тельно ствола сваи, для последовательного измерения
сопротивления грунтов под нижним концом и на боковой
поверхности сваи (II тип);
91
Рис. 5.3. Самоходная уста-
новка для забнвкн эталон
ных свай конструкции ГПИ
«Фундаментпроект*
с наконечником, соединенным со стволом сваи через
датчик усилия (электрический или механический), для
одновременного измерения сопротивления грунтов под
нижним концом и на боковой поверхности сваи
(Ш тип).
Забивка эталонной сваи в грунт производится мо-
лотом массой 400 кг, падающим с постоянной высоты
150 см.
Для забивки свай могут применяться как специаль-
ные установки, снабженные всеми необходимыми меха-
низмами и оборудованием для погружения свай, их
испытания статическими нагрузками и последующего
извлечения из грунта, так и навесные установки к б)
ровым станкам.
Специальная самоходная установка разработана
в ГПИ «Фундаментпроект» (рис. 5.3). Она смонтирована
на базе шасси автомобиля ГАЗ-53 и включает копер
для забивки сваи, двухплунжерный (спаренный) домкрат
грузоподъемностью 40 т для извлечения сван после
испытаний и монтажный кран грузоподъемностью 0,5 т.
Кроме этого, на установке размещается несколько
комплектов эталонных и анкерных свай, а также опор
92
Рис. 5.4. Навесное обору-
дование для забивки эталон-
ных свай к буровой установке
АВБ-2М конструкции треста
ТулаТИСИЗ
них конструкций для проведения испытаний эталонной
сваи статическими нагрузками.
Навесная установка для забивки эталонных свай
к буровому станку АВБ-2М разработана трестом
ТулаТИСИЗ (рис. 5.4). Общая масса навесного обору-
дования составляет 760 кг, а управление его работой
осуществляется с пульта управления бурового станка.
Необходимые комплекты эталонных и анкерных свай,
а также опорных конструкций помещаются в прицепе
к буровому станку.
При проведении испытаний эталонных свай стати-
ческими нагрузками используются установки, состоящие
из гидравлического домкрата грузоподъемностью 50—
100 т с манометром, опорной конструкции (восприни-
мающей реактивные усилия от домкрата при вдавлива-
нии сваи) и реперной системы с приборами для изме-
рения перемещений эталонной сваи.
Опорные конструкции подразделяются в зависимости
от способа нагружения эталонной сваи и системы вос-
приятия реактивных усилий на следующие:
93
Рис. 5.5. Установка для
испытания эталонных свай
МАУЭС конструкции тре-
ста СевкавТИСИЗ
установки, в которых упором для гидравлического
домкрата служит система балок (ферм), прикрепленная
к анкерным сваям;
то же, вантовая конструкция, прикрепленная к ан-
керным сваям;
то же, грузовая платформа;
установки комбинированные, в которых упором для
гидравлического домкрата служит совместно грузовая
платформа и система балок (ферм), прикрепленных
к анкерным сваям.
Следует отметить, что практически почти во всех
случаях применяются опорные конструкции первых
двух типов, в которых реактивные усилия восприни-
маются инвентарными анкерами в виде металлических
труб или винтовых свай.
Одной нз наиболее удачных в конструктивном
отношении опорной конструкции I типа является уста
новка МАУЭС-2-4, разработанная трестом СевкавТИСИЗ
(рис. 5.5). Установка представляет собой сборно-раз
борную металлоконструкцию, состоящую из упорной
балки 1, двух тяг 2, двух траверс 3, четырех анкеров 4.
гидродомкрата 5, опорного столика 6 и реперной систе
мы 7 с регистрирующими приборами 8. Установка
рассчитана на максимальную вдавливающую нагрузку
300 кН и позволяет проводить испытания эталонных
свай любого типа, причем последовательное нагружение
нижнего конца и боковой поверхности сван II типа
может производиться без перемонтажа опорной кон
струкции с помощью специальной упорной гайки 9
на хвостовике опорного столика и вкладыша 10.
На рис. 5.6 показан общий вид разработанной ГПИ
94
Рис. 5.6. Безба-
лочная установка
для испытаний эта-
лонных свай кон-
струкции ГПИ
«Фундаментпроект»
«Фундаментпроект» опорной конструкции II типа, основ-
ными элементами которой являются: гидравлический
домкрат /, наклонные тяги 2 (шарнирно соединяющие
Оголовок 3 с анкерами 4) и горизонтальные тяги 5
(соединяющие анкеры с кольцевой рамой 6, воспри-
нимающей горизонтальные составляющие нагрузок на
анкеры).
Эффективность применения эталонных свай, цо срав
нению с пробными сваями натурного размера, обуслов-
ливается следующими факторами:
возможность многократного использования этих свай
дри испытаниях;
значительно более легкое, мобильное и дешевое
копровое оборудование для забивки;
более легкое и менее металлоемкое оборудование
для испытаний свай статическими нагрузками;
меньшая продолжительность испытаний.
Испытания эталонных свай проводят последова-
тельно динамическими и статическими нагрузками.
Испытания динамическими нагрузками выполняются в
Процессе забивки свай в грунт свободно падающим
молотом и состоят в измерении числа ударов молота
на каждый метр ее погружения и на последнем
метре на каждые 10 см. По данным этих испытаний
подсчитываются общее число ударов молота и средние
отказы сваи соответственно на каждом метре и на
каждых 10 см последнего метра. Результаты представля-
ются в виде графиков зависимости числа ударов N и
отказов от глубины погружения й, совмещенных
с геологической колонкой ближайшей к месту испытания
скважины (рис. 5.7).
Испытания эталонных свай статическими нагрузками
проводят после «отдыха» путем их ступенчато-возрастаю-
щего приложения с выдержкой по времени на каждой
ступени до условной стабилизации перемещений сваи.
95

Рис. 5.8. Зависимость осадки а от нагрузки Р (а) и во времени (б)
(по ступеням нагрузки) при испытании эталонной сваи стати-
ческими нагрузками
Продолжительность отдыха, величины ступеней нагрузок
и критерии стабилизации перемещений регламентированы
ГОСТ 24942—81 в зависимости от состава, свойств
к состояния прорезаемых грунтов и грунтов под нижним
концом свай. Для эталонных свай II типа после их испы-
тания по указанной методике проводят последовательное
нагружение наконечника и ствола для оценки предельных
сопротивлений грунтов под нижним концом и на боковой
поверхности (по ГОСТ 24942—81).
Результаты испытаний эталонной сваи статическими
нагрузками представляют в виде графиков зависимости
осадки сваи х (а для свай II и 111 типа также от-
дельных ее элементов - наконечника и ствола) от на-
грузки Р и изменения величины осадки s во времени I
по ступеням загружения (рис. 5.8).
В процессе извлечения эталонных свай из грунта
после их испытаний статическими нагрузками целесо-
образно фиксировать максимальное выдергивающее уси-
1ие, прикладывая к свае на начальном этапе ее извле-
<ения ступенчато-возрастающие выдергивающие нагрузки
• выдержкой их во времени по 15 мин. Это. как показано
дальнейшем, позволяет производить оценку предельного
•опротивления грунта на боковой поверхности эталонных
97
свай, а также прогнозировать несущую способность
анкерных свай, используемых при испытаниях эталонных
свай.
Рассмотрим, для чего и как используются данные,
получаемые в результате испытаний эталонных свай ди
намическими нагрузками.
Во-первых, эти испытания подобны динамическом}
зондированию грунтов и их результаты целесообразно
рассматривать как дополнительный материал к данным
зондирования, бурения и лабораторных исследовании
для оценки изменчивости свойств прорезаемых сваен
грунтов в плане и по глубине.
Во-вторых, по результатам этих испытаний можно
судить о наличии труднопробиваемых прослоек или
линз грунтов, вызывающих затруднения при забивке
натурных свай.
В-третьих, по получаемым при испытаниях показа
телям можно прогнозировать режим забивки натурных
свай. При этом обычно задача стоит следующих-
образом: задан определенный молот для забивки натур
ной сваи с известной энергией удара и по данным забивки
эталонной сваи на глубину, соответствующую глубине
погружения натурной сваи, необходимо определить pt
жим погружения и, в частности, число ударов, тре
буемое для забивки натурной сваи. Вместе с тем можеч
решаться и обратная задача — выбрать молот, обеспе
чивающий забивку натурной сваи в заданном режиме
Можно рекомендовать следующую методику прогнозн
рования режима погружения натурной сван. По формул*
(6.2) для значений отказов эталонной сван, полученных
по измеренному числу ударов для определенных ннтер
валов ее погружения (например, 1 м), определяю!
значения ее предельного сопротивления в процесс*
погружения. Исходя из этих значений, по формуле (5.3)
находят значения предельного сопротивления натурно,,
сваи для тех же интервалов погружения. Затем для
этих значений определяют значения ее отказов по фор
муле, вытекающей из формулы (6.2):
Fu (Fu + 1}Л)
mi -|-
mf + тг
(5 и
Разделив высоты интервалов на полученные для них зна
чения отказов натурной сваи, находят число ударов для
ее погружения в каждом интервале, а суммировав их
98
f
Внимание!
страница
временно отсутствует.
Приносим извинения.
Многочисленные сопоставления экспериментальных и
полученных расчетом по формуле (5.3) значений пре-
дельного сопротивления свай, проведенные рядом орга
низаний, показали, что в большинстве случаев такой
метод расчета дает удовлетворительные результаты [28]
Это позволило включить его в ГОСТ 24942—81
Вместе с тем при заглублении нижних концов сваи
в плотные песчаные и крупнообломочные грунты при
использовании формулы (5.3) наблюдалось занижение
предельных сопротивлений свай. Учитывая это, в работе
[17] была обоснована целесообразность введения допол
нительного коэффициента у,. зависящего от отношения
предельных сопротивлений грунтов на боковой поверх
ности Т'1 и под нижним концом эталонной сваи Q.
и возрастающего по мере уменьшения этого отношения
В этом случае формула для расчета предельного
сопротивления натурной сваи приобретает следующий
вид
F,. = у, — Г«<.	(5.4 
«Ч
На основании анализа результатов 44 параллельных
испытаний натурных и эталонных свай было показано,
что при значениях отношения Tu/Q* до 4—5 экспери
ментальные значения коэффициента у„ в большинстве
случаев меньше расчетных, определяемых прн условии
независимости предельных удельных сопротивлений грун
тов под нижним концом и на боковой поверхности
свай от их поперечных размеров, но больше 1
Рекомендации по определению коэффициента ys в фор
муле (5.4) в зависимости от отношения Tsv/Qsu включены
в ГОСТ 24942—81 для эталонных свай II типа
позволяющих осуществлять раздельное измерение сопро
тивлений Т'и и Q;',:
^0.5	1	2	3	>4
Т,.	2,1	1.65	1.25	1.1	1
Как будет показано ниже, в настоящее время
применительно к эталонным сваям II типа разработан
более совершенный метод определения предельное"
сопротивления натурных свай. Вместе с тем можно р-
комендовать формулу (5.4) и таблицу для более точного
чем по формуле (5.3), определения предельного сопро
тнвления натурных свай по результатам испытаний эта
лонных свай I типа, используя для нахождения отн<
100
шения Tt/Qu данные их испытаний на выдергивание
с учетом соотношений, приведенных в гл. 6. Учитывая,
что при заглублении нижнего конца эталонных свай
в плотные пески или крупнообломочные грунты отно-
шение Tu/Qu практически всегда меньше 2, при подго-
товке СНиП 2.02.03—85 в формуле (5.4) для этого
случая коэффициент у, был принят равным 1,25.
В работе [12] приведены результаты исследований,
использованные для методики определения предельного
сопротивления натурных свай по результатам испыта-
ний эталонных свай III типа (ГОСТ 24942—81), осно-
ванной на прогнозировании графика зависимости
осадки натурной сваи от нагрузки с использованием
следующей формулы:
F' =	+ T«iM.	(5.5)
где F' - сопротивление натурной сваи при различных значениях
осадок s, задаваемых при построении графика; yrR коэффициент
условий работы под нижним концом натурной сваи, принимаемый
в зависимости от предельного удельного сопротивления грунта под
нижним концом эталонной сван /?,. соответствующего нагрузке на
сваю при осадке 20 мм:
R. МПа	sg4 5	6	7	8	9	10	II 12	13	14
Т,/г	I 0.95	0,9	0,85 0,8	0.75 0,7	0,65 0,6	0,55 0,5
/?:	удельнсх' сопротивление грунта под нижним концом эта-
лонной сваи при осадке .s'= х (</,/</) (где <7, — диаметр эталонной
сваи. (1 — диаметр круглого или сторона квадратного либо меньшая
стороча прямоугольного сечения натурной сваи); А — площадь попе-
речного сечения натурной сваи; у., -- коэффициент условий работы па
боковой поверхности натурной сваи, определяемый по формуле
у,; —- —yj,/r 'h. у. то же. i-io слоя грунта па боковой поверх
ностн сваи, принимаемый равным 0,6 для слоев i тпиегых грунтов
туговтастпчной, полутвердой н твердой консистенции, 0.8 для слоев
глинистых грунтов мягкопластичпой и тугопластпчнои консистенции
и 1 для слоев глинистых грунтов текучей консистенции н песков
незаеиенмо от влажности; h, толщина 7-го слоя грунта; h
глубина погружения натурной сваи; среднее значение удельного
coiipi гпвлеппя грунта на боковой попсрхпостн эталонной сваи при
осади* s, определяемое как частное от деления измеренного общего
сопротивления грунта на боковой поверхности сваи при «кадке s па
площадь ее боковой поверхности в грунте.
Учитывая, что входящие в формулы (5.4) и (5.5)
эмпирические коэффициенты получены на основании
обобщения и анализа ограниченного количества экспе-
риментальных данных, были проведены специальные ис-
следования с целью дальнейшего совершенствования
методов расчета несущей способности натурных свай но
результатам испытании эталонных свай И и 111 типа.
101
Следовало выявить влияние на предельные соир”
тивления грунта под нижним концом и на боковое
поверхности эталонных и натурных свай различий в п\
материале, форме и.размерах поперечного сечения, рс
жиме погружения, а также различия в конструкции
эталонных свай И и III типа. Кроме того, примени
тсльно к эталонным сваям III типа нужно было изучит!
влияние указанных факторов на мобилизацию сопро
тивленнй грунта под нижним концом и на боковой
поверхности эталонных и натурных свай в допредельное
состоянии, во всем диапазоне изменения нагрузок на
сваи и нх осадок в процессе испытаний.
Оценка влияния материала свай сводится в рассмат-
риваемом случае к сравнительной оценке сопротивленю
грунта на боковой поверхности и упругих деформации
сжатия металлических эталонных свай и железобетон-
ных натурных свай. Экспериментальные данные показы
вают, что независимо от материала сваи при забивю
вокруг нес образуется так называемая «грунтовая ру
башка», и при нагружении сваи наблюдается сдвш
грунта по грунту [6]. Таким образом значения со
противления грунта на боковой поверхности эталонных
и натурных свай можно принимать не зависящими от
материала свай. Что касается упругих деформаций ежа
тия эталонных и натурных свай, то влияние на них
материала следует учитывать совместно с площадью
поперечного сечения свай нетто и передаваемыми на
сваи нагрузками. Сравнение упругих деформаций эта
лонных свай, изготовленных из металлических труб
диаметром 114 мм со стенкой толщиной 8 мм и наибо-
лее часто применяемых в строительстве железобе
тонных свай сечением 30X 30 см, показывает, что
в одинаковых фазах деформирования основания свай
разница между ними не превышает 30% и ей можн<’
пренебречь. Учитывая это, сопоставления графиков
осадка — нагрузка для нижнего конца и боковой по-
верхности эталонных и натурных свай вполне допустимо
проводить но осадкам, измеряемым на уровне головы
свай. Для свай квадратного сечения отличием его от
круглого также пренебрегают.
Согласно существующим представлениям, характер
работы оснований свай определяется их относительных,
заглублением h/ti\ при этом, начиная с некоторых
критических значений (h/d\r, зависящих от вида и свойств
102
грунта, характер работы оснований остается неизменным,
и достижение предельного состояния сопровождается
образованием локальных зон сдвига, расположенных
ниже подошвы свай. Учитывая, что даже для плотных
песков, забивка свай целиком в которые практически
нецелесообразна (h/d)tr, нс превышает 20, характер ра-
боты оснований эталонных и натурных свай, погружа-
емых до одинаковой глубины, идентичен.
Следует отметить еще одно обстоятельство. После
забивки свая, в принципе, может находиться в сжатом
состоянии, когда за счет сил отрицательного трения,
возникающих при упругой отдаче сван после последнего
удара молота, грунт под концом сваи остается сжатым
нагрузкой, равной указанной силе отрицательного тре-
ния. Если такое явление имеет место, то, очевидно,
что для эталонной сваи среднее удельное сопротивление
на конце, соответствующее остаточной нагрузке, выше,
чем для натурной, и это следовало бы учесть при
решении поставленной задачи. Однако измерение оста-
точных нагрузок после забивки свай затруднительно.
Кроме того, по данным А. Весича |41], заметные
остаточные нагрузки наблюдаются при погружении свай
лишь целиком в плотные песчаные и в прочные
глинистые грунты, т. е. в случаях, редко встречающихся
в строительной практике. Учитывая это, разницей в оста-
точном сжатии эталонных и натурных свай после забивки
можно также пренебречь.
Как следует из экспериментальных данных и фор-
мулы (5.5), удельное сопротивление грунта под нижним
концом эталонной и натурной сваи при одних и тех же
осазках и в предельном состоянии в обшем случае
отличаются друг от друга. Одной из причин этого явля-
ется то обстоятельство, что. ввиду различия в ширине
(диаметре) эталонных и натурных свай, вертикальные
нагрузки, передающиеся на грунт через боковую поверх-
ность (пригрузка от сил трения), и их равнодействующие
приложены на разном расстоянии от оси свай. Исходя
из современных представлений о физической сущности
явлений, происходящих в грунте, окружающем конец
сваи, при передаче на нее статических нагрузок [32],
можно влияние указанной нагрузки на удельное сопро-
тивление грунта под нижним концом сваи R свести к сле-
дующему. Пригрузка препятствует возникновению растя-
гивающих напряжений и трещин разрыва в грунте.
103
расположенном выше подошвы сваи и, следовательно,
концентрации сжимающих напряжений ниже подошвы
Пригрузка также препятствует перемещениям частив
грунта, расположенных ниже подошвы, в горизон
тальном направлении. Эти действия пригрузки должны
приводить к понижению R при переходе от сваи с меньшим
диаметром (эталонной сваи) к свае большего диаметр:
(натурной). Вместе с тем пригрузка способствует
перемещениям тех же частиц грунта в вертикальном
направлении вниз, причем чем меньше диаметр сваи,
тем ближе к оси воздействие пригрузки и тем большие
напряжения и деформации от нее будут непосредственно
под концом сваи; это должно приводить, наоборот,
к повышению R при переходе от эталонной к натурной
свае.
На основании вышеизложенного следует ожидать, что
при расположении нижних концов свай в малосжимаемых
грунтах удельное сопротивление R для эталонной сваи
будет выше, чем для натурной, и, наоборот, в грунтах
с относительной высокой сжимаемостью — ниже, чем для
натурной. Аналогичные изменения удельного сопротив-
ления R в таких грунтах должны происходить при
переходе от испытания эталонной сваи III типа, когда
нагрузка на грунт передается одновременно через нижний
конец и боковую поверхность сваи, к испытанию нако-
нечника эталонной сваи II типа в условиях отсутствия
пригрузки от сил трения грунта по боковой поверхности
сваи.
С целью экспериментальной проверки изложенных
соображений, а также установления соотношений между
значениями сопротивления для эталонных свай III
и II типа были проведены две серии опытов в песчаных
и пылевато-глинистых грунтах с использованием кон-
струкций свай, позволяющих передавать нагрузку на
грунт при испытаниях как одновременно через нижний
конец и боковую поверхность, так и раздельно, путем
последовательного нагружения указанных элементов сваи.
Первая серия опытов проводилась в НИИОСПе
с металлической сваей сечением 10X12 см. погружаемой
вдавливанием на глубину 2 м в среднезернисты и мало-
влажный песок средней плотности (средняя плотность
сухого грунта р,/ = 1,61 г/см3) и рыхлого (р,/ = 1,48 г/см3).
Результаты опытов (рис. 5.9) подтверждают, что влия-
ние пригрузки от сил трения грунта по боковой
104
Рис. 5.9. Зависимости «осадка — нагрузка» на наконечник сваи в
рыхлом (а) и плотном песке (б)
f при отдельном испытании; 2 при общем испытании
поверхности сваи на удельное сопротивление грунта
под ее нижним концом возрастает с увеличением сжи-
маемости песка.
Вторая серия опытов выполнялась на площадках
Ленинграда НИИОСПом совместно с трестом Ленинград-
оргстрой с металлической инвентарной сваей, наружный
диаметр которой соответствует диаметру эталонных
Свай (114 мм). Было проведено 35 опытов в пылеватых
водопасыщенных песках, супесях, суглинках н глинах
различной консистенции (от текучепластичной до полу-
твердой). Сваи погружались вдавливанием на глубину
6й—15 м с помощью специальной установки, разрабо-
танной трестом Ленинградоргстрой. Сопоставляя полу-
ченные значения предельных удельных сопротивлении
Грунтов под нижним концом при общем испытании сваи
ч отдельном испытании нижнего конца R,ni
(рис. 5.10), видно, что в подавляющем большинстве
случаев сопротивление /?,1ТЛ превышает 1Ц и при
угом в большей степени при /?та<2МПа, .т. е. при
заглублении нижнего конца сван в сревнптельно сла-
бые грунты. Таким образом, результаты второй серии
Опытов также подтверждают изложенные выше сообра-
105
Рис. 5.10. Сопо-
ставление значений
предельных удел ь
ных сопротивлений
грунтов под концом
при /?(,б|Ц и отдел ь
иом /?(ПЯ нспыта
мнях наконечника
сваи
J - линия абсолютно'
сходимости; 2.3 — .чииин
отклонения 4:30%
женин о влиянии пригрузки от сил трения по боковой
поверхности сваи на удельное сопротивление под ее
нижним концом R.
Кроме пригрузки от сил трения по боковой поверх-
ности сваи на удельное сопротивление /? может влиять
режим забивки свай, т. е. энергия и частота ударов
при забивке. Вместе с тем специальные Опыты, методика
которых изложена далее, не показали заметного влияния
режима забивки на указанное сопротивление /?.
При проведении описанных ранее опытов влияния
на среднее удельное сопротивление грунта по боковой
поверхности эталонной и натурной сваи нагрузок,
передающихся на грунт через нижний конец сваи,
не было обнаружено; это позволяет принимать сопро-
тивление f не зависящим от типа эталонной сваи. В то
же время было выявлено влияние на это сопротивле-
ние режима забивки свай.
При проведении исследований влияния режимов
забивки свай на сопротивления грунта при их статическом
нагружении в качестве критерия подобия режимов для
эталонной и натурной свай, первая из которой, согласно
ГОСТ 24942—81, забивается механическим молотом
с энергией удара 6 кН-м, а вторая, как правило,
дизельными молотами, было принято общее число уда-
ров на забивку, обычно используемое для характе-
ристики энергоемкости оборудования [8]. В результате
специальных опытов по забивке натурных свай дизель-
ным молотом С-995 (наиболее часто используемым при
погружении пробных свай) и эталонных свай — меха-
106
Рис. 5.11. Зависимость числа ударов' и средних отказов от
глубины погружения сваи в суглинках тугопластичных
натурная свая;	эталонная свая (энергия удара молота 4 кН  ы>.
то же (7.2 кН- м)
шшеским молотом стандартной массы 400 кг при раз-
личной высоте его падения и соответственно энергии
удара было выявлено, что режим погружения натурной
сваи достаточно точно моделируется при энергии удара
дли забивки эталонной сваи 4 кН-м (рис. 5.11). Полу-
ченные данные свидетельствуют о том, что энергоем-
Koi гь стандартного молота для забивки эталонных свай,
как правило, превышает энергоемкость молотов для за-
бивки натурных свай.
Специальные опыты по забивке эталонных свай
молотом с разной энергией удара в пылевато-гли-
ннегые грунты тугопластичиой консистенции показали,
что энергия практически не влияет на сопротивление
гр'нта под нижним концом сваи, а изменение энергии
удара существенно сказывается на сопротивлении грунта
на боковой поверхности сваи. На рис. 5.12 показаны
графики зависимости сопротивления грунта на боковой
поверхности эталонной сваи II типа Р от ее осадки
пре забивке сваи на глубину 12 м молотом с энергией
удара 2,4 и 6 кН-м. Из графиков видно, что сопротив-
легче Р уменьшается с увеличением энергии удара, и,
сл>. говательно, в таких грунтах удельное сопротивле-
ни< [ для натурных свай должно быть больше, чем для
Эталонных. В соответствии с упомянутыми выше резуль-
татами полагая, чго эквивалентом энергоемкости молота
107
Рис. 5.12. Результаты испытаний эталонных свай, забитых
с энергией удара молота
а общих: б наконечника свай; я боковой поверхности свай
/	2 кН  м; 2	4 кН - м; 3	6 кН • м
для забивки натурных свай является энергия удара
молота 4 кН-м, получаем, что при значении среднего
предельного удельного сопротивления грунта на боковой
поверхности эталонной сваи 37 кПа соответствующее
значение среднего предельного удельного сопротивления
грунта на боковой поверхности натурной сваи должно
составить 42 кПа, т. е. на 10% больше. Уменьшение
сопротивления f с увеличением энергии удара молота
можно объяснить тем, что с ростом динамических
нагрузок на связные грунты возрастает степень наруше-
ния их структурных связей. Вместе с тем с увеличением
структурной прочности связных грунтов этот фактор
должен сказываться в меньшей степени [12].
Так, в суглинки преимущественно полутвердой
консистенции были забиты одним и тем же молотом
С-995 до глубины 6 м металлические сваи диаметром
73, 114, 219 и 325 мм. Естественно, что с увеличением
диаметра свай требовалось большее число ударов на за-
бивку, что эквивалентно уменьшению энергии ударов мо-
лота при постоянной площади поперечного сечения свай
Однако в таких грунтах значение среднего предельного
сопротивления грунта на боковой поверхности сваи
с возрастанием числа ударов не увеличивалось, а,
наоборот, уменьшалось, составляя для свай диаметром
73, 114, 219 и 325 мм соответственно 100, 80
60 и 50 кПа. Это явление можно объяснить тем, что
в пылевато-глинистых грунтах, устойчиво держащих
вертикальные стенки скважины, благодаря раскачке сваи
при забивке, плотность примыкания грунта к ее боковой
поверхности тем меньше и щель между грунтом и сваей
108
в верхней ее части тем больше, чем большее число ударов
молота сделано в процессе ее забивки.
Сопоставление числа ударов молота со значениями
средних предельных удельных сопротивлений на боковой
поверхности свай перечисленных диаметров, погруженных
тем же молотом на глубину 6 м в среднезёрннстые
пески средней плотности, показывает, что режим забивки
свай в подобные песчаные грунты практически не влияет
на значения указанных сопротивлений. Они составляют
для свай диаметром 73, 114, 219 и 325 мм соответ-
ственно 103, 102, 97 и 113 кПа. Это, очевидно,
обусловливается тем, что структурные связи песка, ввиду
их незначительности, нарушаются практически независимо
от величин динамических нагрузок, передающихся на
грунт в процессе забивки сваи. Песок приобретает
свойство текучести,- заполняя щели между грунтом
и сваей в верхней ее части, образующиеся благодаря ее
раскачке при забивке.
Обобщение, анализ и статистическая обработка ре-
зультатов 35 параллельных испытаний эталонных свай
II1 типа и сван диаметром 325 мм, выполненных в соответ-
ствии с требованиями ГОСТ 24942—81 и ГОСТ 5686—78*
в различных районах страны (характеристика грунтов
опытных площадок дана в гл. 4 п. 2), подтвердили сде-
ланные выводы и позволили уточнить метод прогнози-
рования предельных сопротивлений и графика осадка —
нагрузка натурных свай по результатам испытаний эта-
лонных свай III типа.
В результате статистического анализа значений пре-
дельных сопротивлений грунтов под нижним концом и на
боковой поверхности натурной и эталонной свай для ко-
эффициентов у, ,==/?//?, и То =//Г,, были получены
эмпирические уравнения регрессии гиперболического
вида, достоверность которых оценивалась с помощью
анализа дисперсий при 5%-м уровне значимости.
Для коэффициента уг/г по данным, привеченным
на рис. 5.13. получено следующее уравнение:
у /# = 0,59 + 1,86//?..	(5.61
При этом корреляционное отношение равно 0,78, сред-
неквадратическое отклонение индивидуальных значений
у.,-,- от линии регрессии в интервале изменения у?,
от 2 до 14 МПа составляет 0,23, а при С2 МПа - 0,81:
Большое среднеквадратическое отклонение при зале-
109
гании под нижним концом сваи слабых грунтов
(Rs С 2 МПа), очевидно, связано, с одной стороны,
с погрешностями измерительной аппаратуры при низких
значениях R, и, с другой стороны, с тем обстоятельством,
что, согласно ГОСТ 5686—78*. ступени нагрузки при
статических испытаниях назначаются равными 1/10
ожидаемой предельной, а это не позволяет достаточно
точно оценить сопротивление грунта под нижним концом,
если его доля в общем сопротивлении невелика
(10-15%).
Для коэффициента по данным, приведенным на
рис. 5.14, получено следующее уравнение регрессии:
Тч = « + ь/!ч>-	(5-')
где а и ./> — коэффициенты уравнения регрессии, зависящие от вид::
грунтов и составляющие соответственно для песчаных грунтов 0,61
и 0,031, а для пылевато-глинистых -- 0.44 и 0,021.
Статические показатели при этом составляют соответ
ственно для песчаных и глинистых грунтов: корреляци-
онное отношение - 0,70 и 0,65, среднеквадратическое
отклонение — 0,27 н 0,28.
Как видно из приведенных данных, на коэффициенты
Т.л1 и у,», характеризующие отношения R/А и //Д,.,
существенно влияют грунтовые условия. Так, при залега
нии под нижним концом свай слабых грунтов (при
Rs С 3 МПа) значения коэффициента у, r 2> 1, т. е
R, <R, а в плотных и прочных грунтах (при R, > 10 МПа)
его значения меньше единицы, т. е. R, > R. Как отме-
чено ранее, это можно объяснить влиянием пригрузки
н<>
Рис, 5.14. Зависимость ко-
эффициента условий ра-
боты у./ от предельного
удельного сопротивления
грунтов на боковой по-
верхности эталонной сваи
1 песчаные грунты; 2 — глн-
иис bit грунты
иг сил трения на боковой поверхности на сопротивление
грунтов под нижним концом сваи, которое неодинаково
для натурной и эталонной сваи. Аналогичная законо-
мерность наблюдается п для коэффициента ylf. Вместе
с гем для наиболее часто встречающихся грунтов в
основании свайных фундаментов значения и yti.
близки к 1, т. е. Rf« R и fS), v f, чем, вероятно,
и можно объяснить широко распространенное мнение
о независимости предельных удельных сопротивлений
грунтов от поперечного сечения сваи.
На соотношение между f н fsl, существенно влияет
ти:1 грунтов, прорезаемых сваей. Как видно из рис. 5.14,
значения для песчаных грунтов в среднем на 20%
выше, чем для пылевато-глинистых, при одинаковых
значениях fsp.
Учитывая полученные результаты, предельное сопро-
тивление натурной сваи следует рассчитывать по данным
испытания статическими нагрузками эталонной сваи
III типа по формуле:
Fu -- x^RtA + Ycft-Kiih,	(5.8)
где у. и у, коэффициенты условий работы, определяемые по
рис. 5.13 и 5.14 или табл 5.1 (95%-й доверительный интервал).
Если свая прорезает пылевато-глинистые и песчаные
гранты, то при расчете принимается средневзвешенное
значение коэффициента у(/, определяемое по формуле:
(5Л„
гд< -h" и У-h". суммарные толщины слоев соответственно песчаных
и пылевато-глинистых грунтов; у.'/ и у("( коэффициенты условии
р 1 юты соответственно для песчаных и пылевато-глинистых грунтов.
Анализ изменчивости в допредельном состоянии
к. эффициентов перехода от значений сонротивл ний
г; унта под нижним концом и на боковой поверхности
эталонной сваи к соответствующим значениям сопротив
лений грунта для натурной сваи, проведенный на основа
статистической обработки данных описанных ранее 33
параллельных испытаний,позволил уточнить и упростить
методику прогнозирования графика зависимости «осад-
ка - нагрузка» для натурных свай, регламентированную
ГОСТ 24942—81. Полученные у,\ при осадках s на
турной и эталонной свай, равных 1, 2, 5, 7, 15 и 25 мм
показывают, что зависимость значений коэффициента
условий грунта на боковой поверхности сваи у,'
от удельного сопротивления грунта, достигнутого при
осадке s, практически можно описать уравнением
(5.7) для предельных сопротивлений. Это связано с тем.
что сдвиговые осадки, соответствующие достижению пре-
дельного состояния грунта на боковой поверхности сваи
составляют всего несколько миллиметров.
Что касается зависимости у^ от сопротивления грун
тов под нижним концом сваи /?,, достигаемого при ее
осадке х, то для всех осадок свай независимо от вида
Таблица 5.1
Под нижним концом слан		Ни боковой поверхности спаи		
Предельное УЯСЛЬНОС сопротивление Я., МПа	Коэффициент Т< /г	Предельное удельное сонротипленнс f4,. МПа	Коэффициент уг1	
			песчаные грунты	глинистые грунты
<2	1.4	s :о.о2	1,5	1.15
4	0,9	0.04	1,0	0.95
6	0,75	O.lXi	0,95	0,80
8	0,7	0.08	0,85	0,65
10	0.65	0,10	0,80	0.55
>12	0.6	>0.12	0,75	0,50
112
грунтов остается неизменной общая тенденция к умень-
шению yJr с ростом выявленная для предельного
состояния (рис. 5.15). С увеличением же осадки сваи при
постоянном значении удельных сопротивлений возра-
стает и коэффициент у^. Это согласуется с выводами,
сделанными в работе [38], относительно того, что
в допредельном состоянии при равных удельных сопро-
тивлениях R с увеличением диаметра свай возрастают
соответствующие осадки.
Статистические параметры, характеризующие тесноту
и силу связей полученных зависимостей yscR от /?£, со-
ставляют: корреляционное отношение 0,58—0,76, средне-
квадратическое отклонение экспериментальных данных
от эмпирических линий регрессии при Rss 2 МПа —
0,21—0,3. При этом наибольший разброс значений
наблюдается при небольших осадках свай, что связано
с погрешностями измерительной аппаратуры.
Прогнозирование графика «осадка — нагрузка» для
натурной сваи следует осуществлять по получаемым
при испытании эталонной сваи графикам зависимости
осадок от удельных сопротивлений грунтов под нижним
концом и на боковой поверхности сван с использованием
формулы:
Р = УерКА + yclftpuh,	(5.10)
где Fs — сопротивление натурной сваи при осадке s, задаваемой
при построении графика; — коэффициент условий работы грунта
под нижним концом сваи, принимаемый по номограмме на рис. 5.15
в зависимости от значения /?,;	— удельное сопротивление
грунтов под концом эталонной сваи при ее осадке s; А — площадь
сечения натурной сваи; ус( — коэффициент условий работы грунта на
боковой поверхности (см. табл. 5.1); [*р— удельное сопротивление на
боковой поверхности эталонной сван при ее осадке s; u, h — пери-
метр и глубина погружения натурной сваи.
Приведем пример прогнозирования графика зави-
симости осадки натурной сваи от нагрузки по резуль-
татам испытания грунтов эталонной сваей Ш типа.
Пример. Требуется построить график зависимости осадки сваи
от нагрузки (сечение сваи 30X 30, глубина погружения 6 м).
Геологический разрез основания и график зависимости осадка —
нагрузка по результатам статических испытаний эталонной сваи
111 типа (диаметр 114 мм, глубина погружения 6 м) приведены
на рис. 5.16. В табл. 5.2 показаны результаты расчета удельных
сопротивлений грунтов под ннжннм концом и на боковой поверх-
ности эталонной сваи; при этом сопротивления грунтов по боковой
поверхности получены как разность нагрузки на эталонную сваю
и измеренного сопротивления грунтов под нижним концом.
По данным табл. 5.2 строим графики зависимости удельных со-
113
Рис. 5.16. Геологический разрез основания (а) и график, зависимости
осадки эталонной сваи от нагрузки (б)
противлений грунтов под нижним концом и на боковой поверхности
эталонной сваи от осадки Rs — s и fsp — s (рис. 5.17).
Затем зададимся осадкой з, для прогнозирования графика для
натурной сваи, например: 1, 2, 3, 5, 7, 10, 15, 20 мм. По формуле
(5.10) вычислим значения сопротивлений грунтов оснований натурной
сваи Fs при этих осадках. Например, зададимся осадкой s, = 5 мм.
Таблица 5.2
Нагрузка на эталонную СВИК» Рч. кН	Осадка эталонной сваи «, мм	Под ннжннм концом		По боковой поверхности	
		сопро- тивление грунтов Qi, кН	удельное сопро- тивление грунтов /?:. МПа	сопро- тивление грунтов Г», кН	удельное сопро- тивление грунтов Пр. МПа
25	0,10	1.5	0,15	23,5	0,011
50	0,40	3.1	0,31	46,9	0,022
75	0.70	7,7	0,77	67,3	0,031
100	1,01	12,3	1,23	87,7	0,041
112.5	1.21	13,8	1,38	98,7	0,046
125	1.45	16,9	1,69	108,1	0,050
137,5	2.11	21,5	2,15	116,0	0,054
150,5	2,60	29,2	2,92	120,8	0,056
162,5	3,83	35,4	3,54	127,1	0,059
175,0	6,24	49,2	4,92	125,8	0,058
187,5	20,03	55,2	5,52	132,3	0,062
114
Рис. 5.17. График зависимости удельных сопротивлении грунта
под нижним концом (сплошные линии) и на боковой поверхности
(пунктирные) от осадки эталонной сваи
Но графику «удельное сопротивление Р, — осадка s» найдем значение
удельного сопротивления при осадке 5 мм (рис. 5.17):	= 3,9 МПа.
Затем по рис. 5.15 найдем значение коэффициента условий работы
под нижним концом y“s при /?;' = 3,9 МПа и осадке s = 5 мм.
Получим = 0,67. Аналогично, по графику j\r, — s при осадке 5 мм
(рис. 5.17) значение [',, = 0,058 МПа и по табл. 5.1 найдем
коэффициент yt).
Так как вдоль боковой поверхности залегают и песчаные
(толщина слоя 2,3 м) и глинистые грунты (3,7 м), вычислим средне-
взвешенное значение коэффициента у,/:
0,66.3,7 + 1,08-2,3
То =---------------------— U,tsz.
G.0
По формуле (5.10) найдем значение Р' при осадке s = 5 мм. Площадь
поперечного сечения сваи 30X30 равна 0,09 м’, периметр — 1,2 м.
При принятой глубине погружения 6 м вычислим:
Г = 0,67 - 3,9 МПа • 0,09 № + 0,82 - 0,058 МПа - 1,2 м • 6 = 572,9 кН.
Результаты расчета сопротивления грунтов основания натурной
сваи F' при заданных осадках приведены в табл. 5.3 и по ним
построен график «осадка — нагрузка» (рис. 5.18).
115
Рис. 5.18. Расчетный гра-
фик «осадка — нагрузка»
для натурной сваи
С целью проверки предложенной методики прогнози-
рования зависимости «осадка — нагрузка» натурной
сваи, по данным испытаний грунтов эталонной сваей
типа III, для трех опытных площадок, сложенных пес-
чаными грунтами средней плотности флювиогляциального
генезиса (площадка № 1), глинистыми грунтами мягко-
текучепластичной консистенции аллювиального генезиса
(площадка № 2) и глинистыми грунтами тугопластич-
Таблица 5.3
Осадка.		Удельное сопро- ТИВЛГН»«•	Под нижним концом натурной сваи		По боковой поверх- ности натурной сваи		Расчетное
	сонро- тнв-генне						
задаваемая	I рунта	ИО боковой					тивление
			расчетное	расчетное	расчетное	расчетное	грунтов
			удельное	сопро-	удельное	сопро-	натурной
у, мм	свин при	спаи при	сопро- тивление R\ МПа	тивленке грунтов Q, кН	сопро- тивление Г, МПа	тивление грунтов	сваи Р\ кН
	R:. МПа	МПа					
1	1.2	0.040	0,54	48,6	0,041	295,2	343,8
2	2,1	0,054	1,34	120,9	0,046	332,4	453,3
3	3.2	0,057	1,79	161,2	0,048	344,7	505,9
	3.9	0.058	2.53	228,1	0,048	344,7	572,8
	1.6	0.059	3.63	327,0	0,049	352,9	679,8
10	1.8	0,059	3,79	341,3	0,049	352,8	694,1
15	•?	0,059	4,1	369,7	0,049	352,8	722,5
20	5.5	0,062	4,51	405,9	0,052	367,2	773,1
116
для натурной сван, погруженной в пески средней плотности (а) н в
суглинки (б) текучепластнчной (1) и тугопластнчной консистенции (2)
----- статические испытания натурной сваи; —.—. испытания грунтов эталонной
сваей и по предлагаемой методике;------- то же, и методике, изложен-
ной ГОСТ 24942—81
ной — полутвердой консистенции (площадка № 3),
были рассчитаны графики зависимости «осадка — на-
грузка» по предложенной методике и методике, регла-
ментированной ГОСТ 24942—81.
Сопоставление полученных зависимостей с результа-
тами статических испытаний натурной сваи диаметром
325 мм (рис. 5.19) показывает, что предлагаемая
методика более простая, чем методика, регламентируемая
ГОСТ 24942—81, и позволяет улучшить сходимость гра-
фика с фактически получаемым по данным статических
испытаний; при этом расхождение абсолютных величин
прогнозируемых сопротивлений не превышает 4-15%.
Для оценки достоверности определения несущей спо-
собности натурной сваи, по данным испытания грунтов
забивной эталонной сваей III типа, по результатам
37 параллельных испытаний натурных и эталонных свай,
описание которых приведено ранее, проведен расчет
значений предельного сопротивления сваи по предлагае-
мому методу с использованием формулы (5.8) и по мето-
дике, регламентируемой ГОСТ'24942—81.
Сопоставление результатов расчета с полученными
при статических испытаниях свай (рис. 5.20) показы-
вает. что предлагаемый метод позволяет повысить досто-
ит
Таблица 5.4
Параметры	Значения параметров	
	по формуле (5.8}	по ГОСТ 24942—81
Отношение Fu/F^	0,89	0,84
Средиеквадратическое отклоне- ние	0,22	0,29
Отклонение >30% в сторону занижения. %	15	27
Отклонение >30% в сторону завышения, %	3	12
Среднее отклонение в сторону занижения	0,20	0,28
Среднее отклонение в сторону завышения	0.17	0.21
верность определения несущей способности сваи. Стати-
стические параметры разработанного метода и метода,
регламентированного ГОСТ 24942—81, приведены в
табл. 5.4.
Результаты описанных исследований влияния на пре-
дельные сопротивления грунтов под нижним концом
и на боковой поверхности эталонных свай их конструк-
ции (для свай II и III типа) позволили уточнить метод
расчета предельного сопротивления натурных свай по
результатам испытаний эталонных свай II типа.
Для них предельное сопротивление следует опреде-
лять по формуле (5.8) для эталонных свай III типа,
в которой коэффициент ус/г принимается в зависимости
от Rs -.
МПа	<2	4	6	8	10	12
усК..........1.15	0.85	0.7	0.65	0.6	0,55
Для проверки методики определения несущей спо-
собности натурной сван, по данным исследований грун-
тов оснований эталонной сваей II типа, проведен расчет
значений предельного сопротивления свай по результатам
параллельных испытаний железобетонных натурных
свай сечением 30X30 см и испытаний грунтов эталонной
сваей II типа, выполненных трестом СевкавТИСИЗ.
Приведенное на рис. 5.21 сопоставление рассчитанных
значений по предлагаемому методу (рис. 5.21, б)
и по методике, регламентированной ГОСТ 24942—81
(рис. 5.21, а), с результатами испытаний статическими
нагрузками, показывает, что предлагаемая методика по-
зволяет значительно повысить расчетные нагрузки
на сваю.
118
Рис. 5.20. Сопоставление значений предельного сопротивления на-
турной сваи по результатам статических испытаний F,, с расчетными
по данным испытания грунтов эталонной сваей III типа по
ГОСТ 24942—81 (а) и по предлагаемому методу (б)
/ - линия абсолютной сходимости; 2, 3 линия отклонения ztz30%
Рис. 5.21. Сопо-
ставление значений
предельного сопро-
тивления натурной
сваи, по данным
статических испы-
таний i ° с расчет-
ными по испыта-
ниям эталонной
сваи II типа
Определенный интерес представляет также сопоставле-
ние с другими методами определения несущей способ
ности сваи. По данным 57 параллельных испытаний
грунтов эталонной сваей и статического зондирования,
установкой С-979, выполненных также трестом Севкав-
ТИСИЗ, проведен расчет несущей способности сваи
сечением 30X30 см по сравниваемым методам и по
данным статического зондирования в соответствии
со СНнП 2.02.03—85. Как видно из результатов расчета,
приведенных на рис. 5.22, предлагаемый метод
(рис. 5.22,6) позволяет на 15—20% улучшить точность
определения несущей способности натурной сваи по срав-
нению с рекомендуемой в ГОСТ 24942—81 методикой
(рис. 5.22, а).
119
Fu,K.H-to'2 б)
Рис. 5.22. Сопоставление расчетных значений предельного сопротив-
ления сваи сечением 30X 30 см по данным статического зондиро-
вания F (а) и по данным испытания грунтов эталонной сваей II типа (б)
Наряду с эталонными сваями, погружаемыми забив
кой, в последние годы некоторые организации для
прогнозирования несущей способности натурных свай
стали использовать металлические сваи тех же размеров
и аналогичной конструкции, что и эталонные сваи
но погружаемые вдавливанием. Для слабых грунтов,
вдавливание свай в которые не вызывает больших за-
труднений, использование такого способа имеет ряд прей
муществ перед забивкой: во первых, погружение, испыта-
ния грунтов и последующее извлечение сваи осушествля
ется одной и той же установкой, что значительно
сокращает трудоемкость и продолжительность проведе
ния испытаний, во-вторых, вдавливание сваи вызывает
значительно меньшие нарушения структуры окружающего
грунта, что позволяет сокращать продолжительность
«отдыха» грунтов перед их испытаниями статическими
нагрузками.
Для погружения таких свай в грунт трестом Ленин-
градоргстрой разработана и используется специальная
установка, развивающая усилие до 400 кН и позволяющая
проводить испытания статическими нагрузками эта-
лонных свай любого типа.
При использовании результатов испытаний грунтов
вдавливаемыми сваями малого сечения для определения
несущей способности забивных свай необходимо учиты
вать влияние способа погружения на получаемые
120
значения сопротивлений грунтов. Однако опублико-
ванные по этому вопросу сведения противоречивы.
Так, например, по данным исследований Б. В. Гончарова
и Ю. В. Трояновского [5], проведенных со сваями сече-
нием 30X30 и 25X25 см в глинистых грунтах, несущая
способность вдавливаемых свай в среднем на 15% ниже
несущей способности забивных. В работе [21] отмеча-
ется, что в слабых глинистых грунтах даже после
«отдыха» сваи в течение 4—6 мес несущая способность
свай на 10% превышает несущую способность забивных.
Существует мнение, что способ погружения не влияет
на несущую способность сваи вообще.
Для обоснования и разработки метода прогнозирова-
ния несущей способности натурных свай по результатам
испытаний эталонных свай, погружаемых вдавливанием,
были проведены специальные исследования влияния
способа погружения свай на сопротивления грунта под
их нижним концом и на боковой поверхности. Исследо-
вания проводились в лотке с моделями свай в песчаном
грунте и в полевых условиях в пылевато-глинистых
и песчаных грунтах со сваями диаметром 114 мм.
Исследования в лотке включали изучение траекторий
перемещения частиц грунта методом фотофиксации,
по В. А. Курдюмову, в процессе погружения моделей
вдавливанием и забивкой и испытания моделей свай
статическими нагрузками. Исследования были проведены
в маловлажном (влажность 5—6%) мелкозернистом
песке, который укладывался послойно в лоток и уплот-
нялся ручной трамбовкой до плотности 1,49—1,52
нялся ручной трамбовкой до плотности 1,49—1,52 (рых-
лое сложение) и 1,59—1,62 г/см3 (средней плотности),
диаметром 36 мм с коническим наконечником и углом
при вершине 60°. При исследованиях методом фотофикса-
ции цилиндры разрезались вдоль продольной оси. Фото-
графирование проводилось студийной фотокамерой на ре-
продукционно-штриховые технические фотопластинки
размером 18X24 см. Вдавливание моделей осуществля-
лось гидравлическим домкратом со скоростью 0.05—
0,1 м/мин, забивка — грузом массой 10 кг, свободно па-
дающим с различной высоты (15, 35 и 40 см) для изме-
нения режима погружения. Относительное заглубление
моделей h/d составляло 18—21 (рис. 5.23).
Как видно из рис. 5.23, перемещение частиц грунта
при относительном заглублении моделей h/d около
121
a)
6)
Рис. 5.23. Схема тра-
екторий перемещения
частиц грунта
а, в — при забивке модели
сваи в песок соответствен-
но рыхлого сложения и сред-
ней плотности- б, г — при
вдавливании модели сваи в
песок соответственно рыхло-
го сложения и средней плот-
ности
20 происходит за счет внутреннего выпора и уплотне-
ния грунта под нижним концом, что подтверждает
результаты многочисленных экспериментальных исследо-
ваний характера деформаций, возникающих в грунте при
вдавливании стержневых зондов и зависящих от взаимо-
действия зон сдвигов и сжатия. В рыхлом песке способ
погружения свай практически не влияет на характер
развития деформаций основания (см. рис. 5.23, а, б).
Так, относительная высота уплотненной зоны под нижним
концом для вдавливаемых моделей составляет (3,4—
3,6) d, а для забитых— (3,1—3,7) d; ширина зоны со-
ставляет соответственно (3,8—4,1) d для вдавливаемых
и (3,5—4,1) d — для забитых моделей. В песках средней
плотности при вдавливании сваи песчаные частицы
движутся в основном вниз и в меньшей степени
в сторону от направления движения (см. рис. 5.23, г).
При забивке преобладает движение частиц в горизон-
тальном направлении; при этом глубина уплотненной
зоны (см. рис. 5.23, в, г) под нижним концом вдавливаемых
моделей равна (3,2—3,6) d. а забиваемых— (1,9—
3,0) d.
Таким образом, для оснований, сложенных плотными
грунтами, способ погружения сваи влияет на размеры
122
Рис. 5.24. Результаты испытаний моделей сваи в рыхлом песке (а)
и в песках средней плотности (б)
I модели свай забитые. 2 то же. вдавленные
и форму уплотненной зоны под ее нижним концом
и, следовательно, на сопротивление грунтов при прило-
жении к свае статических нагрузок.
Для сравнительной оценки сопротивлений грунтов
оснований свай, погруженных различными способами,
были проведены их испытания статическими вдавливаю-
щими нагрузками (рис. 5.24), которые показали, что
в рыхлых песках способ погружения практически не
влияет на характер развития осадки сваи под нагрузкой.
В песках средней плотности для достижения одинаковых
осадок моделей, погруженных разными способами, тре-
буются различные нагрузки. Предельное сопротивление
грунта для забитых моделей примерно на 20%
меньше, чем соответствующее сопротивление для вдав-
ленных. Этот факт можно объяснить тем, что при
забивке моделей в плотные грунты под нижним
концом образуется уплотненная зона меньшей высоты,
чем при вдавливании, в то время как в рыхлых песках
высота уплотненной зоны практически не зависит от спо-
соба погружения. Таким образом, результаты испытаний
статическими нагрузками согласуются с результатами
исследований траекторий перемещения частиц грунта
методом фотофиксации.
123
Для количественной оценки влияния способа погру
жения на значения сопротивлений грунтов под нижним
концом и на боковой поверхности свай проведены
параллельные испытания статическими вдавливающими
нагрузками эталонных свай диаметром 114 мм, погру
женных на глубину 6 м вдавливанием и забивкой
Исследования были выполнены на трех опытных пло-
щадках Ленинграда, сложенных до глубины 10—12 м
супесями пластичными (площадка № 1), пылеватыми
водонасыщенными песками (площадка № 2) и туго
пластичными суглинками (площадка № 3).
Конструкция эталонной сваи позволяла проводить
испытания грунтов отдельно под нижним концом и на
боковой поверхности сваи, а также выделять сопро-
тивление грунта под нижним концом при испытании
сваи в целом. Вдавливание сваи осуществлялось
рассмотренной ранее установкой, а забивка — молотом
массой 350 кг, свободно падающим с высоты 1,2—2,5 м,
с использованием буровой установки УГБ-50.
Испытания вдавленных и забитых свай статическими
вдавливающими нагрузками были проведены в соответ-
ствии с ГОСТ 24942—81 после их отдыха в течение 8 сут.
Кроме того, для оценки влияния продолжительности
«отдыха» на сопротивление грунтов два опыта в туго-
пластичных суглинках проведены после отдыха в тече-
ние 60 сут.
По результатам статических испытаний, средние удель-
ные значения предельного сопротивления грунта под на-
конечником сваи, погруженной вдавливанием, МПа.
равны: для супесей пластичных — 0,95, тугопластичных
суглинков — 3,2 и пылеватых песков — 4,9, а для погру-
женных забивкой равны соответственно: 0,9; 2,1 и 4,3.
Средние удельные значения предельного сопротивления
грунтов на боковой поверхности сваи, погруженной
вдавливанием, МПа, равны: для супесей — 0,025, песков
пылеватых — 0,030 и суглинков тугопластичных — 0,039.
а для погруженных забивкой равны, соответственно:
0,010; 0,010 и 0,020. Таким образом, сопротивление
грунта под нижним концом забитой эталонной сваи
составляет 70—90% сопротивления вдавленной сваи,
сопротивление грунта на боковой поверхности сваи,
погруженной забивкой, составляет 33—50% сопротивле-
ния вдавленной.
Влияние способа погружения-вдавливания или забивки
124
практически не сказывается на сопротивлении грунтов
под нижним концом в относительно слабых грунтах —
супесях пластичных. В прочных грунтах сваи, погру-
женные вдавливанием, имеют значительно более высокие
сопротивления грунтов под нижним концом, чем погру-
женные забивкой, что согласуется с результатами рас-
смотренных ранее исследований на моделях.
Более значительно способ погружения влияет на сопро-
тивление грунтов на боковой поверхности сваи. Это отли-
чие особенно велико в слабых грунтах — супесях
пластичных (общее сопротивление составляло 21 и 52 кН
соответственно для забитой и вдавленной свай) и несколь-
ко меньше для оснований, сложенных прочными грунтами
(суглинки тугопластичной — полутвердой консистен-
ции),— 43 и 84 кН. Влияние способа погружения, по-
видимому, происходит как в связи с различной степенью
нарушения структуры грунта вокруг боковой поверхности
свай, которое более значительно в случае погруже-
ния свай забивкой, так и в связи с формированием
уплотненной зоны разной ширины вдоль боковой поверх-
ности свай, на что было указано ранее.
На площадке № 3, сложенной суглинками туго-
пластичной-полутвердой консистенции, кроме испытаний
грунтов эталонной сваей после 8-суточного отдыха, были
проведены также испытания грунтов эталонными сваями,
погруженными забивкой и вдавливанием после их отдыха
в течение 60 сут. С увеличением «отдыха» грунтов с 8 до
60 сут предельное сопротивление под нижним концом сваи
практически не изменяется, сопротивление грунтов на бо-
ковой поверхности возрастает соответственно с 84 до
153 кН для вдавленных и с 43 до 112 кН для забивных
моделей свай. При этом с увеличением «отдыха»
грунтов уменьшается влияние способа погружения сваи.
Если после 8-суточного отдыха сопротивление грунтов
для забитых свай не превышало 50% соответствующего
сопротивления для вдавленных свай, то после «отдыха»
в течение 60 сут оно достигало 70% сопротивления
вдавленных свай. Таким образом, влияние способа
погружения обусловлено разной степенью нарушения
структуры грунтов вдоль боковой поверхности, которое
будет уменьшаться по мере «восстановления» структуры
грунтов, и частично связано с формированием различных
зон уплотнения вокруг сваи, которое практически не
зависит от продолжительности отдыха.
125
Таблица 5 >
Грунтовые условия	Коэффициент условий работы грунта	
	под нижним концом Yc₽	на боковой поверхности у
Супесь пластичная, глинистые грунты мягко-текучепластичной консистенции, песок пылеватый водонасыщенный	1,0	0,4
Глинистые грунты тугоплас- тнчной и полутвердой консис- тенции	0,8	0,5
На основе проведенных исследований переход от зна-
чений сопротивлений грунтов под нижним концом и на
боковой поверхности вдавленной эталонной сваи к со-
ответствующим значениям сопротивлений для забивных
свай может осуществляться путем их умножения н;
коэффициенты условий работы грунта под нижним
концом у'с1( и на боковой поверхности у'(, количественные
значения которых в зависимости от грунтовых условии
даны в табл. 5.5.
Таким образом, применительно к эталонным сваям
II и III типа, погружаемым вдавливанием, прогнозиро-
вание несущей способности натурных свай, погружаемых
забивкой, можно проводить с использованием формул
(5.8) и (5.10). Однако значения входящих в них коэф-
фициентов условий работы ycR и уг/ следует корректиро
вать путем умножения приведенных в табл. 5.1
значений на коэффициенты, приведенные в табл. 5.5.
Получаемые в процессе погружения эталонных свай
значения усилия вдавливания целесообразно исполь-
зовать в дополнение к данным бурения и зондирования
для оценки однородности грунтов, а также для ориенти
ровочной оценки предельного сопротивления эталонно!
сваи вдавливающим нагрузкам для назначения величш
ступеней нагрузок при последующих статических испыта-
ниях свай.
Сопоставление значений усилия вдавливания в ин
тервале глубин погружения до 5,5—6,0 м со значе-
ниями предельного сопротивления эталонных свай, полу
ченными по их испытаниям статическими нагрузками,
показывает, что их связь хорошо описывается линейным
соотношением вида:
F = kF,,,	(5.11)
где F — усилие вдавливания сваи; х — коэффициент пропорциоиаль
J26
Рис. 5.25. Свая-зонд
0,75; супесей — 0,80 и суглинков
Fu — предельное сопротивление
ности, равный для песков пылеватых
тугопластнчной консистенции — 0,85;
сваи при статических испытаниях.
Следует отметить, что полученное для суглинков
тугопластичной консистенции значение коэффициента и
хорошо согласуется со значением, полученным Э. А. Тов-
масяном [26] при вдавливании сваи длиной 4 м и сече-
нием 20X20 см в пылевато-глинистые грунты туго-
пластичной и полутвердой консистенции.
Взамен эталонных свай в некоторых случаях приме-
няют сваи-зонды, которые по своим наружным раз-
мерам, способу погружения и методике испытания со-
ответствуют эталонным сваям II типа, а. по способу
измерения сопротивлений грунтов основания — зонду II
типа, позволяя фиксировать сопротивления грунтов под
нижним концом и на участке боковой поверхности сваи
(муфте трения), примыкающем к концу [7].
Свая-зонд диаметром 127 мм показана на рис. 5.25.
В ее состав входят соосно расположенные подвижные
наконечник 1 и муфта 2 рабочей площадью 0,25 м2,
соединенные с гидроцилиндром 3 в нижней части полости
127
сваи, а также ствол из отдельных звеньев длиной
1,5—3 м. Управление гидроцилиндром осуществляется
с помощью маслопровода путем нагнетания жидкости
ручным насосом 4. расположенным на поверхности
Перемещения наконечника и муфты измеряются прогибо
мером 5. Для контроля фиксированного положения
сваи в процессе испытания применяется репер с проги
бомером 6.
Реактивные усилия, возникающие при нагружении
наконечника муфты, воспринимаются стволом сваи 7
и передаются на анкерное устройство, состоящее и i
упорной балки 8 и анкеров 9. В качестве анкеров мог\ i
быть применены винтовые сваи, шнеки, сваи с раскры
вающимся наконечником.
Испытания сваи-зонда статическими нагрузками про
водят по методике, аналогичной методике, применяемы!
при испытаниях эталонных свай II типа и позволяющей
определить предельные удельные сопротивления грунтов
под нижним концом Rps и на участке боковой поверх
ности fpS сваи-зонда.
Идентичность процессов взаимодействия с грунтом
наконечников сваи-зонда и эталонной сваи II типа,
с одной стороны, и установленные в работе [2] соотно
шения между удельными сопротивлениями грунтов на
муфтах трения сваи-зонда и зонда II типа при стати
ческом зондировании, с другой стороны, позволяю/
предложить метод расчета предельного сопротивления
натурной сваи по данным определения предельных со
противлений Rps и fps при испытании сваи-зонда.
Учитывая сказанное, применительно к свае-зонд\
предельное сопротивление натурной сваи можно опре
делять по формуле (5,8), в которой коэффициеш
условий работы усК принимается в зависимости oi
Rps = Rs, как для эталонной сваи II типа. Что
касается коэффициента условий работы ус/, то его значе
ния можно получить путем сопоставления приведенной
в [2] зависимости отношения Kf удельных сопротивлении
грунта на муфте трения сваи-зонда fps и зонда II типа
fs от сопротивления f, с приведенными в гл. 4 завися
мостями (4.16) и (4.18) отношения ₽2 удельных сопро
тивлений грунта на боковой поверхности натурной
сван f и зонда II типа fs от сопротивления fs (рис. 5.26)
Учитывая, что зависимость, представляемая кривой 1.
получена как общая для песчаных и пылевато-глг.
128
Рис. 5.26. Зависимости коэф-
фициента перехода от удель-
ного сопротивления на муфте
трения
I 12], 2 - (4.21); 3 — (4 19); 4 -
оереднеииая по (4.19) и (4.21)
иистых грунтов, сопоставление проводим с осредненной
по кривым 2 и 3 зависимостью (кривая 4).
Определяя для задаваемых на кривой 1 точек сопро-
тивления /ps = K|fs, при тех же fs находим по кривой 4
соответствующие fs сопротивления f и отношения f/fps,
представляющие собой значения коэффициента условий
работы ус/ в зависимости от fps.
[fs. МПа	0,02	0.03	0,04	0,05	0,06
ус1 .............. 0,9	0,85	0,8	0,75	0,7
При применении свай-зондов, погружаемых в грунт
не забивкой, а вдавливанием, в расчетную формулу для
определения предельного сопротивления натурных за-
бивных свай так же, как и для эталонных вдавливаемых
свай, должны вводиться коэффициенты условий работы
грунта под нижним концом и на боковой поверхности,
значения которых можно определять по табл. 5.5.
Следует отметить, что опыт применения свай-зондов
при исследованиях грунтов значительно меньший, чем
эталонных свай. Кроме того, как показано в работе [31],
в общем случае локальное измерение сопротивления
грунта на участке боковой поверхности зонда или сваи
малого сечения, примыкающем к их концу, приводит к
большим погрешностям при прогнозировании общего
сопротивления грунта на боковой поверхности натурной
сваи, чем измерение общего сопротивления грунта на
боковой поверхности зонда или сваи малого сечения.
Учитывая это, сваи-зонды целесообразно применять при
129
необходимости исследований грунтов на глубинах свыше
12 м, когда использование эталонных свай стандартного
поперечного сечения 100 см2 не предусматривается
ГОСТ 24942—81, а также в тех случаях, когда заранее
известно, что при эксплуатации строящихся зданий или
сооружений свойства грунтов, прорезаемых сваями, силь-
но изменятся (например, просадочных грунтов).
Несущая способность натурных свай при применении
эталонных свай и свай-зондов определяется по формуле
(yr2F„)/ny„	(5.12)
где уг — коэффициент условий работы, принимаемый равным I,
п — число испытаний эталонных свай или свай-зондов; F„ — частное
значение предельного сопротивления сваи в месте испытания эта-
лонной сваи или сваи-зонда, определяемое рассмотренными мето
дами; у, — коэффициент надежности по грунту, устанавливаемый в за
висимости от изменчивости полученных частных значений предельного
сопротивления сваи Fu в местах испытаний эталонных свай или
свай-зондов при значении доверительной вероятности ««=0.95 в со
ответствии с требованиями ГОСТ 20522—75.
При этом при применении эталонных свай III типа,
позволяющих прогнозировать график «осадка — на-
грузка» для натурных свай, предельное сопротивление
натурной сваи определяется по графику так же, как
по результатам испытаний натурных свай статическими
нагрузками (см. гл. 6).
2. ИСПЫТАНИЯ ГРУНТОВ ОПЫТНЫМИ БУРОНАБИВНЫМИ
СВАЯМИ МАЛОГО СЕЧЕНИЯ
При исследованиях грунтов для проектирования свай
ных фундаментов испытания грунтов буронабивными
сваями малого сечения (в дальнейшем будем называть
испытаниями свай малого диаметра) проводят примени-
тельно к висячим сваям цилиндрической формы для
прогнозирования их несущей способности.
Опытная свая малого диаметра (рис. 5.27) представ-
ляет собой цилиндрическую буронабивную сваю длиной
до 20 м. диаметр которой назначают .минимально
возможным, обеспечивающим прочность и устойчивость
ее ствола по материалу от действия ожидаемых пре-
дельных нагрузок. Рекомендуются следующие соотно-
шения:
Длина 1, м, не более	6	12	18	24
Ожидаемая предельная иа-				
грузка ₽„, МН .	4	6	9	12
Диаметр- d, м		0.20	0,25	0,30	0,35
130
В конструктивном отношении различают сваи малого
диаметра обычные, при изготовлении которых заполня-
ется бетоном весь объем скважины, и с воздушной
полостью в нижней части.
Проходку скважин при изготовлении сваи малого
диаметра необходимо выполнять по технологии, преду-
смотренной проектом для натурных свай. Зачистка
131
забоя обязательна. При проведении буровых работ
должны быть приняты меры против попадания в скважи-
ны влаги. Глубина скважины для сваи с воздушной
полостью назначается больше- чем для обычной, не ме-
нее чем на 1 м.
Сваи армируют на всю длину объемными каркасами,
состоящими не более чем из четырех продольных
стержней. Диаметр арматурных стержней определяется
расчетом, однако принимается не менее 018 А-11.
В качестве поперечной арматуры для повышения жест-
кости рекомендуется использовать обрезки тонкостенных
труб длиной 5—8 см, располагаемые с шагом 1,5—2,0 м
по длине каркаса. При изготовлении каркаса для сваи
с воздушной полостью к его нижнему торцу приваривают
поддон, представляющий собой круг диаметром на 1—2 см
меньше диаметра скважины, вырезанный из листовой
стали толщиной 6—8 мм. Такой каркас помещают в
скважину и затем надежно закрепляют на поверхносчи
грунта.
Бетонирование скважин выполняют методом прямого
сброса через направляющую воронку бетонной смеси,
характеризуемой осадкой стандартного конуса ОК-14 см.
Фракция заполнителя 10—20 мм. Подачу бетона произ-
водят методом ВПТ или вручную, мелкими порциями
из мерной тары с обязательным измерением объема
уложенной смеси. Визуальный контроль равномерности
подъема уровня бетонной смеси в скважине upon.,
водят постоянно. В случае зависания бетона его устр,
няют потряхиванием каркаса. С глубины ог по-
верхности грунта 1,5—2,0 м укладку бетонной смеси
производят с помощью вибратора. Оголовок сваи заклю-
чают в металлическую обойму длиной 0,7—1,0 ы.
Эффективность применения опытных свай малого
диаметра, по сравнению с пробными сваями натурного
размера, обусловливается следующими факторами:
1)	устройство опытных свай не требует создания
материально-технической базы на месте будущей строи-
тельной площадки, что позволяет проводить испытан:;.';
опытных свай на стадии проектирования;
2)	проходка скважин для свай малого диаметрч
может осуществляться буровыми станками неболншй
мощности, имеющимися у изыскательских организации;
3)	прн испытаниях свай малого диаметра не тр -
буется больших нагружающих усилий, что значительно
132
упрощает конструкцию системы, воспринимающей ре-
активные усилия домкрата, а в качестве анкерных
свай позволяет использовать инвентарные сваи (забив-
ные, винтовые и т п.);
4)	сокращается продолжительность испытаний;
5)	методика обработки результатов испытаний позво-
ляет при проектировании варьировать поперечные раз-
меры проектируемой буронабивной сваи, определяя наи-
более рациональное сечение конкретного фундамента;
6)	малая стоимость и трудоемкость устройства опыт-
ных свай малого диаметра при производстве изысканий
позволяет увеличить число испытуемых свай, что ведет
к повышению достоверности опытных данных и, следо-
вательно, увеличивает надежность проектного решения.
Для разработки методики прогнозирования несущей
способности натурных буронабивных свай по результатам
испытаний свай малого диаметра, институтом НИИОСП
совместно с ГПИ «Фундаментпроект» на трех опытных
площадках (в гг. Набережные Челны, Тирасполе и
Никополе) были проведены экспериментальные исследо-
вания, включавшие изготовление и испытания стати-
ческими нагрузками буронабивных свай разного диа-
метра ( от 0,2 до 0,8 м), конструкции которых и техно-
логия изготовления соответствовали рассмотренным ра-
нее. При этом на каждой опытной площадке длина
свай, м, разного диаметра была одинаковой и состав-
ляла: в Набережных Челнах—16, в Тирасполе—13,
и в Никополе — 8. Эти площадки до отметок нижних
кондов свай сложены суглинками различной консистен-
ции, а ниже — мелкими песками средней плотности
(для свай длиной 16 м), гравийным грунтом с песчаным
заполнителем (13 м) и суглинками мягкопластичной
консистенции (8м).
Результаты проведенных исследований позволили
сделать следующие выводы.
Параллельные испытания в идентичных грунтовых
условиях опытной сваи малого диаметра с опиранием
на забой н сваи того же диаметра и длины бетонной
части с воздушной полостью позволяют осуществить
прогнозирование графика «осадка — нагрузка» для на-
турной сваи во всем диапазоне изменения нагрузки
вплоть до предельной; при этом необходимо учитывать
разницу в деформациях ствола сваи малого диаметра
и натурной сваи. Вместо испытания сваи с воздушной
133
полостью можно провести испытание сваи малого диа-
метра обычной конструкции на выдергивание, хотя сле-
дует отдать предпочтение первому испытанию, как более
точному.
Предельные удельные сопротивления грунта на боко-
вой поверхности и под нижним концом сваи малого
диаметра и натурной сваи, имеющих конструктивное
и технологическое подобие, могут быть приняты
не зависящими от их диаметра. При оценке предельного
сопротивления грунта на боковой поверхности обычной
сваи по предельному сопротивлению, получаемому при
испытании сваи того же диаметра и той же длины
с воздушной полостью под нижним концом, следует
вводить понижающий коэффициент 0,9, а при испыта-
ниях сваи на выдергивание — повышающий коэффи-
циент 1.15.
Испытания свай малого диаметра статическими на-
грузками проводят после набора бетоном проектной
прочности, но не ранее чем через 28 сут. Величины
ступеней нагрузок и критерии стабилизации перемещений
принимаются в соответствии с ГОСТ 24942—81 в зави-
симости от состава, свойств и состояния прорезаемых
грунтов и грунтов под нижним концом свай.
Результаты испытаний свай малого диаметра ста-
тическими нагрузками представляют в виде графиков
зависимости перемещения сваи от нагрузки, аналогич-
ных соответствующим графикам для эталонных свай
(см. рис. 5.8).
График зависимости сопротивления грунта на боковой
поверхности сваи от осадки (рис. 5.28) представляется
состоящим из трех участков, соответствующих следующим
этапам работы сваи под.нагрузкой:
0—1 — мобилизация сопротивления грунта на боковой
поверхности сваи при неподвижном нижнем конце;
1—2 — линейная зависимость между осадкой и
сопротивлением грунта на боковой поверхности сваи;
2—3 — переход грунта на боковой поверхности сваи
в предельное состояние, завершающийся его достиже
нием.
С учетом этого зависимость между осадкой сваи и
сопротивлением грунта на ее боковой поверхности
аппроксимируется следующей трехчленной формулой:
s = So + К (т — то) + s^ ———--LT,	(5.13)
f — х
134
Рнс. 5.28. Зависимость сопро-
тивления грунта иа боковой
поверхности сваи от осадки
где s — полная осадка сваи: м — осадка сваи, соответствующая
окончанию J этана («включению» в работу конца сваи); т — среднее
удельное сопротивление грунта на боковой поверхности сваи при
осадке s; те — то же. соответствующее окончанию I этапа.
К — коэффициент пропорциональности между перемещением сваи
и сопротивлением грунта; г/ — удельное сопротивление грунта, со-
ответствующее окончанию II этапа; / предельное сопротивление
грунта иа боковой поверхности сваи; коэффициент нелинейной
составляющей осадки сван, имеющий размерность перемещения.
Сопротивление то, коэффициент К и осадку .«/, со
ответствующую пределу пропорциональной зависимости
между осадкой и сопротивлением грунтов на боковой
поверхности, определяют по результатам испытаний свай
малого сечения обычной конструкции на вдавливание,
принимая что они не зависят от диаметра сваи.
Сопротивление то определяют по формуле:
то = Pa/nd„,h,	(5.14)
где Ра — нагрузка на сваю малого сечения, соответствующая
включению в работу конца сваи и определяемая но графику «осадка —
нагрузка», исходя из условий о распределении сопротивлений т
м> длине сваи в грунте й; <1,„ — диаметр сваи малого сечения.
В соответствии с соображениями, изложенными
в [12], на графике «осадка — нагрузка» включению
в работу конца сваи соответствуют значения и su,
равные абсциссе и ординате точки касания с графиком
прямой, наклоненной к оси абсцисс под углом
0 = arctg mh/EpA (где т — коэффициент, учитывающий
распределение нагрузки по боковой поверхности сваи;
135
Ер — модуль упругости материала сваи; А — площадь по
перечного сечения сваи). Легко показать, что при прямо
угольном (равномерном) распределении по длине й
удельного сопротивления грунта на боковой поверхности
сваи коэффициент т равен 1/2, а при треугольном
распределении (с убыванием сопротивления до 0 по
мере приближения к нижнему концу сваи) — 2/3. Учи
тывая, что фактическое распределение указанного сопро
тивления находится между прямоугольным и треуголь
ным, значение коэффициента т с достаточной для практи
ческих целей точностью можно принять равным 0,6 и
соответственно угол |3 составит arctg 0,6/г/ЁрД.
По найденному значению осадки s.. для сваи малого
сечения su„ находят значение осадки s для натурной
сваи по формуле:
So« - SOmdm/tln,	(5.15)
где d„ и dn — диаметры соответственно сваи малого сечения н
натурной сваи.
Осадку si находят как предел пропорциональности
осадки сваи действию вертикальной нагрузки; при этом
условие пропорциональности считается выполненным,
если различие приращений осадок на соседних ступенях
приложения нагрузки не превышает 30%:
1,3 (s, — s, 1)>s,+ i— s„	(5.16)
где Si — стабилизированная осадка сваи на i-й ступени нагружения
Невыполнение условия (5.16) на /-й ступени характе-
ризует si = Sj.
Коэффициент пропорциональности К определяют в ин
тервале осадок so < з <1 st по формуле
К = — У (s, — sb)/(T, — то),	(5.17)
1 i=i
где т, — среднее удельное сопротивление грунта на  н ступени
нагружения; п — число ступеней нагружения.
Сопротивление ту как для сваи малого сечения, так
и для натурной сваи определяют по формуле;
, S/ — 5<)
Н То Н-----v—•	(5.18)
t\
Коэффициент sp определяют по результатам Испытаний
свай малого сечения с воздушной полостью на вдавли
вание или свай обычной конструкции на выдергивание,
принимая его не зависящим от таметра сваи;
s^> — sw,	(5.19)
где sm — осадка сваи при сопротивлении тт = у /т(;	s!„ — линейная
составляющая осадки . , (рис. 5.28).
136
График зависимости сопротивления грунта под нижним
концом сваи малого диаметра от осадки строится путем
сопоставления экспериментального графика, получен-
ного при испытаниях сваи обычной конструкции на
вдавливание с графиком развития сопротивления грунта
на боковой поверхности сваи, построенным с исполь-
зованием формулы (5.13); при этом удельное сопротив-
ление грунта под нижним концом сваи определяется
как частное от деления разности общей нагрузки
и общего сопротивления грунта на боковой поверхности
на площадь поперечного сечения сваи.
Прогнозирование графика зависимости сопротивления
грунта под нижним концом натурной сваи от осадки
осуществляется с использованием приведенного в [12]
соотношения между перемещениями нижних концов на-
турной сваи А„ и сваи малого сечения \„, при одинаковом
значении удельного сопротивления грунта q под их ниж-
ними концами:
- \„,d^/dn.	(5.20)
При этом перемещения нижних концов свай находятся
как разница между полной осадкой сваи s и деформа-
цией ее ствола 6, возникающей вследствие трения
грунта на боковой поверхности и сопротивления под
нижним концом:
6 = so + 2.4(t-t„)-A- + -^-.	(5.21)
bpd bp
Построение графика «осадка—нагрузка» для натурной
буронабивной сваи производится путем суммирования
расчетных графиков зависимостей «осадка—сопротивле-
ние грунта под нижним концом» и «осадка—сопротивление
грхнта на боковой поверхности», получаемых по опи-
санной методике с учетом площадей поперечного сече-
ния и боковой поверхности натурной сваи На рис 5.29
дан алгоритм, позволяющий запрограммировать постр^е
ниг такого графика и выполнять все необходимые
расчеты на простейших ЭВМ.
Рассмотренная методика прогнозирования может
бы'Ъ оценена по рис. 5.30, на котором приведено
сопоставление экспериментальных графиков «осадка—
нагрузка» и расчетных Как видно из рисунка, макси
мальное отклонение расчетных значений нагрузки от
экспериментальны* при равных значениях осадки сваи
не превышает 20%
Дополнительная проверь	•°0 работа иного метода
137
прогнозирования графиков «осадка—нагрузка» проведена
по результатам испытаний натурных буронабивных
свай и свай малого сечения, выполненных ГПИ
«Фундаментпроект» при производстве инженерно-геоло-
гических изысканий на Таганрогском комбайновом за-
воде (площадка № 1), Прикумском заводе пластмасс
(площадка № 2) и на площадке строительства За-
горской ГАЭС (площадка № 3), а также приведенных
в статье Ф. Лицци [39] (площадка № 4).
Грунтовые условия площадки № 1 представлены
до глубины 0,8—2,5 м насыпными грунтами, ниже —
лессовидными суглинками твердой консистенции мощ-
ностью 11,4—13,2 м. Испытанные сваи имели длину
10 м и диаметр 0,3 и 0,6 м. Площадка № 2 сложена
лессовидными суглинками полутвердой консистенции.
138
Рис. 5.30. Сопоставление экспериментальных графиков «осадка — нагрузка» для сваи НС с рассчитанными
по предлагаемой методике на опытных площадках
/ г. Набережные Челны (сваи длиной 16, диаметром 0,4 и 0.6): 2 — г. Тирасполь (13 и 0,38 м; 0,54 и 0.8 м); 3 г Никополь (8 и (Mi м)
Рис. 5.31. Сопоставление
экспериментальных гра-
фиков «осадка — нагруз-
ка» для сваи НС с рас
считанными по предлагае-
мой методике на произ
водственных площадках
/ — № I; 2 — № 2: 3 — № <
4 — № 4;
---—---экспериментальные цм
финн;------- — расчетные -p.i
финн
до глубины 10—12 м просадочными, ниже — непроса
дочными. Сваи длиной 16 м и диаметром 0,25 и 0,6 м
испытывали после замачивания их основания до полного
водонасыщения. Площадка № 3 сложена моренными
суглинками с прослоями и включениями гравия. Испы
тайные сваи имели длину 10 м и диаметр 0,25 и 1,05 м
Грунтовые условия площадки № 4 на глубину
устройства свай длиной 20 м представлены песками
с примесью вулканического пепла с прослоями ила
и глинистых грунтов, с глубины 4,5 м песками водона
сыщенными. Диаметр испытанных свай 0,25 и 0,8 м.
Результаты сопоставления расчетных и эксперимен
тальных графиков «осадка—нагрузка» для площадок
приведены на рис. 5.31. На рис. 5.30 и 5.31 видно, чг"
для достаточно широкого диапазона изменения грунто
вых условий, длин и диаметров буронабивных свай
наблюдается хорошее соответствие прогнозируемых гра
фиков графикам, полученным при испытаниях.
Несущая способность натурных буронабивных сваи
по данным испытаний опытных свай малого сечения
определяется так же, как и для забивных свай п.,
данным испытаний эталонных свай — по формуле (5.12).
при этом предельное сопротивление натурной сваи на
ходят по прогнозируемому графику «осадка—нагрузка?
в соответствии с теми же правилами, что и по экспе
риментальному графику «осадка—-агрузка» при испита
ниях натурных свай статическими нагрузками (см. гл. 6)
140
Глава 6. ИСПЫТАНИЯ СВАЙ
Различают два основных вида испытаний свай —
испытания статическими нагрузками (часто именуемые
статическими испытаниями), выполняемые после погру-
жения либо устройства в грунтах свай любых видов,
и испытания в процессе погружения заранее изготов-
ленных свай, которые для наиболее широко применяемых
забивных свай именуются динамическими. Кроме того,
для забивных свай проводят испытания динамическими
нагрузками после их погружения способом так назы-
ваемой «добивки». Испытания свай статическими на-
грузками, в свою очередь, разделяются на испытания
осевыми вдавливающими, осевыми выдергивающими и
горизонтальными нагрузками.
Испытания свай в процессе погружения проводят для
проверки возможности погружения свай на намеченную
глубину, для относительной оценки однородности грунтов
и предварительной ориентировочной оценки несущей спо-
собности свай по показателям сопротивления грунтов их
погружению. Испытания забивных свай способом добивки
выполняют для оценки их несущей способности на вдав-
ливание. Испытания свай статическими нагрузками про-
водят для установления зависимости их перемещений от
нагрузки и определения их несущей способности.
В большинстве случаев для испытаний используют
сваи тех же размеров и той же конструкции, что и
производственные сваи, и такие опытные сваи часто име-
нуются «пробными». В процессе испытаний таких свай
определяется общее сопротивление грунта основания пе-
редаваемым на них нагрузкам. Погружение или устрой-
ство в грунте пробных свай осуществляется тем же
способом или по той же технологии, как и произ-
водственных свай.
1.	ОБОРУДОВАНИЕ
Применительно к наиболее широко используемым
в Советском Союзе забивным сваям длиной до 9 м очень
удобен для погружения пробных свай на стадии инже-
нерно-геологических изысканий самоходный копер КО-8
(рис. 6.1). Копер смонтирован на автомобиле КрАЗ-257К
i: имеет следующие технические характеристики:
ГЬэ.тая высота направляющей мачты, м . . .	14,16
141
Рис. 6.1. Копер для забивки свай КО-8
Максимальная длина забиваемой сваи, м, при работе
с дизель-молотом;
С-268 . .	9
С-995 .	8
Грузоподъемность, т:
на канате для подъема молота .	4
то же, свай............................................ 3.7>
Наклон направляющей мачты, град:
вправо и влево	7
вперед	15
назад ...	20
Габариты, м	13,9X3,0X4.0(>
Масса, т	20
Вместо пробных свай для испытаний статическим.,
нагрузками в некоторых случаях применяют сваи спе
циальной конструкции.
Один из видов свай специальной конструкции —
пробные сваи, при изготовлении которых (на заводе или
в грунте) в нижнем конце, а иногда на нескольких
уровнях по длине сваи устанавливаются датчики. С по-
мощью этих датчиков в процессе испытаний дополни-
тельно к общему сопротивлению грунтов основания
передаваемым на сваю нагрузкам определяется сопро-
тивление грунта под нижним ее концом, а в последнем
случае также сопротивление грунтов на отдельных участ-
ках боковой поверхности сваи. Однако такие специаль
ные сваи, достаточно широко используемые в последнее
время при проведении научно-исследовательских работ,
при инженерно-геологических изысканиях применяются
142
редко из-за сложности и значительной стоимости их
изготовления и испытаний.
Чаще применительно к забивным сваям вместо проб-
ных свай используют металлические инвентарные сваи,
размеры поперечного сечения которых соответствуют
размерам наиболее часто применяемых в строительстве
свай сечением 30X30 см. Одна из таких конструкций
свая-штамп разработана в ГПИ «Фундаментпроект»
(рис. 6.2). Свая-штамп состоит из наружной трубы,
обрамленной четырьмя уголками, и внутренней трубы,
соединенной с башмаком.
Испытание сваи-штампа статической нагрузкой произ-
водят в три этапа. На первом этапе испытывают
башмак для определения сопротивления грунта под
нижним концом сваи, далее испытанию подвергается
наружная оболочка для установления сопротивления
грунта по боковой поверхности, затем в целом вся свая.
Недостатками испытаний статическими нагрузками
143
свай-штампов являются, с одной стороны, их большая
трудоемкость и продолжительность, чем испытаний
пробных свай, а с другой стороны, то обстоятельство,
что прн опирании нижнего конца сваи на относительно
слабые грунты наблюдается значительное несоответ
ствие между сопротивлениями грунта под нижним концом
при отдельном его испытании и нагружении сваи
в целом (см. гл. 5).
Более совершенной конструкцией металлической
инвентарной сваи является разработанная и широко
используемая в настоящее время ГПИ «Фундамент-
проект» трубчатая конструкция диаметром 32,5 см.
аналогичная конструкции эталонной сваи третьего типа
(см. рис. 5.2) и обеспечивающая одновременное изме-
рение сопротивления грунта под нижним концом и общего
сопротивления сваи.
В этой конструкции сопротивление грунта под нижним
концом сваи измеряется с помощью тензодинамометра,
представляющего собой стальной стакан, на стенках ко-
торого под углом 120° наклеены тензорезисторы типа
ФКП4-3-100. работающие на растяжение. При этом для
регистрации показаний тензодинамометра используются
приборы АИД-IM. Общее сопротивление сваи определи
ется обычным способом, как правило, по показаниям
манометра на гидравлическом домкрате. Сопротивление
грунта на боковой поверхности сваи вычисляется как
разность между общим ее сопротивлением и сопро
тивлением под нижним концом.
«Укрспецстройпроект» применяет составную инвен
тарную металлическую сваю сечением 30 X 30 см, по
гружаемую в грунт вдавливанием с помощью специаль
ной установки (рис. 6.3)
Основная часть установки представляет собой раму
сварной конструкции с верхней и нижней траверсами
На раме установлены два гидродомкрата, которые
обеспечивают необходимое усилие при вдавливании
(с помощью нижней траверсы) и выдергивании (с по
мощью верхней траверсы) инвентарной сваи. Анкеровку
стенда в грунте осуществляют винтовыми инвентар-
ными сваями, которые завинчиваются машинами ЛБУ-50.
Число анкерных свай определяют расчетом и в зависи
мости от грунтовых- условий принимают равными восьми
или двенадцати.
Вдавливание или выдергивание производят с посто-
144
Рис. 6.3. Установка для
погружения и испытания
инвентарных свай кон-
струкции Укрспецстрой-
ароекта
янной скоростью отдельными циклами. Глубина ногруже-
нир (извлечения) сваи за один цикл определяется
ходом поршня домкрата и равна 400 мм Инвентарная
свая погружается секциями длиной по 5 м, соединяемыми
между собой при помощи специальных штырей. Макси
мальная длина составной сваи — 20 ы.
Сваю испытывают по стандартной методике сначала
на вдавливание, а затем — на зыдергивание, принимая
предельное сопротивление сваи выдергивающим нагруз-
кам, равным предельному сопротивлению грунту на боко-
вой поверхности при испытании сваи вдавливающими
нагрузками.
145
Рис. 6.4. Установка для испытания сван с гидравлическим домкратом
и анкерными сваями
/ испытуемая свая; 2 — анкерные сван; 3 — домкрат; 4 — хомуты
Погружение инвентарной сваи вдавливанием позволя
ет обходиться без копра для забивки свай, что су
щественно облегчает организацию опытных работ. Кроме
того, все необходимые операции — нагружение, испыта
ние, извлечение сваи осуществляются последовательна
с помощью одной и той же установки. Вместе с тем
при определении по результатам таких испытаний
несущей способности свай необходимо учитывать раз
личия в способах погружения опытных и производствен
ных свай (вдавливание и забивка), а также в предельных
сопротивлениях грунта на боковой поверхности сваи
при ее вдавливании и выдергивании.
При проведении испытаний свай осевыми вдавливаю
щими статическими нагрузками используют установки,
которые в зависимости от способа загружения и типа
упора подразделяются на следующие:
с гидравлическим домкратом и анкерными сваями;
с грузом, служащим упором для гидравлического
домкрата;
с тарированным грузом.
Установки с гидравлическим домкратом и анкерными
сваями (рис. 6.4) состоят из следующих основных эле-
ментов:
гидравлического домкрата (или двух-трех, объединен-
ие
ных в одну гидравлическую систему), устанавливаемого
на испытываемую сваю;
упорной конструкции из двутавровых стальных балок,
воспринимающей реактивные нагрузки от домкрата и пе-
редающей их на анкерные сваи;
стержневых хомутов, свариваемых с арматурой ан-
керных свай, или специальных захватов, обеспечивающих
связь упорной конструкции с анкерными сваями;
реперной системы с аппаратурой для измерения пере-
мещений испытываемой сваи (а иногда и анкерных)
в процессе испытания.
Описанная установка является наиболее распростра-
ненной.
Для испытаний применяются гидравлические дом-
краты грузоподъемностью 50 т н выше как с выносным
насосом, так и со встроенным в корпусе домкрата
(картерные домкраты).
Применение нескольких домкратов, объединенных в
одну систему, как правило, не рекомендуется и допуска-
ется только в случаях, когда программой заданы макси-
мальные нагрузки на сваю при испытании свыше 2000 кН
и отсутствуют домкраты необходимой грузоподъемности.
Упорная конструкция состоит из главной балки (со-
ставленной из одного либо нескольких прокатных или
сварных профилей) и распределительных балок (также
из одного или нескольких профилей), непосредственно
связанных с анкерными сваями. Подбор сечения балок
в зависимости от пролета, величины и расположения
нагрузки может производиться по номограмме (рис. 6.5).
При параметрах, находящихся вне пределов этой номо-
граммы, либо при наличии других профилей балок подбор
сечения балок производится по СНиП II-23-81 «Сталь-
ные конструкции. Нормы проектирования». При этом дол-
жен быть обеспечен максимальный прогиб балки, не
превышающий 1 /250 ее расчетного пролета.
Один из типов захватов на анкерные сваи показан
на рис. 6.6. Предварительно напряженные сваи исполь-
зовать в качестве анкерных допускается только при
употреблении захватов.
Число анкерных свай в кусте назначается в зави-
симости от максимальной нагрузки, заданной в програм-
ме испытаний, величины предельного сопротивления
свай выдергиванию по грунту, прочности материала
свай на растяжение (при железобетонных сваях рас-
147
8TI
Н СГРУЗКА ПРИ ИСПЫТАНИИ Р. кН
подбора бг.;>эк хяя испытаний
ПРОЛЕТ БАЛКИ, М, ПРИ НАГРУЗКЕ В ПРЕДЕЛАХ КРАЙНЕЙ ТРЕТИ ПРОЛЕТА
Рис. 6.6. Хомутовый зах-
ват для испытания сваи
/ анкерная свая. 2 — хомут;
.? серьга 4 — главная балка
четное сопротивление продольной арматуры) и их распо-
ложения в плане, определяющего нагрузку па каждую
сваю.
Симметричное расположение анкерных свай относи-
тельно испытываемой является оптимальным. Наиболее
распространенные схемы расположения свай в опытном
кусте приведены на рис. 6.7. При составлении таких
схем на практике необходимо соблюдать расстояние
между осями анкерных и испытываемых свай не ме-
нее 5d (d — большая сторона или диаметр поперечного
сечения сваи), а глубину забивки анкерных свай прини-
мать не более чем испытываемой.
Предельное сопротивление свай выдергиванию по
грунту, т. е. предельное сопротивление грунтов трению
по боковой поверхности свай, определяется на основании
результатов статического зондирования, а при их отсут-
ствии — согласно п. 4.5 СНиП 2.02.03—85.
Определение прочности материала анкерных свай на
растяжение производится согласно соответствующему
СНиПу.
Реперная система включает в себя реперные стойки,
реперные балки, хомут, измерительную проволоку и
прогибомеры со струбцинами.
Рис. 6.7. Примеры расположения
испытываемых и анкерных свай
при испытаниях статическими на-
грузками
Реперные стойки, как правило, изготовляются из
бруса сечением не менее 120X120 мм или ошкуренных
бревен того же диаметра. Стойки заглубляют в грунт
не менее чем на 1 м в летнее время и не менее
чем на 0,5 м ниже глубины промерзания в зимнее
время. В последнем случае по всей глубине промерзания
стойка должна быть термоизолирована от грунта.
На высоте 0,6—0,8 м от грунта к стойкам крепятся
реперные балки, изготовляемые из досок толщиной
40—50 и шириной не менее 200 мм. Доски крепят
к стойкам с таким расчетом, чтобы в фиксированном
положении допускалась их температурная деформация
по длине. Реперные стойки должны располагаться
не ближе 5d от осей испытываемой и анкерных свай.
На реперные балки при помощи струбцин на расстоя-
150
нин не более 2 м от испытываемой сваи устанавли-
ваются прогибомеры, соединяемые измерительной про-
волокой с хомутом, неподвижно закрепленным на этой
свае. В качестве измерительной применяется стальная
проволока диаметром не более 0,3 мм. Прогибомеры
должны обеспечивать точность измерения не менее
0,1 мм.
Установки с анкерными сваями монтируют в сле-
дующем порядке:
торец испытываемой сваи выравнивается по уровню
путем подсыпки 1 —1,5 см песка в деревянный короб,
устанавливаемый на голову сваи;
при наличии незначительных повреждений верхнего
горца допускается выравнивание производить заливкой
в короб цементно-песчаного раствора;
при необходимости сварного соединения хомутов
с анкерными сваями у последних обнажается про-
дольная арматура на длину не менее 20 диаметров
арматурных стержней;
на сваю устанавливается распределительная метал-
лическая плита, а на нее домкрат, причем свая должна
быть соосна с выдвижным плунжером домкрата;
на козлах или шпальных клетях устанавливаются
главная и распределительная балки; правильность их
установки проверяется по уровню в продольном и попе-
речном направлении, причем главная балка должна
быть установлена центрально по отношению к домкрату;
балки соединяются хомутами с анкерными сваями,
после чего в зазор между стенками балок и хомутами
забиваются деревянные клинья для обеспечения равно-
мерного натяжения хомутов;
устанавливают реперную систему и измерительные
приборы;
производится опробование установки путем создания
пробной нагрузки гидродомкратом; величина пробной
нагрузки должна на 10—20% превышать суммарный вес
балок и хомутов; пробная нагрузка выдерживается
не менее 15 мин, после чего производится разгрузка;
при обнаружении перекоса балок он немедленно устраня-
ется; в выявленные при опробовании дополнительные
зазоры между стенками балок и хомутами также заби-
ваются деревянные клинья;
после устранения всех дефектов монтажа, установлен-
ных при опробовании, разрешается пуск испытания.
151
3
Рис. 6.8. Установка для испытания сваи с грузом, служащим упором
для гидравлического домкрата
I испытываемая свая; 2 — домкрвт; 3 - балки, служащие грузом
Установки с грузом, служащим упором для гидрав-
лического домкрата (рис. 6.8), состоят из следующих
основных элементов:
гидравлического домкрата (или двух-трех, объединен-
ных в одну гидравлическую систему), устанавливаемого
на испытываемую сваю;
платформы, устанавливаемой на опоры над испыты-
ваемой сваей и загружаемой до начала испытания
грузом, соответствующим максимальной нагрузке, задан-
ной в программе;
груза в удобном для загрузке, виде — штучного или
сыпучего;
реперной системы с аппаратурой для измерения пере-
мещения испытываемой сваи в процессе испытания.
Описанная установка применяется в тех случаях,
когда использование анкерных свай технически крайне
сложно — в очень слабых грунтах или при коротких
сваях-стойках, т. е. при малом сопротивлении анкерных
свай выдергиванию.
Платформа, загружаемая до начала испытания,
должна выполняться по специальному проекту, который
в этом случае прилагается к программе испытаний.
Проект разрабатывается с учетом характера имеющихся
на месте или специально доставляемых грузов. При ис-
пользовании в качестве груза крупных железобетонных
элементов илн стальных балок платформу можно не
устраивать, используя в этом качеств элементы нижнего
152
яруса загрузки, предварительно проверив их расчетом на
прочность.
Платформа монтируется на опорах из гцпальны.х
клетей с отношением длины к ширине опоры не более 4
Клети выкладываются на выровненную (а при Необходи-
мости— подсыпанную слоем 10—15 см песка) поверх-
ность.
Общий вес груза и элементов конструкции платформы
должен быть рассчитан на восприятие от домкрата
усилия, превышающего заданную программой максималь-
ную нагрузку при испытании не менее чем на 10%.
Порядок монтажа установок с грузовой платформой
должен предусматриваться в проектах этих установок.
Установки состоят из следующих элементов:
платформы, на которую в процессе испытания после-
довательно укладывается груз;
тарированного груза в объеме, достаточно^ для по-
лучения нужных нагрузок на сваю;
устройства для устранения перекосов платформы
и обеспечения центральной передачи нагрузки на сваю;
системы геодезических марок, позволяющие наблюдать
осадает испытываемой сваи с поягоодьиг высокоточного
нивелирования.
Описанная установка применяется с целью определе-
ния осадок сваи при длительном (более 2--3 Мес )
выдерживании нагрузки. Эту установку целиком изго-
товляют по специальному проекту, прилагаемому к про-
грамме, в которой особо оговариваются сроки и после-
довательность укладки грузов на платформу, а также
периодичность снятия отсчетов по геодезическим маркам.
Порядок монтажа установки с тарированным грузом
должен предусматриваться в проектах этих установок.
Испытания свай статической осевой выдергивающей
нагрузкой проводят при помощи установки (рис. 6.9)
из следующих элементов:
гидравлического домкрата, устанавливаемого на опор-
ную балку;
опорной балки;
шпальных клетей, на которые укладывается опорная
балка;
хомута, передающего выдергивающую нагрузку от
гидродомкрата на испытываемую сваю;
реперной системы с аппаратурой д.лт, измерения пе-
ремещений испытываемой сваи.
153
Рис. 6.9. Установка для испытаний сваи выдергивающей нагрузкой
1 — испытываемая свая; 2 — шпальные клети; 3 — опорная балка; 4 — домкрат;
5 - хомут
Сечение опорной балки подбирается аналогично
сечению главной балки упорной конструкции в установке
для испытаний на вдавливание с анкерными сваями.
Шпальные клети выкладываются с учетом требований,
относящихся к установкам с грузом, служащим
упором для домкрата. Хомут, передающий выдерги-
вающую нагрузку на сваю, изготовляют из прокатных
профилей и металлических стержней. Реперная система
при испытаниях выдергивающей нагрузкой не отлича-
ется от той же системы при испытаниях на вдавливание.
Установки монтируют в следующем порядке:
над испытываемой сваей на шпальные клети уста-
навливают опорную балку с таким расчетом, чтобы
ось сваи находилась в плоскости стенки балки;
правильность установки балки проверяется по уровню
в продольном и поперечном направлениях;
на балку укладывают распределительную металли-
ческую плиту, на которую устанавливается домкрат,
причем свая должна быть соосна с выдвижным
плунжером домкрата;
домкрат соединяют с испытываемой сваей при помощи
хомута;
устраивают реперную систему и устанавливают изме-
рительные приборы;
производят опробование установки путем создания
пробной нагрузки гидродомкратом, величина которой
должна быть равна весу испытываемой сваи; при обнару-
жении перекоса балки он немедленно устраняется;
154
Рис. 6.10. Установка для испы-
аний сваи горизонтальной на-
।рузкой
I испытываемая свая; 2 — домкрат;
I распределительная балка, 4—опор-
ные с вви
после устранения всех дефектов монтажа, установ-
ленных при опробовании, осуществляют испытания.
Испытания Свай статической горизонтальной нагруз-
кой (рис. 6.10) проводят при помощи установки, со-
стоящей из следующих основных элементов:
гидравлического домкрата, укладываемого горизон-
тально;
распределительной опорной балки;
опорных свай;
реперной системы с аппаратурой для измерения
перемещений испытываемой сваи.
Конструкция установки должна обеспечивать прило-
жение горизонтальной нагрузки к испытываемой свае
на высоте 20 см от поверхности грунта, если в программе
испытаний нет дополнительных указаний.
Реперная система должна обеспечивать измерение го-
ризонтальных перемещений у поверхности грунта и в
точке приложения горизонтальной нагрузки. Стойки
реперной системы должны устанавливаться со стороны
приложения нагрузки к испытываемой свае.
Установку монтируют в следующем порядке:
после тщательной планировки площадки между ис-
пытываемой и опорными сваями вплотную к последним
укладывают распределительную балку, при этом
плоскость ее стенки должна быть горизонтальна;
также вплотную к полке распределительной балки
укладывают Домкрат с таким расчетом, чтобы ось
его выдвижного плунжера проходила через центр
155
испытываемой сваи, оставаясь в то же время в плоскости
стенки распределительной балки;
зазор между торцом плунжера домкрата и гранью
сваи заполняют металлическими прокладками либо ме-
таллическим патрубком диаметром на 2—3 см меньил
диаметра плунжера; при использовании патрубка еп>
устанавливают соосно с плунжером домкрата;
устраивают реперную систему и устанавливаю)
измерительные приборы;
после контрольного осмотра смонтированной уста
новки начинают испытания.
2.	ИСПЫТАНИЯ СВАЙ В ПРОЦЕССЕ ПОГРУЖЕНИЯ
Испытания свай в процессе их погружения включают
в себя измерения через заданные интервалы по глубине
показателей погружения, характеризующих сопротив
ление проходимых грунтов нагрузкам, передающимся на
них при внедрении сваи.
Для наиболее распространенных в практике строи
тельства забивных свай испытания в процессе погру-
жения именуются испытаниями динамической нагрузкой,
причем в зависимости от способа погружения их разде
ляют на испытания ударной и вибрационной нагрузкой
В соответствии с ГОСТ 5686—78* испытания свай
ударной нагрузкой включают подсчеты числа ударов
молота на каждый метр погружения и общего числа
ударов, а на последнем метре — на каждые 10 см
погружения. Испытания вибрационной нагрузкой включа
ют подсчеты времени на каждый метр погружения и
общей продолжительности погружения, а на последнем
метре — на каждые 10 см погружения. По данным этих
испытаний подсчитывают средние отказы сваи на каждом
метре и на каждые 10 см последнего метра; при этом при
испытаниях ударной нагрузкой за отказ принимается
средняя глубина погружения от одного удара молота,
а при испытаниях вибрационной нагрузкой — глубина
погружения от работы вибропогружателя за 1 мин. Ре-
зультаты испытаний свай динамической нагрузкой пред
ставляют в виде графиков зависимости числа ударов
и отказов или продолжительности погружения от глубины
погружения, совмещенных с геологической колонкой бли
жайшей к месту испытания скважины (аналогичны-
графикам на рис. 5.7).
156
Для свай, погружаемых вдавливанием или завинчи-
ванием, испытания в процессе погружения включают
измерения усилия либо крутящего момента на каждом
метре погружения, а на последний метр - на каждые
10 см погружения. Результаты таких испытаний пред-
ставляют в виде графиков зависимости вдавливающего
усилия или крутящего момента от глубины погружения,
совмещенных с геологической колонкой ближайшей
к месту испытания скважины.
Испытания свай в процессе погружения подобны
зондированию грунтов, и поэтому их результаты следует
использовать как дополнительный материал к данным
зондирования, бурения и лабораторных исследований
для оценки изменчивости свойств проходимых сваей
грунтов в плане и по глубине. Вместе с тем данные
таких испытаний позволяют сделать окончательные вы-
воды о возможности погружения свай на намечаемую
глубину тем способом, который будет использоваться
для погружения производственных свай. Кроме того,
по данным, получаемым при погружении свай, представ-
ляется возможным провести ориентировочную оценку
не< ущей способности свай и с достаточной для практи-
че. ких целей точностью назначать ступени нагрузок
при их статических испытаниях (см. гл. 8).
Как известно, после погружения свай забивкой
их несущая способность возрастает со временем вслед
стг- че тиксотропного упрочнения окружающих грунтов,
нарушенных под действием динамических нагрузок;
по лому для оценки несущей способности забивных свай
не; ользуют не данные забивки, а результаты так
на. ываемой «добивки» свай, осуществляемой тем же обо-
рудованием, которое применялось при забивке, после
«о: хыха», устанавливаемого в зависимости от состава,
свойств и состояния прорезаемых грунтов и грунтов под
ни лним концом свай. Минимальные сроки «отдыха»
составляют в песчаных грунтах 3 сут, а е пылевато-
гл; нистых — 6 сут. Вместе с тем при прорезании водона-
сы ценных мелких и пылеватых песков в супесей с по-
ка 1телем текучести 0,5	0,8 срок отдыха следует
уветичивать до 10 сут, сутлинков и глин той же
ко1, 'ястенции — соответственно до 20 и 30 сут, а пыле-
ва о-глинистых грунтов с показателем текучести /<_ >
> । >,8 — де 40 сут.
Цобивку свай осуществляют последовательными за-
157
логами из 3 и 5 ударов, причем предпочтительно
выполнять ее одиночными ударами без подачи топлива
с тем, чтобы можно было определить действительную
энергию удара молота. При добивке с подачей топлива
действительную энергию удара рекомендуется определят),
по формуле
Ed = (GH + pAdh)(1 + ip Sc'-+-°) - pAdhv,	(6.1)
где G — вес ударной части молота; Н — фактическая высота подъема
ударной части; р — атмосферное давление; А а — площадь поперечного
сечения цилиндра; h — рабочий ход цилиндра илн поршня; ser — упру
гий отказ сваи, измеряемый отказомером; so — остаточный отказ сваи,
ф и v — коэффициенты для дизельмолотов трубчатых ф = 8.
v = 4,5 н для штанговых ф = 10, v = 5,8.
Расчетные технические характеристики дизель-моло
тов приведены в табл. 6.1.
Измерение отказов при добивке производят обычно
с использованием миллиметровой рейки и нивелира
с точностью 0,1 см. По результатам добивки вычисляют
Таблица 6.1
Тип дизельмолотов	Вес ударной части (j, кН	Диаметр цилиндра, см	Площадь цилиндра Ad. м~	Рабочий ход й, м	Наибольшая высота подъема ударной части, м
С-254	6	20	0,0314	0,38	1.77
С-222	12	25	0,0491	0,48	1,79
С-268	18	29	0,066	0,515	2,1
С-330	25	32	0,08	0,5	2,6
С-994 ) С-857J	6	23,5	0,0434	0,28	3
С-995) С 858 f	12	30	0,0705	0,32	3
С-996) С-859)	18	34,5	0,093	0,37	3
С-1047) С-949 )	25	40	0,126	0,37	3
С-10481 С-954 ;	35	47	0,174	0,375	3
С-54 1 С-974)	50	55	0,237	0,42	3
Ур-500	5	21	0,9346	0,27	2,27
Ур-1250	12,5	30	0,0705	0,3	3,31
158
средний отказ от одного удара молота для каждого
залога, а наибольший из них принимают в качестве
фактического остаточного отказа и используют его при
расчете предельного сопротивления сваи. В случаях
когда отказ свай при забивке на последних 10 см
погружения составляет 2 мм и менее, предпочтительно
использовать для измерения отказов специальные отка-
зомеры, позволяющие фиксировать, помимо остаточного,
упругий отказ сваи.
Предельное сопротивление сваи, по данным добивки
при фактическом остаточном отказе su 2 мм, опреде-
ляют по формуле:
К = Г +3g^.f2-~+E2(^ + M _ Л (6 2)
2	*- '	mi т-2 -f- mi -*
Если отказ sa < 2 мм, то точность определения
предельного сопротивления сваи по формуле (6.2)
оказывается недостаточной. В этих случаях целесообраз-
но применять молот с большей энергией удара, при
которой остаточный отказ sa > 2 мм. В то же время при
невозможности замены сваебойного оборудования и при
использовании отказомеров предельное сопротивление
сваи Fu следует определять по формуле:
1 2so-ysfJr /	8£d(so -у sfI) йй	„ .1
Г и =   • —    I У I “г '— --------------~ V ~~ I I 
26 s„ + sel L Т	(2sa + srf)-	m4 -+	-*
(6.3)
В формулах (6.2) и (6.3) приняты обозначения:
т) — коэффициент, кН/м2, принимаемый в зависимости
от материала сваи:
железобетонных с наголовником .	1500
деревянных без подбабка	.	1000
деревянных с подбабком	.	800
металлических ......................................... 5000
А — площадь, ограниченная наружным контуром сплошного или
полого поперечного сечеиия ствола сваи (независимо от наличия
или отсутствия у сван острия);
М — коэффициент, принимаемый при забивке свай молотами удар-
ного действия равным единице, а при вибропогружении свай
в зависимости от вида грунта под их нижним концом:
крупнообломочные с песчаным заполнителем .	...	.1,3
пески средней крупности и крупные средней плотности и супеси
твердые...................................................... 1,2
пески мелкие средней плотности............................... 1,1
супеси пластичные, суглинки и глины твердые	0,9
суглинки и глины полутвердые . .	0,8
суглинки и глины тугопластнчные...............................0,7
159
Примечание. При плотных песках значения коэффициента Л1
следует повышать иа 60%;
Еа — расчетная энергия удара молота, принимаемая;
подвесной или одиночного действии........................ G//
трубчатый дизель-молот ................................ QfiGH
штанговый дизель-молот..............................   0.4G7/
дизельный при контрольной добнвке одиночными ударами
без подачн топлива.................................О{Н — Л)
Примечание. G — вес ударной части молота;
или Еа — расчетная энергия вибропогружателей:
Возмущающая сила вибро-
погружателя, кН	100	200	300	400	500	600	700	800
Расчетная энергии удара
вибропогружателя, кДж...	45	90	130	175	220	265	310	35С
sn — фактический остаточный отказ, равный значению погружения
сван от одного удара молота, а при применении вибропогружателей —
от их работы в течение одной минуты; Sh — упругий отказ сваи
(упругие перемещения грунта и сваи), определяемые с помощью
отказомера; mi — масса молота или вибропогружателя; тг — масса
сваи и наголовника; тз — масса подбабка (при вибрспогружении
свай — тз = 0); пц — масса ударной части молота; г — коэффициент
восстановления удара: при забивке железобетонных свай молотами
ударного действия с применением наголовника с деревянным вкла-
дышем е2 = 0,2, а при вибропогружателе e2j=0; 0 — коэффициент,
определяемый по формуле:
® = тСт + -г) —Т—	•
4 V А А/ ' mt -f- тг
где пр, п; — коэффициенты перехода от динамического сопротивления
грунта к статическому, принимаемые, с - м/кН. соответственно рав-
ными для грунта: под нижним концом сваи ч, =»=• 0.00025 и на
боковой поверхности сван л/ = 0,025: 4, — площадь боковой поверх-
ности сваи, сопрнкасающейси с грунтом; g — ускорение свободнее
падения, Н — факп-ческая высота падения ударной части молоти
h — высота первого отскока ударной части дизель-молота, принимаема;
равной для штанговых молоток С,6 м, для трубчатых —0,4 >•
а для других видов молотов h — 0.
3.	ИСПЫТАНИЯ СВАЙ СТАТИЧЕСКИМИ НАГРУЗКАМИ
Испытания статическими нагрузками забивных свай
проводят после отдыха, сроки которого принимаются
такими же, как и перед добивкой свай. Для свай, погру-
женных другими способами, начало испытаний назнача-
ется программой испытаний, но не раке? чем через сутки
после их погружения. Набивные (буронабивные) сваи
испытывают после достижения бетоном свай проектной
прочности.
Основным видом статических нагрузок, применяемых
при испытаниях свай, является ступенчато-возрастаютач
нагрузка. Методика приложения при испытаниях ступен
160
чато-возрастающих нагрузок регламентирована
ГОСТ 5686—78*. Вместе с тем при необходимости при
испытаниях могут применяться другие виды нагрузок,
имитирующие характер действия на фундаменты реаль-
ных нагрузок от сооружения (непрерывно возрастающие,
щакопеременные, циклические в пределах одного знака).
В этих случаях испытания проводятся по специальным
программам.
Наиболее распространенный вид испытаний свай —
испытания осевыми вдавливающими нагрузками. После
приложения каждой ступени нагрузки на сваю снимают
отсчеты со всех приборов, измеряющих перемещение,
в следующем порядке: первый отсчет — не позднее, чем
через 5 мин после приложения данной ступени нагрузки,
затем последовательно четыре отсчета с интервалами
15 мин, два отсчета с интервалами 30 мин и далее через
каждый час до «условной стабилизации», т. е. до момента,
когда приращение перемещений окажется не более 0,1 мм
за 1 ч при опирании сваи на песчаные или пылевато-
глинистые грунты с консистенцией от твердой до туго-
пластичной и за 2 ч при опирании сваи на пылевато-
глинистые грунты с консистенцией от мягкопластичной
до текучей.
Величина ступени нагрузки не должна превышать
1/10 предполагаемой предельной нагрузки на сваю.
При заглублении нижних концов свай и свай-оболочек
в крупнообломочные грунты и гравелистые пески допуска-
ется первые три ступени при испытании принимать
равными 1/5 предполагаемой предельной нагрузки
иа сваю.
При испытании ступенчато-возрастающими нагруз-
ками последние должны быть доведены до величины,
вызывающей осадку не менее 40 мм. При заглублении
нижних концов испытываемых свай в скальные, крупно-
обломочные и твердые глинистые грунты, а также
в плотные гравелистые пески нагрузки должны быть
доведены до величины, предусмотренной программой
испытаний, но не менее 1,5 предполагаемой расчетной
нагрузки на сваю.
При отсутствии «условной стабилизации» в срок, пре-
дусмотренный программой (но не ранее чем через 24 ч
в глинистых и 12 ч в песчаных грунтах), повышение
нагрузки прекращается вне зависимости от осадки.
Разгрузка испытываемых свай производится ступе-
161
нями, равными удвоенным ступеням нагрузки. Наблюде
ния за упругой деформацией сваи ведут на каждой
ступени разгрузки в течение 1 ч в глинистых и 30 мин
в песчаных грунтах. Отсчеты по приборам производя!
соответственно через каждые 30 и 15 мин.
Результаты испытаний свай осевыми вдавливающими
нагрузками представляют в виде графиков зависимости
осадки сваи от нагрузки s — Д р) и изменения осадки
во времени по ступеням нагрчжения s = f(() (анало
гичных графикам на рис. 5.8).
При использовании свай, позволяющих разделят!,
общее сопротивление сваи Р иа сопротивления грунта
под ее нижним концом Pt и па боковой поверхности Р
дополнительно к графику зависимости осадки от общей
нагрузки s = /(Р) на том же чертеже приводят графики
зависимости мгж iy осадкой сваи s и сопротивлениями
Р< и Pt-
Получаемые графики s = f(P) используют для опреде
ления предельного сопротивления испытываемой сваи
При этом применительно к методике испытаний свай
по ГОСТ 5686—78* руководствуются следующими пра
вилами.
Если нагрузка при статическом испытании свай на
вдавливание доведена до нагрузки, вызывающей иепре
рывное возрастание их осадки $ без увеличения
нагрузки (при 5^ 20 мм), то эта нагрузка принимается
за частное значение предельного сопротивления F,,
испытываемой сваи. Во всех остальных случаях для
фундаментов зданий и сооружений (кроме мостов
и гидротехнических сооружений) за частное значение
предельного сопротивления сваи вдавливающей на
грч .к и следует принимать нагрузку, под воздействием
Копрой испытываемая свая получит осадку $ по формуле
(6.4), но не менее 20 мм:
s QSur»1.	(6-1 I
где Sumi — предельное значение средней осадки фундамента проект»
руемого здания или сооружения, устанавливаемое по указаниям
СНиП 2.02.01—83; g — коэффициент перехода от предельного значе
ния средней осадки фундамента здания илн сооружения s„,.
к осадке сваи, полученной при статических испытаниях с условной
стабилизацией (затуханием) осадки; принимают равным 0.2 в случаях,
когда испытание сваи производится с соблюдением критернен
условной стабилизации осадок, ио вместе с тем допускается уточнят!,
его по результатам наблюдений за осадками зданий, построенных
на свайных фундаментах в аналогичных грунтовых условиях.
162
Если осадка, определяемая по формуле (6.1),
5	40 мм, то за частное значение предельного сопро
тивления сваи Fu следует принимать нагрузку, соответ-
ствующую s = 40 мм.
Для мостов и гидротехнических сооружений за пре-
дельное сопротивление сваи Fu при вдавливающих на-
грузках принимают нагрузку, на одну ступень меньшую
нагрузки, при которой происходят:
а)	приращение осадки за одну ступень загружения
(при общем значении осадки более 40 мм), превыша-
ющее в пять раз и более приращение осадки, полученное
за предшествующую ступень загружения;
б)	осадка, не затухающая в течение суток и более
(при общем значении ее более 40 мм).
Если при максимальной достигнутой при испытаниях
нагрузке, которая окажется равной или больше полу-
торной величины несущей способности сваи, подсчитан-
ной по формулам СНиП 2.02.03—85 в зависимости от
физико-механических характеристик грунтов, осадка
сваи s при испытаниях окажется менее значения, опре-
деляемого по формуле (6.4), а для мостов и гидротехни-
ческих сооружений менее 40 мм, то в этом случае за
частное значение предельного сопротивления сваи Fu
допускается принимать максимальную нагрузку, получен-
ную при испытаниях.
При определении предельного сопротивления грунта
под нижним концом сваи, по данным испытаний,
пользуются теми же правилами, что и для определения
предельного сопротивления сваи. За предельное же со-
противление грунта на боковой поверхности сваи во-всех
случаях принимают нагрузку на боковую поверхность,
вызывающую непрерывное увеличение перемещения сваи
без увеличения нагрузки. Это связано с тем, что
сдвиговое перемещение сваи, соответствующее непре-
рывному увеличению перемещения без увеличения
нагрузки, всегда меньше указанных ранее осадок,
являющихся критериями для определения предельного
сопротивления сваи.
При определении предельного сопротивления грунта
по боковой поверхности сваи по результатам последую-
щего испытания сваи осевыми выдергивающими нагруз-
ками следует учитывать уменьшение указанного сопро-
тивления грунта при выдергивании сваи по сравнению
с сопротивлением при вдавливании.
163
Как показано в [12], в пылевато-глинистых грунтах
предельные сопротивления грунта на боковой поверх
ности свай при вдавливании и выдергивании близки
друг к другу, а в песчаных грунтах сопротивление
при вдавливании на 40—50% выше, чем при выдергива
нии. С учетом этих данных при залегании вдоль боковой
поверхности как пылевато-глинистых, так и песчаных
грунтов отношение предельных сопротивлений грунта б
при вдавливании и выдергивании может быть определено
по формуле:
6 = (Х6, l,)/h.	(6.5)
где 6; — отношение предельных сопротивлений грунта /-го слоя на бо-
ковой поверхности сваи при вдавливании и выдергивании, принимае-
мое равным 1,1 для пылевато-гл инистых грунтов и 1,5 — для песчаных;
lt — толщина /-го слоя грунта; h — глубина погружения сваи.
При определении предельных сопротивлений грунта
под нижним концом и на боковой поверхности забивных
свай по результатам статических испытаний опытных
свай, погружаемых вдавливанием (например, с помощью
установки «Укрспецстройпроект»), необходимо учиты-
вать влияние на указанные сопротивления способа
погружения свай. Для этого в соответствии с резуль-
татами исследований влияния способа погружения эта-
лонных свай на сопротивления грунтов под их нижним
концом и на боковой поверхности, изложенными в гл. 5,
получаемые при испытаниях статическими нагрузками
вдавленных свай сопротивления грунтов следует умно-
жать на коэффициенты условий работы, зависящие от
грунтовых условий (см. табл. 5.5).
При испытаниях свай осевыми выдергивающими
нагрузками загружение и разгрузка сваи, а также по-
рядок взятия отсчетов соответствуют принимаемым при
испытаниях осевыми вдавливающими нагрузками; при
этом нагрузка должна быть доведена до величины,
вызывающей перемещение (выход) сваи из грунта не ме-
нее чем на 25 мм. За условную стабилизацию прини-
мается скорость перемещения сваи в грунте не более
0,1 мм за последние 2 ч наблюдений. Результаты
испытаний свай осевыми выдергивающими нагрузками
представляют в виде графиков зависимости выхода сваи
от нагрузки s = f(P) и изменения выхода во времени по
ступеням нагружения s ==/(?). подобных графикам на
рис. 5.8 для испытаний эталонных свай вдавливающими
нагрузками. Полученные графики s — f(P) используют
164
д. я определения предельного сопротивления испыты-
ваемой сваи, за которое принимается нагрузка на одну
стхпень меньшая нагрузки, без увеличения которой выход
сваи непрерывно возрастает.
При испытаниях свай горизонтальными нагрузками
загружение испытываемой сваи должно производиться
равномерно, без ударов, одинаковыми ступенями на-
грузки, величина которых определяется программой испы-
таний, но не более 1 /10 заданной в программе наибольшей
нагрузки на сваю.
Испытания свай следует проводить с условной
стабилизацией перемещений во времени при каждой
ступени нагрузки, принимая ее равной не более 0,1 мм
за последние 2 ч наблюдений по приборам, располо-
женным в уровне приложения горизонтальной нагрузки.
Отсчеты по приборам проводят в той же последо-
вательности, что и при испытаниях свай осевыми вдавли-
вающими нагрузками. Нагрузку при испытаниях свай
горизонтальными нагрузками доводят до величины,
вызывающей горизонтальное перемещение не менее
50 мм в уровне приложения нагрузки; при этом уровень
приложения нагрузки назначают в программе испытаний.
Разгрузку испытываемых свай проводят так же, как при
испытаниях осевыми вдавливающими нагрузками. Ре-
зультаты испытаний свай горизонтальными нагрузками
представляют в виде графиков зависимости перемеще-
ния сваи от нагрузки Л = f(P) и изменения перемещения
во времени по ступеням нагружения Л = /(/), подобных
графикам на рис. 5.8, для испытаний свай вдавливаю-
щими нагрузками. Графики Л = f(P) используют для
определения предельного сопротивления испытываемой
сваи, за которое принимают нагрузку на одну ступень
меньше нагрузки, без увеличения которой перемещение
сваи непрерывно возрастает.
Несущую способность свай Fd по результатам их
испытаний вдавливающей, выдергивающей и горизон-
тальной статической нагрузками и по результатам их
динамических испытаний определяют по формуле:
Fd = yc—,	(6.6)
Tg
где Тг — коэффициент условий работы, принимаемый в случае вдав-
ливающих или горизонтальных нагрузок равным I, а в случае
выдергивающих нагрузок — в соответствии с указаниями
СНиП 2.02.03—85; Fu — нормативное значение предельного сопротив-
ления сваи; yg — коэффициент надежности по грунту.
165
Величины Fu и определяют на основании стати-
стической обработки частных значений предельных сопро-
тивлений свай, полученных в соответствии с приведен-
ными ранее правилами по графикам испытаний свай
статическими нагрузками и по формуле (6.2) или (6.3)
по результатам испытаний забивных свай динамическими
нагрузками.
Статистической обработке могут подвергаться ре-
зультаты статических и динамических испытаний,
выполненных в пределах выделенных участков с одина-
ковыми инженерно-геологическими условиями. Если
в пределах этих участков несущая способность какой-
либо сваи будет отличаться от среднего значения более
чем на 25%, то обработка результатов должна про-
изводиться для более мелких участков строительной
площадки.
При статистической обработке частных значений
предельных сопротивлений свай необходимо руковод-
ствоваться требованиями методики ГОСТ 20522—75
для определения временного сопротивления одноосному
сжатию скальных грунтов, принимая значение довери-
тельной вероятности а равным 0,95.
Если число свай, испытанных в одинаковых грунтовых
условиях, менее 6, то нормативное значение предельного
сопротивления сваи в формуле (6.6) следует принимать
равным наименьшему предельному сопротивлению, полу-
ченному из результатов испытаний, т. е. Fu — Fu min,
а коэффициент надежности по грунту —	= 1.
Следует иметь в виду, что при расхождении более
чем в 1,4 раза значений несущей способности свай,
определенных по результатам их динамических испыта-
ний с использованием формулы (6.2) или (6.3), с несущей
способностью, подсчитанной по формулам СНиП 2.02.03—85
в зависимости от физико-механических характеристик
грунтов, необходимо дополнительно проверить несущую
способность свай по результатам статического зондиро-
вания или статических испытаний свай.
4.	ИСПЫТАНИЯ СВАЯ В ОСОБЫХ
ГРУНТОВЫХ УСЛОВИЯХ
Особыми грунтовыми условиями считают условия,
когда в основаниях зданий или сооружений залегают
структурно-неустойчивые грунты, строительные свойства
166
которых резко ухудшаются при обводнении. Среди таких
грунтов выделяют просадочные, набухающие и засолен-
ные грунты, проектирование свайных фундаментов в ко-
торых имеет некоторые особенности, отраженные в
СНиП 2.02.03—85.
В структурно-неустойчивых грунтах испытания свай
в процессе их погружения выполняются лишь для про-
верки возможности погружения свай на намеченную
глубину, а для определения несущей способности свай
и их возможных перемещений в процессе обводнения
оснований зданий и сооружений могут быть использо-
ваны только испытания свай статическими нагрузками.
Эти испытания проводят с учетом возможности и режима
замачивания оснований в процессе строительства и
эксплуатации зданий и сооружений. Если замачивание
оснований, сложенных просадочными грунтами, невоз-
можно ни в строительный, ни в эксплуатационный
период, а оснований, сложенных набухающими или засо-
ленными грунтами,— в период эксплуатации зданий и
сооружений, то испытания свай проводят в грунтах
природной влажности в соответствии с ГОСТ 5686—78*.
Если замачивание оснований в указанные периоды воз-
можно, то испытания свай проводят с замачиванием
грунтов до степени влажности не менее 0,8. Такие
испытания выполняют на специально отводимой опыт-
ной площадке, распотагаемой на расстоянии не менее
1.57/ от строящегося объекта с низовой стороны
(где Н — глубина залегания толщи просадочных, набу-
хающих или засоленных грунтов); при этом свойства
грунтов по глубине указанной толщи на опытной и
застраиваемой площадках должны быть идентичными.
Погружение либо устройство опытных свай любого
типа производят при природной влажности грунтов. Ме-
то ты погружения либо устройства свай назначают ана-
логичными методам, предусмотренным в проекте. Целе-
сообразно, чтобы конструкция опытных свай позволяла
измерять сопротивления грунтов под их нижними кон-
цами и на боковой поверхности.
Испытания свай в просадочных грунтах. Различают
испытания свай с локальным и интенсивным замачи-
ванием грунтов основания. При локальном замачивании
объем насыщаемых водой грунтов ограничивают от-
считываемым от оси сваи расстоянием, равным 5d при
забивных и 3d при набивных сваях (где d — диаметр
167
круглого или ширина наибольшей стороны призмати-
ческого поперечного сечения сваи). При интенсивном
замачивании грунты насыщают водой в котлованах
на всю глубину просадочной толщи до полного
проявления просадки грунтов от их собственного веса
и сил негативного трения. Испытания свай с локальным
замачиванием производят в грунтовых условиях как I,
так и II типа по просадочности. Испытания свай
с интенсивным замачиванием проводят в грунтовых
условиях II типа по просадочности. Ввиду технической
сложности выполнения такие испытания назначаются,
как правило, при освоении новых территорий, при
строительстве уникальных сооружений и в других ответ-
ственных случаях; при этом они должны проводиться
по специальным программам, составляемым проектными
организациями.
Локальное замачивание грунтов основания начина-
ется после погружения или устройства свай и продол-
жается вплоть до окончания статических испытаний.
Замачивание проводят через специальные траншеи,
устраиваемые по периметру опытных свай на рас
стоянии 1 м от их боковой поверхности. Ширина траншеи
по низу должна быть не менее 0,5 м, глубина — от 1 до
1,5 м. При длине сваи более 8 м для ускорения замачи-
вания грунта со дня траншеи следует бурить не меиее
трех дренажных скважин с расположением их на равных
расстояниях от оси сваи. Диаметр скважин — не менее
20 см, длина — 0,8/ (где / — глубина погружения сваи).
Скважины полностью, а траншеи на 10—20 см при
испытании сваи вертикальной нагрузкой и на всю глубину
при действии горизонтальной нагрузки засыпаются гра-
вием или щебнем. Во время замачивания грунтов
и на протяжении всего испытания сваи в траншее
поддерживают постоянный уровень воды не менее 1 м
от дна траншеи. Расход воды на замачивание грунтов
до начала испытания сваи должен быть не менее 20 м3
на каждый метр ее длины.
До начала испытания свай продолжительность за-
мачивания грунтов устанавливается первоначально из
расчета не менее суток на каждый метр погружения
сваи. После этого производится контроль за увлажнением
грунта по глубине путем бурения гкважины на рас-
стоянии 1 м от боковой поверхности сваи, отбора
образцов грунтов и определения их степени влажности.
168
L ли степень влажности составляет не менее 0,8, то
г иступают к испытанию сваи по методике, регла-
У' нтированной ГОСТ 5686—78*. Если указанная степень
в. ажности не достигнута, то замачивание продолжают,
и испытания свай начинают лишь после того, как путем
аналогичного контроля будет установлено, что грунты
в круг сваи имеют требуемую степень влажности.
Для определения величины сил негативного трения,
возникающих на боковой поверхности свай в грунтовых
условиях II типа по просадочности, проводят специальные
испытания свай статическими выдергивающими нагруз-
ками с локальным замачиванием грунтов основания.
В этих случаях глубина погружения опытных свай
принимается равной расстоянию от поверхности грунта
до глубины, где просадка грунта от собственного веса
равна предельно допустимой осадке для проектируемого
здания или сооружения.
При проведении испытаний свай с замачиванием
в зимних условиях грунты в пределах траншеи, в
которой располагаются сваи, перед началом замачива-
ния надлежит оттаивать на полную глубину их про-
мерзания и сохранять- в оттаянном состоянии до конца
испытания.
Интенсивное замачивание грунтов основания прово-
дят из котлована после погружения или устройства
с..ай. Длину опытных свай назначают из условия полной
прорезки всей просадочной толщи и требуемого заглубле-
ния в непросадочный грунт. Целесообразно использо-
вать конструкции свай, позволяющих измерять про-
дольные усилия в поперечных сечениях по длине сваи
д. я получения данных о распределении касательных
напряжений по стволу сваи и нормальных напряжений
г. <д ее нижним концом в течение испытания.
Сторону квадратного в плане котлована принимают
равной глубине залегания просадочной толщи, но не
менее 20 м, а глубину котлована — не менее 1 м. Котло-
в 1н располагают в месте наибольшей возможной про-
c. |дки грунтов от собственного веса и оборудуют
с тью поверхностных и глубинных марок, по данным
нивелировки которых определяются послойные деформа-
ции грунтов в пределах просадочной толщи. Глубинные
м |рки устанавливают в центре котлована через каждые
2 -3 м по глубине в пределах просадочной толщи, а по-
p. рхностные марки — по двум взаимно перпендикулярным
169
створам через каждые 3 м в плане на расстоянии
от центра котлована, равном полуторакратной глубин»
залегания просадочной толщи.
Замачивание грунтов в котловане проводят при под
держании в нем постоянного уровня воды не менее 0,5 м
от дна до полного проявления просадки грунтов и ее
условной стабилизации. За условную стабилизацию
просадки принимают прирост ее не более 1 см за 10 дней.
Для ускорения замачивания на дне котлована по сетк»
3X3 м устраивают дренажные скважины до глубины,
составляющей 80% глубины залегания просадочной
толщи. Скважины полностью, а котлован слоем
10—20 см засыпают щебнем и гравием. В процессе
замачивания периодически измеряют количество залитой
в грунт воды. Через каждые 5—7 дней до начала
и 2—3 дня во время просадки проводят нивелировкх
поверхностных и глубинных марок.
Испытания свай проводят после замачивания грунтов,
но до начала просадки от собственного веса. При испы-
таниях предпочтительнее использовать установки с грузом,
служащим упором для гидравлического домкрата, либ»
с тарированным грузом. Сваи нагружают постоянной
в течение всего испытания нагрузкой, составляющей
примерно 60% предельного сопротивления сваи, опреде-
ленного при испытаниях с локальным замачиванием
Испытания свай в набухающих грунтах. Испытания
проводят по методике, близкой к методике испытаний
свай в просадочных грунтах с интенсивным замачива
нием. После погружения или устройства опытных
свай вокруг них устраивают котлован площадью не ме
нее 150 м" и глубиной на 0,5 м ниже кровли набухающих
грунтов. На расстоянии 1—2 м от боковой поверхности
свай бурят дренирующие скважины диаметром 20 см
и глубиной на 1,5 м ниже конца опытной сваи. Дрени-
рующих скважин должно быть не менее четырех.
После устройства котлована до начала замачивания
грунтов к опытной свае прикладывают предполагаемую
расчетную нагрузку, постоянную до завершения процесса
набухания грунтов. После загружения сваи проводят
замачивание грунтов основания по методике, аналогичной
интенсивному замачиванию просадочных грунтов. Про-
цесс набухания считается завершенным, когда величина
подъема поверхности грунта составляет не менее 0,9
от величины полного подъема поверхности грунта при
170
набухании, которая определяется по результатам опыт-
ного замачивания набухающих грунтов из котлована
без свай или же согласно рекомендациям прил. 2
СНиП 2.02.01—83.
После окончания процесса набухания испытание сваи
проводят по методике, регламентированной
ГОСТ 5686—78*.
Испытания свай в засоленных грунтах. При возмож-
ности кратковременного замачивания оснований зданий
и сооружений в период их эксплуатации испытания
свай выполняют по методике, аналогичной испытаниям
свай в просадочных грунтах с локальным замачиванием
основания. Если в процессе эксплуатации здания или со-
оружения ожидается длительное обводнение основания
и теоретический расчет скорости выщелачивания солей
указывает на соизмеримость сроков эксплуатации соо-
ружения и процесса рассоления грунтов в зоне работы
свайного фундамента, то испытания свай проводят
по методике, близкой к методике испытания свай в про-
садочных грунтах с интенсивным замачиванием. Такие
испытания выполняют, как правило, при строительстве
уникальных сооружений и в других ответственных
случаях при содержании легкорастворимых солей и
гипса, превышающем определенные пределы от массы
воздушно-сухого грунта и зависящем от типа засо-
ленных грунтов (более 3% для песчаных, 5% для
крупнообломочных и 20% для пылевато-глинистых).
Интенсивное замачивание грунтов начинают после
погружения или устройства сваи без передачи нагрузки
на сваю. При залегании в основании крупнообломочных
грунтов и песков замачивание осуществляется через
траншеи, устраиваемые по периметру опытных свай на
расстоянии не более 0,5 м от их боковой поверхности.
Ширина траншеи не более 0,5 м, глубина—0,3—0,4 м.
Траншею заполняют слоем утрамбованного песка толщи-
ной 0,2—0,3 м, по которому сверху укладывают слой
гравия толщиной 0,1 м. При залегании в пределах
верхней части основания пылевато-глинистых загипсо-
ванных грунтов с коэффициентом фильтрации менее
10" 5—10см/с замачивание осуществляют через тран-
шею шириной не менее 1 м и глубиной не менее 0,3—
0.1 м непосредственно по периметру сваи. Для ускорения
замачивания в пылевато-глинистых грунтах со дна тран-
шеи устраивают не менее четырех дренажных скважин
171
диаметром не менее 20 см и глубиной на 0,5 м ниже
конца опытной сваи. При испытаниях в засоленных пы-
левато-глинистых грунтах набивных свай проводят до
полнительное замачивание грунтов под нижним концом
сваи через трубу диаметром не менее 50 мм, уста-
навливаемую в центре скважины перед бетонированием
сваи. Трубу заглубляют в грунт на 5—10 см ниже дна
скважины и выпускают на 10—15 см выше оголовка.
Следует в то же время иметь в виду, что указанный
способ замачивания основания неприменим при устрой
стве набивных свай методом вертикально перемещаю
щейся трубы (ВПТ).
В процессе замачивания, особенно при испытания?-:
свай горизонтальными нагрузками, необходимо обеспс
чить интенсивное рассоление грунтов непосредственно
в месте их контакта с боковой поверхностью сваи
и следить, чтобы вода из траншеи не удалялас!
за пределы замачиваемого контура по отдельным путям
фильтрации. При появлении таких путей их необходимо
тампонировать.
При замачивании отбирают образцы грунта для кон-
троля его влажности и фиксируют проявления механи
ческой суффозии визуально, а также по резкому уве
личению количества фильтрующей в грунт воды. Дли
тельность процесса рассоления грунта зависит от егс
фильтрационных характеристик и начальной степени за
соления. Процесс рассоления считается завершенным
когда средняя засоленность грунта составляет менее
0,6 от начальной.
После окончания процесса рассоления грунтов про-
водят испытания сваи по методике, регламентированной
ГОСТ 5686—78*. В случаях залегания в пределах
верхних 3—4 м пылевато-глинистых сильно загипсован
ных грунтов допускается испытывать сваи с локальным
замачиванием основания, удаляя сильно загипсованные
грунты вокруг боковой поверхности опытной сваи.
5.	ИСПЫТАНИЯ СВАЙ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА
В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ
При строительстве на сваях в сейсмических районах
дополнительно к обычным испытаниям свай целесо-
образно выполнять специальные их испытания имитиро-
ванными сейсмическими воздействиями. При составлении
172
программы таких испытаний должны быть использованы
данные сейсмического микрорайонирования плошадки
строительства. Цель этих испытаний — установить экспе-
риментально коэффициент снижения несущей способности
сваи на вертикальную нагрузку при сейсмических воз-
действиях keq, на который, согласно СНиП 2.02.03—85,
должна умножаться несущая способность сваи, опреде-
ленная по результатам полевых испытаний без учета
сейсмических воздействий.
Испытания свай сейсмическими воздействиями вклю-
чают в себя испытания на вертикальные (сейсмовзрыв-
ные) и горизонтальные динамические воздействия, в ре-
зультате которых определяются коэффициенты т\ и m2,
учитывающие снижение несущей способности сваи на
вертикальную нагрузку соответственно при изменении
напряженного состояния грунта в процессе прохождения
сейсмических волн и при горизонтальных динамических
воздействиях от раскачивающегося сооружения. При этом
коэффициент keq — ггцт-г.
Испытания на сейсмовзрывные воздействия проводят
в следующей последовательности:
а)	с помощью гидравлического домкрата свая загру-
жается безынерционной осевой вдавливающей ступен-
чато-возрастающей нагрузкой (с условной стабилиза-
цией осадки в соответствии с ГОСТ 5686—78*) до
величины Рп, при которой осадка сваи достигает зна-
чения, определяемого по формуле (6.4). Перед началом
загружения между домкратом и упорной конструкцией
устанавливают виброизолятор (пружины или катки);
б)	не позднее чем через 24 ч после стабилизации
осадки сваи при нагрузке Ро осуществляется сейсмо-
взрывное воздействие требуемой интенсивности с по-
мощью замедленного взрыва зарядов ВВ, расположенных
в скважинах на определенном расстоянии от испы-
тываемых свай; продолжительность сейсмовзрывного
воздействия при испытаниях должна составлять не ме-
нее 7 с; перерыв / между взрывами отдельных зарядов ВВ
назначается в зависимости от затухания колебаний
грунта (по записям контрольных взрывов от момента
вступления волны с максимальной амплитудой до мо-
мента, когда амплитуда колебаний от одного взрыва
уменьшится не менее чем вдвое), ориентировочно t может
быть принят в пределах 2Т ЗТ, где Т — период
колебаний грунта возле опытных свай.
173
При сейсмовзрывных воздействиях вертикальная
статическая нагрузка не должна быть постоянной, а
должна иметь возможность уменьшаться по мере
снижения сопротивления грунта. При испытаниях
регистрируют горизонтальные составляющие колебаний
грунта на поверхности возле опытных свай в двух
перпендикулярных направлениях, осадку сваи As за
время испытаний и уменьшение давления в гидро-
домкрате. Векторные значения ускорений колебаний
поверхности грунта возле пробны < свай должны быть
не менее 2 м/с2 для расчетной сейсмичности 7’
4 м/с2 — 8 и 7 м/с2— 9 баллов.
Глубину, диаметр и размещение скважин для зарядов
ВВ назначает организация, производящая буровзрывные
работы, в зависимости от требуемой интенсивности
взрыва. Выброс при взрыве должен быть исключен.
Массу заряда ВВ для обеспечения требуемой интен-
сивности колебаний грунта возле пробных свай определя-
ют по формуле (6.7) и уточняют по результатам
контрольных взрывов одиночных зарядов на площадке.
с = с^Т2г2,	(6.7)
где с = 2,8 • К)-2 кг  с2  м а — векторное значение ускорений
колебаний поверхности грунта, м/с2; Т — период колебаний грунта,
для предварительных расчетов принимают Т = 0.2 с; г — расстояние
от скважины с зарядом ВВ до испытываемой сваи, м, назначается
из условия г 15 + 1,51, где I — глубина погружения сваи в грунт, м.
Коэффициент mt по результатам испытаний свай на
сейсмовзрывные воздействия определяется по формуле:
где Рп и Pt — значения вертикальной статической нагрузки соот
ветственно до начала и после окончания сейсмовзрывных воз
действий; Л<> — осадка сваи при нагрузке Рп перед началом испыта-
ний на сейсмовзрывные воздействия; Л,— дополнительная осадка сваи
в результате испытаний на сейсмовзрывные воздействия.
Испытания на горизонтальные динамические воздей-
ствия проводят в такой последовательности:
а)	свая загружается вертикальной статической на-
грузкой. как при испытаниях на сейсмовзрывные
воздействия;
б)	вибратором направленного действия, установлен-
ным на катках возле сваи и жестко связанным с ней,
создаются горизонтальные динамические воздействия на
174
сваю в течение не менее 10 с при постоянной частоте
вращения, не превышающей 10 с .В качестве вибратора
используют вибропогружатели типа ВП-1, ВП-2 или ВПП
с двигателями постоянного тока для создания колебаний
необходимой амплитуды за счет изменения частоты вра-
щения. Горизонтальное раскачивание сваи необходимо
осуществлять с постоянной амплитудой в уровне поверх-
ности грунта А 1.2//», но не менее 3 мм (уо — гори-
зонтальное перемещение сваи в уровне поверхности
грунта при статическом приложении расчетной сейсми-
ческой нагрузки к свайному фундаменту).
В процессе испытаний на горизонтальные динами-
ческие воздействия вертикальная нагрузка не должна
поддерживаться постоянной, а должна иметь возмож-
ность уменьшаться по мере снижения сопротивления
грунта. При испытаниях свай на горизонтальные дина-
мические воздействия регистрируется амплитуда коле-
баний свай в уровне поверхности грунта А, осадка
сваи As за время испытаний и контрольных запусков
вибратора, а также уменьшение давления в гидро-
домкрате.
Горизонтальное перемещение сваи уо в уровне
поверхности грунта при статическом приложении к свай-
ному фундаменту расчетной горизонтальной сейсми-
ческой нагрузки определяется по формуле:
где ar’, Е н / значении те же, что н в формуле (11) прил. 1
к главе СНиП 2.02.03 85.
Значения коэффициента ц вычисляются:
для свай, защемленных в низкий или высокий рост-
верк без возможности поворота головы сваи соответ-
ственно по формуле (6.10) или (6.11).
0 = Д„ - — ;	(6.10)
Со
е = Л„ + а,а, ((<,-—-!УЦ-),	(6.11)
Со “Г CWfZ
где	е = Но/а; 4-С„/о/«, +/о/2;	(6.12)
для свай, сопряженных с ростверком с возможностью
поворота головы свай, а также для свободно стоящих
свай по формуле:
11	, О , а,ВоМ
Q = Ди аЛоВо 4---—— .
175
где, так же как и в формуле (6.11), Н—расчетная горизонтальная
сейсмическая нагрузка, приходящаяся на одну сваю; М — внешний
изгибающий момент, действующий на свободно стоящую сваю;
Ло, Во, Со — безразмерные коэффициенты, значения которых прини
маются по табл. 5 прил. I к главе СНиП 2.02.03—85; 1о — расстоянис-
от подошвы ростверка до поверхности грунта (для свободно стоящих
свай — высота приложения горизонтальной нагрузки над поверх-
ностью грунта).
Коэффициент m2 определяют по результатам испы
таний свай на горизонтальные динамические воздей-
ствия по формуле:
где Ро и Р? — значения вертикальной- статической нагрузки на
сваю соответственно до начала и после окончания горизонтальных
динамических воздействий; До — осадка сваи при нагрузке Ро перед
испытаниями на горизонтальные динамические воздействия; Дг
дополнительная осадка свай за время испытаний на горизонтальные
динамические воздействия и контрольных запусков вибратора.
Испытания сейсмовзрывными и горизонтальными ди-
намическими воздействиями рекомендуется проводить на
различных сваях, но возможно и на одной и той же свае.
Если оба вида испытаний проводят на одной и той же
свае, то испытания горизонтальной динамической на-
грузкой должны выполняться после испытаний на сейсмо-
взрывные воздействия. Вертикальную статическую на-
грузку, уменьшающуюся в процессе опыта от сейсмо
взрывных воздействий, необходимо перед динамическим
воздействием довести до первоначального значения Р().
Для испытаний имитированными сейсмическими воз-
действиями не должны использовать сваи, испытанные
ранее статической нагрузкой для определения их несущей
способности. Сваи, испытанные имитированными сейсми-
ческими воздействиями, не могут в дальнейшем исполь
зоваться в свайном фундаменте сооружения.
Глава 7. НАЗНАЧЕНИЕ СОСТАВА И ОБЪЕМА
ИССЛЕДОВАНИЙ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЙ
СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
Исследования грунтов оснований свайных фунда-
ментов должны выполняться в таком составе и объеме,
чтобы обеспечить получение исходных данных (см. гл. 1)
Исследования грунтов для проектирования и строи
176
тельства на фундаментах из свай-стоек должны включать
следующие виды работ:
а)	бурение скважин с отбором образцов для опреде-
ления положения кровли опорного (практически несжи-
маемого) слоя с заглублением в последний не менее
чем на 1,5 м, а по трем скважинам — не менее чем на 3 м;
б)	статическое либо динамическое зондирование для
уточнения положения кровли опорного слоя и выбора
способа устройства свай;
в)	проходку шурфов с отбором образцов нарушенной
и ненарушенной структуры для характеристики грунтов
кровли опорного слоя при невозможности оценки его
состояния по скважинам;
г)	испытания натурных свай, необходимость которых
определяется организацией, ведущей изыскания, и согла-
суется с организацией, выдавшей техническое задание
на изыскания;
д)	геофизические методы.
Объемы перечисленных работ должны быть доста-
точными для построения на топографических планах
изучаемых участков изогипс кровли опорного слоя грунтов
через 1 м в пределах контуров проектируемых зданий
и сооружений.
Исследования грунтов для проектирования и строи-
тельства на висячих сваях в общем случае включают
следующий комплекс работ:
бурение скважин с отбором образцов и описанием
йроходимых грунтов;
статическое и динамическое зондирование грунтов;
лабораторные исследования физико-механических
свойств грунтов;
прессиометрические испытания грунтов;
испытания грунтов статическими нагрузками штам-
пами,
испытания грунтов опытными сваями малого сечения;
испытания натурных свай статическими и динами-
ческими нагрузками.
Обязательными видами исследований грунтов явля-
ются бурение скважин, статическое зондирование и лабо-
раторные исследования. Во всех случаях целесообраз-
но также проводить прессиометрические испытания для
определения модуля деформации. При применении за-
бивных свай длиной до 12 м всегда следует проводить
испытания грунтов эталонными сваями.
177
Включение в состав комплексных исследований грун-
тов испытаний натурных свай, а также испытаний
грунтов штампами зависит от капитальности и конструк-
тивных особенностей проектируемых сооружений. В то же
время независимо от последних указанные испытания
необходимо проводить в отмеченных ниже случаях,
когда на площадке строительства залегают грунты со
специфическими свойствами.
Целесообразно выделить три категории сооружений
в зависимости от их капитальности и конструктивных
особенностей. К 1 категории относятся гражданские
здания до 9 этажей и промышленные сооружения с на-
грузками на колонну каркаса не более 3 МН,
ко II — гражданские здания до 16 этажей и промышлен-
ные сооружения с нагрузками на колонну каркаса не бо-
лее 20 МН, к III — высотные здания и сооружения более
16 этажей и промышленные сооружения с нагрузками
на колонну каркаса более 20 МН, а также тяжелые
сооружения со сравнительно небольшими размерами
в плане (дымовые трубы, доменные печи, силосные кор-
пуса).
Для зданий и сооружений I категории исследования
грунтов могут проводиться в указанном ранее минималь-
ном составе. Для зданий и сооружений II категории
следует добавлять испытания натурных свай, а для
III категории в состав исследований включают все
перечисленные виды. Вместе с тем следует иметь в виду,
что если фундаменты зданий или сооружений предпо-
лагается выполнять в виде сплошных свайных полей,
то необходимость в проведении испытаний натурных
свай отпадает, так как достаточно расчет таких фунда-
ментов проводить только по деформациям.
Испытания грунтов опытными сваями малого сече-
ния, натурными сваями и штампами проводят, как пра-
вило, на опытных участках, выбираемых по результатам
бурения скважин и статического зондирования и распо-
лагаемых в местах наиболее неблагоприятных и наиболее
характерных по грунтовым условиям, в зонах наиболее
нагруженных фундаментов, а также в местах, где
возможность погружения свай по грунтовым условиям
вызывает сомнение. Испытания грунтов статическими
нагрузками целесообразно проводить в основном винто-
выми штампами площадью 600 см2 с целью уточнения
для рассматриваемой строительной площадки переход-
178
ных коэффициентов в рекомендуемых нормативными до-
кументами формулах для расчетов по данным зонди-
рования и прессиометрических испытаний модуля де-
формации грунтов. Независимо от категории сооружений
испытания натурных свай целесообразно проводить при
строительстве комплекса промышленных зданий и соору-
жений или микрорайона жилых и гражданских зданий
с целью регионального уточнения переходных коэффи-
циентов в рекомендуемых нормативным!' документами
формулах для расчета несущей способности свай по дан-
ным зондирования и испытаний грунтов опытными сва-
ями малого сечения.
Объем различных видов исследований грунтов зави-
сит от категории сооружений и сложности грунтовых
условий. Целесообразно выделить три категории слож-
ности грунтовых условий в зависимости от однородности
грунтов по условиям залегания и свойствам.
К I категории следует относить однослойную или
многослойную по составу толщу грунтов с практически
горизонтальными или слабонаклонными слоями (уклон
не более 0,05), причем в пределах каждого слоя
грунты однородны по свойствам; ко II категории —
однослойную или многослойную по составу толщу грунтов
с недостаточно выдержанными границами между слоями
(уклон не более 0,1), причем в пределах слоев грунты
неоднородны по свойствам; к III — многослойную по
составу и неоднородную по свойствам толщу грунтов
с невыдержанными границами между слоями (уклон
более 0,1), причем отдельные слои могут выклиниваться.
Исследования грунтов статическим зондированием
проводятся на строительной площадке в наибольшем
количестве пунктов. Для зданий и сооружений III кате-
гории и при III категории сложности грунтовых условий
точки зондирования располагаются наиболее часто —
по сетке 10ХЮ м, причем в пределах каждого строяще-
гося здания или сооружения не менее чем в 10 пунктах.
При уменьшении какой-либо категории на одну ступень
число точек зондирования уменьшается в 1,5 раза, а на
две ступени — в 2 раза. Таким образом, наиболее редко
точки зондирования располагаются для зданий и соору-
жений 1 категории и при I категории сложности
грунтовых условий — по сетке 40X40 м.
Бурение скважин с отбором образцов грунта для
лабораторных исследований осуществляют в 2—2,5 раза
179
меньшем количестве пунктов, чем статическое зонди-
рование, и тем реже, чем меньше категория сложности
грунтовых условий; при этом рядом с каждой скважиной,
на расстоянии 1—2 м от нее, должна находиться точка
зондирования.
Следует отметить, что при возведении на строитель-
ной площадке одиночного здания или сооружения I или
II категории по капитальности число точек зондирования
и скважин необходимо увеличивать в 1,5—2 раза, причем
в пределах здания должно располагаться не менее шести
точек зондирования и не менее двух скважин. Таким
образом, во всех случаях число точек зондирования
должно быть достаточным для статистической обра-
ботки его результатов.
При лабораторных исследованиях грунтов и прессио-
метрических испытаниях, независимо от категорий, в пре-
делах одного инженерно-геологического элемента осу-
ществляют не менее шести определений каждого пока-
зателя свойств и испытаний прессиометром, т.. е. так же,
как для статического зондирования, их число во всех
случаях должно быть достаточным для статистической
обработки результатов испытаний.
Независимо от категорий на каждой, намеченной по
данным зондирования и бурения глубине в пределах
несущего слоя необходимо проводить не менее шести
испытаний опытных свай малого сечения и не менее
двух испытаний натурных свай и испытаний грунтов
штампами. Места испытаний свай, а также испытаний
грунтов штампами должны располагаться рядом с буро-
выми скважинами и точками зондирования на расстоя-
нии 1—2 м от них.
С учетом высказанных соображений разработана
табл. 7.1, которой целесообразно руководствоваться при
назначении состава и объема исследований грунтов при-
менительно к висячим сваям. Приведенные в табл. 7.1
испытания — испытания вертикальными вдавливающими
нагрузками. При передаче на сваи выдергивающих или
знакопеременных нагрузок необходимость проведения
испытаний свай статическими нагрузками должна
определяться в каждом конкретном случае индиви-
дуально. Если по проекту передаваемые на сваи
горизонтальные нагрузки превышают 5% вертикальных,
то должны проводиться испытания натурных свай
статическими горизонтальными нагрузками.
180
Таблица 7.1
Хара ктеристика н рое ктируемого здания или сооружения	Состав иссле- дований грунтов в зависимости от характеристики проектируемого здания или сооружения	Объем исследований грунтов в зависимости от категории сложности инженерно-геологических условий		
		I	п	ш
Гражданские здания до 9 этажей вклю- чительно с на- грузками от не- сущих стен и а фундамент не более 0,5 МН/м и промышлен- ные сооружения с нагрузками на колонну кар- каса не более 3 МН	при массовой за- стройке	Бурение сква- жин	По сетке 70X70 м, но не ме- нее двух скважин на каждое зда- ние (соору- жение)	По сетке 50X50 м, но ие ме- нее двух скважин иа каждое зда- ние	По сетке 30X30 м, но ие менее двух сква- жин	иа каждое зда- ние
	Лабораторные исследования грунтов	Не менее шести определений каждого показателя в пределах одного ин- женерно-геологического элемента		
	Статическое зондирование	По сетке 35X35 м, но ие ме- иее двух точек на каждое здание	По сетке 25X25 м, но ие ме- нее трех точек иа каждое здаине	По сетке 15X^5 м, ио ие меиее шести точек иа каждое здание
	Испытания эталонной сван	Не менее шести испытаний на каждой конкретной глубине в пределах одно- го инженерно-геологического элемента		
Гражданские здания до 16 этажей вклю- чительно с на- грузкой от не- сущих стеи на фундамент ие более 3 МН/м и промышлен- ные сооружения с нагрузками на	колонну каркаса не бо- лее 20 МН	Бурение сква- жин	По сетке 50X50 м, но ие ме- нее двух скважин на каждое здание	По сетке 40X40 м, но не ме- нее трех скважин иа каждое здание	По сетке 30X30 м, но ие менее че- тырех сква- жин	на каждое зда- ние
	Лабораторные исследования	Не меиее шести определений каждого показателя в пределах одного инже- нерно-геологического элемента		
	Статическое зондирование	По сетке 25X25 м, ио ие ме- нее шести точек на каждое здание	По сетке 20X20 м, ио ие ме- нее семи точек на каждое здание	По сетке 15Х15 м, но не менее десяти то- чек на каж- дое здание
181
Продолжение табл. 7J
Характеристика проектируемого здания или сооружения	Состав иссле- дований грунтов и зависимости от характеристики проектируемого здаияя или сооружения	Объем исследований грунтов в зависимости от категории сложности инженерно-геологических условий		
		1	’’	
	Прессиометри- ческие испы- тания	Не менее шести испытаний в пределах одного инженерно-геологического эле- мента		
	Испытания эталонной сваи Испытания натурной сваи	Не менее шести испытаний эталонной сваи и двух испытаний натурной сваи иа каждой конкретной глубине в пре- делах одного инженерно-геологи- ческого элемента		
Высотиыс жест- кие	здания и сооружения (16—28- этаж- ные здания, си- лосные корпуса, доменные печи, промышленные трубы), а также промышленные сооружения с нагрузкой на колонну карка- са более 20 МН	Бурение сква- жин	По сетке 40X40 м. но не ме- нее трех скважин иа каждое здание	По сетке 30X30 м, но не ме- нее четы- рех сква- жин	иа каждое зда- ние	По сетке 20X20 м. но не менее пяти сква- жин	на каждое зда ние
	Лабораторные исследования грунта	Не менее шести определений каждого показателя в пределах одного ин- женерно-геологического элемента		
	Статическое зондирование	По сетке 20X20 м, но ие ме- нее шести точек на каждое здание	По еггкг 15X15 й. ио не ме- иее восьми точек иа каждое здание	По сетке 10ХЮ м, но ие менее де с яти точек на каждое здание
	Пресс неметри- ческие испы- тания	Не менее шести испытаний в пределах одного инженерно-геологического эле мента		
	Испытания штампами	Не менее двух испытаний на каждой конкретной глубине в вределах одного инженерно-геологического элемента при отклонении от среднего не более 30%		
182
Продолжение табл. 7.1
Характеристика проект ир veмого здания или сооружения	Состав' иссле- дований грунтов в зависимости от характеристики проектируемого здания или сооружения	Объем исследований грунтов в зависимости от категории сложности инженерно-геологических условий
		1	1	>1	1	III
	Испытания эталонной сваи Испытания натурной сваи	Не меиее шести испытаний эталонной сваи и двух испытаний натурной сван на каждой конкретной глубине в пре- делах одного инженерно-геологи- ческого элемента при отклонении от среднего не более 30%
Примечание. На строительных площадках, сложенных про-
садочными грунтами, в пределах контура отдельно стоящего здания
должно быть не менее 4 скважин, а для зданий с площадью
застройки менее 1300 м2— 3 скважины.
Испытания натурных свай статическими нагрузками,
а также испытания грунтов штампами должны в обяза-
тельном порядке включаться в состав исследований
грунтов, когда на площадке строительства залегают
рыхлые песчаные грунты или слабые пылевато-глинистые
грунты (с показателем текучести более 0,6) и они, по
проекту, не полностью прорезаются сваями; при этом,
поскольку пылевато-глинистые грунты такой консистен-
ции обладают, как правило, тиксотропными свойствами,
следует предусматривать их исследования полевым ме-
тодом вращательного среза, позволяющим произвести
оценку чувствительности слабых грунтов к нарушению
их структурных связей при погружении свай. Стати-
ческие испытания свай с локальным замачиванием должны
обязательно выполняться в грунтах П типа по проса-
дочности. Необходимость проведения и число испытаний
свай в просадочных грунтах с площадным замачива-
нием, испытаний свай с замачиванием в набухающих
и засоленных грунтах, а также испытаний свай имити-
рованными сейсмическими воздействиями устанавливают
в каждом конкретном случае индивидуально.
Следует также иметь в виду, что при прорезании
сваями преимущественно песчаных и моренных грунтов
с содержанием более 20% крупнообломочного мате-
риала значительная часть точек статического зондирова-
ния может быть заменена точками динамического
зондирования.
183
При рядовом расположении свай и при свайных
кустах глубина исследований грунтов назначается ниже
проектируемой глубины погружения нижнего конца свай
не менее чем на 5 м; при этом для каркасных
зданий и сооружений с нагрузкой на куст свай более
3 МН, а также при свайных полях размером до 10ХЮ м
глубину исследований грунтов следует увеличивать до
10 м ниже проектируемой глубины погружения нижнего
конца свай. При свайных полях размером более 10ХЮ м
глубина исследования должна превышать предполагаемое
заглубление свай не менее чем на ширину свайного поля.
При наличии слоев просадочных, набухающих, засолен-
ных, сильносжимаемых грунтов (ила, торфа, глинистых
грунтов текучей консистенции) глубина исследования оп-
ределяется с учетом необходимости их проходки сква
жинами на всю толщу слоя для установления глубины
залегания подстилающих грунтов и определения их ха-
рактеристик.
Примеры исследований грунтов при проектировании
свайных фундаментов
1.	Исследования грунтов для строительства промышленного со-
оружения.
Площадка строительства одноэтажного каркасного промышлен-
ного сооружения площадью 200 тыс. м2 с нагрузками на основные
колонны около 4000 кН сложена до глубины J8—20 м от поверхности
земли лессовидными суглинками, в верхней части до глубины 5—6 м
просадочными, твердой и полутвердой консистенции, а ниже—нёпро-
садочиыми, полутвердой и тугопластичной консистенции. Лессовидны^
суглинки подстилаются коренными глинами твердой и полутвердой
консистенции.
По данным предварительного бурения скважин и лабораторных
определений показателя текучести суглинков и глин, в качестве
фундаментов проектируемого здания были первоначально приняты
забивные сваи сечением 35X35 см и длиной 12 м с расчетной верти-
кальной нагрузкой 700 кН, располагающиеся целиком в лессовидных
суглинках, а в центральной части здания, в зоне прохождения глубо-
кого тоииеля,— буронабивные сваи диаметром 120 см и длинен
16 м с расчетной вертикальной нагрузкой 2000 кН и горизонтальной
300 кН, прорезающие лессовидные суглинки и опирающиеся иа
коренные глииы.
Исследования грунтов на площадке были выполнены в следующем
составе и объеме:
бурение скважни глубиной до 25 м с отбором образцов грунты
(20 скважин);
лабораторные исследования грунтов на образцах;
статическое зондирование грунтов иа глубину до 16 м (50 точек)
прессиометрические испытания (32 испытания);
испытания динамическими и статическими нагрузками эталонных
свай длиной 10 и 12 м (10 испытаний);
184
испытания опытных буронабивных свай малого диаметра (20 см)
длиной 16 м статическими нагрузками (4 испытания);
испытания натурных железобетонных свай сечением 35X35 см
и длиной 10 м динамическими и статическими вдавливающими
нагрузками (2 испытания);
испытания натурных буронабивных свай диаметром 120 см
и длиной 16 м статическими вдавливающими нагрузками (2 испыта-
ния );
испытания натурных буронабивных свай диаметром 120 см и длиной
16 м статическими горизонтальными нагрузками (2 испытания).
Места расположения опытных свай малого сечения (забивных
и буронабивных), пробных натурных свай, а также глубина их
погружения и заложения назначались на основе результатов стати-
ческого зондирования.
Хорошая сходимость значений несущей способности забивных свай,
полученных по результатам статического зондирования, испытаний
статическими натру г кам и эталонных и натурных свай, позволила
ограничиться минимальным количеством дорогостоящих и трудоемких
испытании натурных свай (2 испытания) и вместе с тем достаточно
обоснованно уменьшить на 2 м длину свай (с 12 до 10 м) и повысить
на 500 кН расчетную нагрузку на сваю (с 700 до 1200 кН). Это дало
возможность уменьшить затраты железобетона на 3000 м’, цемента —
иа 900 т и стали на 220 т и соответственно снизить стоимость
фундаментов па 300 тыс. руб.
Что касается буронабивных свай, то выполненные испытания
опытных свай малого диаметра статическими вдавливающими на-
грузками, а также испытания натурных свай статическими вдавли-
вающими и горизонтальными нагрузками позволили повысить расчетную
вдавливающую нагрузку на сваю на 600 кН (с 2000 до 2600 кН),
а расчетную горизонтальную нагрузку — иа 50 кН (с 300 до 350 кН).
2.	Исследования грунтов для строительства реакторного отделе-
ния энергоблока атомной электростанции
Площадка строительства атомной электростанции сложена до
глубины 16 16 м от поверхности моренными суглинками и супесями
с прослоями и линзами водоиасыщенного песка, относящимися до
глубины 6 К) м к валдайской морене, а ниже к московской.
Моренные грунты подстилаются известняками, в верхней части сильно
выветрелымн
Исследования грунтов гга площадке были выполнены в следующем
составе п обьсме-
бурение скважин глубиной до 15 м с отбором образцов
грунтов (5 скважин);
лабораторные исследования грунтов иа образцах;
статическое гопдирование грунтов иа глубину до 15 м (9 точек);
испытания натурных забивных железобетонных свай сечением
35X35 см. длиной К) и 12 м динамическими нагрузками (10 испытаний)
и статическими вдавливающими нагрузками (2 испытания).
Места расположения пробных свай и глубины их погружения
назначались па основе результатов статического зондирования сов-
местно с данными бурения и лабораторных исследований грунтов.
Хорошая сходимость значений несущей способности свай, полу-
ченных по результатам статического зондирования, выполненного в пре-
делах проектируемого сооружения по достаточно густой сетке,
динамических испытаний свай (проводившихся одиночными ударами
молота после «отдыха» в течение не менее 6 сут) и испытаний
185
свай статическими вдавливающими нагрузками, позволила доста-
точно надежно назначать расчетные нагрузки на сваи и обосновать
целесообразность принятия сваи длиной 10 м. Действительно, увели-
чение расчетной нагрузки на сваю с 640 до 730 кН (иа 14%) при
увеличении ее длины от 10 до 12 м сопровождается возрастанием
расхода железобетона на 20%, и, таким образом, более экономичным
оказывается вариант применения свай длиной 10 м. Вместе с тем в ка-
честве недостатка исследований грунтов следует отметить отсутствие
иа площадке скважин глубиной более 15 м, в то время как с глубины
16—18 м залегают сильно выветрелые- известняки. Необходимо было
хотя бы одну скважину заглубить в известняки, проверив степень их
выветрелости, а также наличие в них карста.
3.	Исследования грунтов для строительства жилых домов.
Площадка строительства двенадцати 9-этажных жилых крупнопа-
нельных домов на глубину 4—10 м от поверхности земли сложена
четвертичными аллювиальными суглинками, перекрытыми сверху насып-
ными грунтами мощностью до I м и почвенно-растительным слоем.
Консистенция суглинков в верхней части разреза (до 3 м) — от
тугопластичной до текучей, ниже — тугопластичная и полутвердая
На глубине 4—10 м аллювиальные отложения подстилаются неогено-
выми глинами сарматского яруса с гнездами гипса и тонкими
прослойками водоиасыщениого песка. Консистенция глин твердая
и полутвердая. Грунтовые воды приурочены к аллювиальным су-
глинкам и залегают на глубине 1,2—2,5 м. По данным предвари-
тельного бурения скважин и лабораторных определений, в качестве
фундаментов проектируемых домов были приняты забивные железо-
бетонные сваи сечением 30X30 м и длиной 5 м с расчетной
нагрузкой на сваю от 250 до 350 кН.
Исследования грунтов на площадке были выполнены в следующем
составе и объеме:
бурение скважин на глубину до 15 м с отбором образцов
грунтов (6 скважин);
лабораторные исследования грунтов на образцах;
статическое зондирование грунтов па глубину до 15 м (31 точка!;
испытания натурных забивных железобетонных свай сечением
30X30 см и длиной 6 м статическими вдавливающими нагрузками
(2 испытания);
испытания эталонных свай длиной 6, 8 и 10 м динамической
и статической вдавливающей нагрузками (12 испытаний).
Места расположения эталонных и натурных свай и глубины их
погружения назначались на основе рассмотрения результатов стати
четкого зондирования совместно с данными бурения скважин и лабо-
раторных исследований грунтов.
Данные статического зондирования грунтов позволили также прогпо
зировать несущую способность железобетонных свай сечением 30X30 см
при условии их заглубления на различные отметки как в аллювиальные
суглинки, так и в сарматские глины.
Хорошая сходимость значений несущей способности свай, полу-
ченных по результатам статического зондирования, испытаний эта
лонных и железобетонных спай статическими вдавливающими нагру1
ками позволила при минимуме испытаний железобетонных свай
(2 испытания) рекомендовать длину и несущую способность свай
конкретно для каждого жилого дома (из 12 проектируемых). В завн
симости от особенностей напластования грунтов и- глубины залегания
сарматских глин для фундаментов каждого дома были рекомендован'.1
186
сваи длиной от б до 8 м с несущей способностью 300 и 350 кН
4.	Исследования грунтов для строительства склада автомобильного
завода
Площадка строительства 4-этажиого склада сложена иа глубину
то 20 м современными аллювиальными отложениями, представленными
суглинками, г инами и песками, которые сверху перекрыты насыпью.
Насыпные грунты мощностью до 4 м состоят в верхней части
из шлака с обломками кирпича, в подошве из песка и суглинка
со строите тьиым мусором. Аллювиальные суглинки и глины зелено-
вато-серыс с вкраплением вивианита, илистые, с остатками корней
растений и битой ракушки; по визуальному определению до глубины
7 м они мягкопластичные и тугонластичные, ниже, до глубины
13 м. тугонластичные, реже полутвердые.
На глубине 13 м зеленовато-серые суглинки и глины переходят
в темпо-серые, почти черные, заиленные с большим количеством
полностью разложившихся растительных остатков и древесины, полу-
твердой консистенции. На глубине 14.5 .м темно-серые суглинки и
глины подстилаются песками серыми, мелкими, маловлажными.
В качестве фундаментов проектируемого здания были приняты
забивные железобетонные сваи сечением 25X35 см с расчетной
нагрузкой на сваю 500 кН. Для обеспечения принятой проектной
нагрузки на сваю, по данным предварительного бурения скважин
и лабораторных исследонаний, необходимо было назначить такую длину,
чтобы нижние концы свай располагались в аллювиальных песках.
В соответствии с этим дтнна свай предварительно была принята
равной 14 м. Вместе с тем, учитывая значительное усложнение и
удорожание свайных работ при длине свай более 12 м, одной
из важнейших задач исследований грунтов являлось выявление воз-
можности применения свай длиной до 12 м.
Исследования грунтов на площадке были выполнены в следующем
составе и объем»
бу	рение скважин глубиной до 20 м с отбором образцов
грунтов (3 скважины);
ла	бораторные исследования грунтов на образцах;
ст	атическое зондирование [рунтов иа глубину до 15 м (8 точек);
ис	пытания натурных забивных железобетонных свай сечением
25X35 см и длиной 12 м динамическими и статическими нагрузками
(4 испытания);
испытания грунтов методом вращательного среза в скважинах
(И испытаний).
В рассматриваемом случае дополнительно к обычным видам
исследований грунтов были проведены испытания грунтов методом
вращательного среза. Это обусловлено тем, что исследуемые аллю-
виальные суглинки и глины чувствительны к нарушению структурных
связей, н количественное определение чувствительности таких грунтов
позволяет прои шести оценку возможного тиксотропного их упрочнении
во времени после погружения свай и, следовательно, повышения не
сушен способности свай при увеличении продолжительности «отдыха»
перед их испытаниями статическими нагрузками. Учитывая специ-
фические особенности указанных грунтов, лабораторными методами,
кроме обычных определений физических и механических характеристик,
определялось содержание в грунте карбонатов и гумуса (органи-
ческих коллоидов) ио методу Тюрина.
Проведенные исследования позволили онрен-лип; фтико-мсхаип
ческие свойства iрунтов и разделить всю толщу грунтов по глубине
187
Т а б л н ц а 7 2
Показатели	Срстние значения нок«я *ате.|£й суглинков и «л ин в зависимости мт глубины и* затеганмя		
	д<> 8 м	Я 13 м	би. пт 13 м
Влажность природная	0.29	0.39	0.47
Число пластичности	0.12	0.20	0.19
Плотность. г/ем‘	1.94	l.W>	1.72
Плотность сухого грунта, г/см	1,51	1.24	1,04
Коэффициент пористости	0,80	1.10	1.28
Степень насыщении пор водой	0.98	0.98	0,98
Показатель текучести	0,73	0.81	0,87
('.одержание карбонатов в пе- ресчете на С а СО %	7	14	37
Содержание органических ki>.i лопдов но .методу Тюрина. %	1.5	3,0	5 9
У юл внутреннего трения, град	3	<)	13
Сцепленне, к[1а Сопротивление вращательному срезу. кПа:	28	10	30
для ненарушенной струк туры грунта	56	75	93
при нарушении структуры грунта	19	20	30
Чувствительность грунта к па- ру шепню структурных СНЯЗГН по вращательному срезу	3 4	3 1	2 - 3
Удельное сопротивление иод конусом зонда при статическом зондировании. Ml la	1	1 2	6
на отдельные инженерно-!еолти ические горизонты с присущими каждому
горизонту значениями показателей свойств грунта, чго показано в
табл. 7.2
При анализе репльтатов иеньианнй грунтов нолевыми методами
(вращательным срезом в скважинах, и статичхчким зондированием),
а также методом быстрого сднига без предварительного уплощения
на срезных приборах в лабор.пории было установлено, что проч-
ностные свойства аллювиальных суглинков возрастают но мере увели-
чения глубины их залегания несмотря иа то. чти н лтом же направ.гении
увеличивается влажность и пористость грунта. Увеличение влажности
и пористости грунтов с глубиной было объяснено содержанием
в них органических коллоидов и тонкодскоерсных карбонатов, соче-
тание которых формирует в грунте н условиях окислительно вос-
становит ельной среды нлаетифццпрованпо-коа| улицпопныс связи, проч
ность которых увеличивается ио мере возрастания содержания в i рупте
укатанных компонентов.
Методом кратцатслытого среза в скважинах было выявлено,
что структурные связи в грунтах непрочные и при быстром приложении
нагрузки легко разрушаются, вызывая освобождение воды, замкнутой
в порах, чго приводит к разжижению грунта и уменьшению его
прочности в 3 4 раза Указанное обстоятельство подтвердило воз
можпость отнесения грунтов к тиксотропным системам, характерной
особенностью которых является восстановление структурных связей
188
во времени после снятия напряжения (тиксотропное упрочнение
грунта).
Таким образом, учитывая увеличение прочностных свойств
грунтов с глубиной, их чувствительность к нарушению структурных
святей, а такЖе способность этих грунтов к тиксотропному упроч-
нению во времени, было принято решение испытать статической
нагрузкой сваи длиной 12 м и определить степень увеличения их
несущей способности в зависимости от продолжительности «отдыха»
после забивки. В результате таких испытании было установлено,
что несущая способность железобетонных свай длиной 12 м и сече-
нием 25X35 см. заглубленных в аллювиальные суглинки и тины,
существенно увеличивается по мере увеличения продолжительности
«отдыха» после забивки. Так, несущая способность одной сваи,
испытанной через 7 дн. после забивки, составила 350 кН, другой
сваи, забитой в аналогичные грунты и испытанной через 20 дн. после
забивки. 450 кН. Несущая способность этих свай. При повторных испы-
таниях соответственно через 40 и 60 ди. «отдыха», возросла до 600 кН.
что обеспечило восприятие принятой в проекте нагрузки.
Таким образом, комплексное применение различных методов
исследования грунтов позволило сократить на 2 м длину свай в
фундаментах проектируемого склада и значительно облегчить и уде-
шевить свайные работы, так как забивка снай длиной 12 м значи-
тельно проще и дешевле, чем свай длиной 14 м.
Глава 8. КОНТРОЛЬ УСЛОВИЙ ЗАЛЕГАНИЯ
И СВОЙСТВ ГРУНТОВ В ПРОЦЕССЕ
СТРОИТЕЛЬСТВА СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
В процессе строительства фундаментов из забивных
сван соответствие фактических условий залегания и
свойств грунтов, выявленных при проведении инже-
нерно-геологических изысканий и заложенных в проект,
устанавливают путем анализа изменений показателей со-
противления грунтов погружению свай по глубине и в
плане, а также сравнения их с расчетными показате-
лями, Полученными по данным исследований грунтов при
изысканиях.
Для этого при забивке первых 5—20 свай, равномерно
распределенных по всей строительной площадке (до 1%
общего числа свай), должна производиться регистрация
числа ударов молота на каждый метр забивки или вели-
чины погружения в грунт для каждой мйнуты работы
вибропогружателя. Получаемые при этом графики изме-
нения указанных показателей по глубине сравниваются
с графиками изменения по глубине показателей зонди-
рования. выполненных вблизи пунктов забивки свай.
Идентичный характер этих графиков и стабильность
соотношения между показателями свидетельствует о до-
189
стоверности полученных при исследованиях грунтов дан-
ных об их условиях залегания и свойствах. В противном
случае целесообразно проводить дополнительные иссле-
дования грунтов. При назначении состава и объема
дополнительных исследований следует руководствоваться
соображениями, приведенными з предыдущей главе.
Кроме того, следует проводить оценку однородности
грунтов основания свай по их несущей способности,
используя данные об отказах свай в конце их забивки.
При этом значение контрольного отказа при произ-
водственной забивке определяется при стабилизирован-
ном режиме работы молота как среднеарифметическое
значение отказа от последних 10 ударов молота оди-
ночного действия или дизельного либо как частное от де-
ления осадки сваи на последней минуте работы молота
двойного действия на количество ударов в минуту,
которое при номинальном давлении пара или воздуха
берется по паспортным данным. При вибропогруженни
на контрольном залоге продолжительностью 2 мин фик-
сируются скорость погружения и амплитуда колебаний
сваи на последней минуте, а также мощность, расходуе-
мая электродвигателем на движение вибросистемы.
По результатам указанных измерений предельное
сопротивление свай, погружаемых молотами, оценивается
по формуле (6.2). При этом коэффициент ц принимается
в зависимости от отношения Etl/stl:
Еч/s.,. кН	< 1000	2000	4000	>8000
1), кН/м-	2500	1500	950	700
Предельное сопротивление свай, погружаемых вибра-
ционным способом, оценивается на контрольном залоге
при скорости погружения от 2 до 30 см/мин по формуле:
Fu = 3.8AW + 15О0Л1РУ/Ли,	(8.1)
где F. предельное сопротивление сваи, кН; Q вес вибросистемы,
равный суммарному весу сваи, наголовника и вибропогружателя, кН;
/1 фактическая амплитуда колебаний, равная половине полного
размаха колебаний сваи па последней минуте погружения, см; п
частота колебаний впбросистемы в I мин, равная фактической
частоте вращения дебалапсов вибропогружателя в 1 мин; Л' — мощ-
ность, расходуемая электродвигателем на движение ппброспстемы.
кВт, определяемая по формуле; V = y.V., V„ (.V„ потребляемая из
сети активная мощность в последнем залоге. Vu мощность холостого
хода, принимаемая равной 25% ломнпальной мощности электро-
двигателя; у КПД электродвигателя, принимаемый по паспортным
данным в размере 0,85 -0,95 в зависимости оз нагрузки); М. коэф-
фициент влияния вибропогружепия иа сопротивление грунта под
190
нижним конном сван, принимаемый равным коэффициенту М в фор-
муле (6.2); Л7/— коэффициент влияния вибропогружеиия на сопро-
тивление грунта иа боковой поверхности сваи, принимаемый в зави-
симости от типа грунта по боковой поверхности сван или сваи-обо-
лочки:
Пески средней плотности:
гравелистые	.	2,5
крупные ....	3,2
средней крупности .	4,9
мелкие и пылеватые	...	6,0
Пылевато-глинистые грунты
при показателе текучести
О	. ’	1,5
0,1	1.8
0,2	2,1
0,3	2,3
0,4	2,7
0,5	2.9
0,6	3,0
0,7	3,2
0,8	  3,5
Примечания: 1. Для водонасыщенных крупных песков значе-
ния М/ увеличиваются в 1,2 раза, средних — в 1,3 раза, мелких -
в 1,5 раза. Для заиленных песков значения Mi снижаются в 1,2 раза.
2. Для промежуточных значений /, глинистых грунтов значения
Mi определяются интерполяцией.
3. При слоистом напластовании грунтов коэффициент Л1/ опре-
деляется как средневзвешенный по глубине.
Отказ свай, забиваемых молотами, или амплитуда
колебания свай, погружаемых с помощью вибропогру-
жателей, не должны превышать расчетных величин, за-
данных в рабочих чертежах.
Свая, не давшая расчетного отказа, должна подвер-
гаться контрольной добивке после «отдыха» ее в грунте
в соответствии с методикой, рассмотренной в гл. 6. В слу-
чае если отказ при контрольной добивке превышает
расчетный, следует, как правило, выполнять контрольные
испытания свай статическими вдавливающими нагруз-
ками.
Испытаниям статическими нагрузками должны также
подвергаться сваи-стойки, опирающиеся на крупно-
обломочные грунты, если для забивки таких свай при-
нимаются молоты более легкие, чем это предусмотрено
правилами производства работ.
Контроль условий залегания и свойств грунтов в про-
цессе строительства, подобный изложенному, следует про-
водить также и при применении свай, погружаемых
вдардиванием или завинчиванием. При этом в качестве
показателя сопротивления грунтов погружению свай це-
191
Таблица 8.1
Тип грунта	Значения коэффициента k, м '	
	вдавливающие нагрузки	выдергивающие нагрузки
1 (ылевато-глинистый	13-16	7,5—11
Песчаный	24—28	4,5—10
Примечание Минимальные значения коэффициента прини-
маются при глубине погружения сваи 2 м, максимальные — при глу-
бине 5 м и более. При промежуточных глубинах погружения
значения коэффициента определяются путем линейной интерполяции,
лесообразно использовать соответственно измеряемое в
процессе погружения усилие вдавливания или крутящий
момент.
Предельное сопротивление свай, погружаемых вдав-
ливанием, следует оценивать по формуле (5.11). Оценка
предельного сопротивления винтовых свай на вдавливание
и выдергивание выполняется по формуле
Fu =» kM,	(8.2)
где М — крутящий момент в конце погружения сваи (среднее
значение па последних 10 см погружения); k — коэффициент перехода,
принимаемый ио табл. 8.1.
В процессе строительства фундаментов из набивных
свай соответствие фактических условий залегания и
свойств грунтов заложенным в проект устанавливают
путем визуального осмотра образцов, извлекаемых при
бурении скважин, и, при необходимости, в сомнительных
случаях—лабораторными испытаниями образцов.
Необходимость контрольных испытаний набивных
свай статическими осевыми вдавливающими нагрузками
устанавливается проектной организацией в зависимости
от выявленных особенностей условий залегания и свойств
грунтов на площадке строительства, капитальности и
конструктивных особенностей строящегося здания или
сооружения и принятой в проекте несущей способности
свай.
Контрольные испытания статическими осевыми вдав-
ливающими нагрузками забивных и набивных свай
следует выполнять в тех случаях, когда они опираются
на крупноббломочные грунты с глинистым заполнителем,
так как несущая способность таких свай в значительной
степени зависит от свойств глинистого заполнителя.
При контрольных испытаниях свай статическими вдав-
ливающими нагрузками необходимо стремиться к тому,
192
Рис. 8.1. Кустовое (а)
и рядовое (б) распо-
ложения испытывае-
мых и анкерных свай
при испытании стати-
ческой нагрузкой
I и 11 соответственно че-
тыре и шест», анкерных свйЙ;
f балочная клеть, 2
реперные >годки \ испы-
тываемые сваи. Б репер-
ные сван. В анкерные
сваи; Г прогибомеры
чтобы испытываемая свая была расположена симметрич-
но по отношению к анкерным сваям. Возможные схемы
расположения испытываемых и анкерных свай показаны
на рис. 8.1. Число таких испытаний назначается до 0,5%
общего количества свай на объекте, по не менее двух.
При необходимости по заданию проектной организа-
ции выполняются контрольные испытания свай стати-
ческими осевыми выдергивающими и горизонтальными
нагрузками. При таких испытаниях нагрузки не должны
превышать допускаемых на сваю нагрузок, принятых в
проектах свайных фундаментов.
Контрольные испытания свай следует, как правило,
выполнять в начальный период производственного по-
гружения, чтобы избежать потери материалов (бетона,
стали) за счет бросовых концов свай (при забивных
сваях) или перерасхода бетона при неиспользовании
принятой в проекте несущей способности забивных и бу-
ронабивных свай по сравнению с несущей способностью,
полученной по результатам контрольных испытаний.
193
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
I.	Беляев В. П. Оценка строительных свойств грунтов статическим
зондироваиием//Информационный бюллетень ЦТИСИЗ - 1970 —
№ 4 (21) — С. 21 -29.
2.	Бойко И. П., Потапенко И. Ф.. Олейник А. О. Переходные
коэффициенты для расчета забивных сван по данным стати-
ческого зондирования'/Основания и фундаменты: Респ межве г
сб. Киев, 1982. - Вып. 15. С. 18- 21.
3.	Бусел И. А. Использование динамического зондирования в ин-
женерных изыскаииях//Проектирование и инженерные изыска-
ния. - 1985,— № 3,- С. 31 -33.
4.	Вило А. Исследование свойств грунтов//Ипженерная геология,
механика грунтов и фундаментостроение: Тез. докл. межресн.
конф. «Геотехника» \'(/— Минск, 1982. С. 19- 26.
5.	Гончаров Б. В., Трояновский Ю. В. К вопросу о погружении свай
вдавливанием/'/Тр. пн-та/БашНИИстрой: Строительство пред-
приятий нефтепереработки и нефтехимии.- - 1965,- Вып. 5.—
С. 114 120.
6	Далматов Б. И., Лапшин Ф. К., Росснхнн Ю. В. Проектирование
свайных фундаментов в ссловних слабых грунтов; — Л.: Стройиздат,
1975. 240 с.
7.	Инструкция по определению несущей способности свай по резуль-
татам испытаний инвентарных свай: РСН 229-80/Госстрой
УССР. Киев, 1981 - 12 с.
8.	Колесник Г. С. Рыжков И. Б., Еникеев В. М„ Назаров С. Н.
Исследование влияния заострений сваи на энергоемкость ее погру-
жения//Оспования, фундаменты н механика грунтов.— 1985.—
№ 2,- С. 12 13.
9.	Колесник Г.. С., Рыжков И. Б. Исследование, разработка и
внедрение статического зондирования//Тр. ин-та НИИпромстрой:
Совершенствование промышленного и гражданского строитель-
ства. - 1976. - Вын. 17. ч. 1. -С 29-41.
10.	Кулачкни Б. И. Совершенствование методов зондирования для
оценки свойств грунтов//Основания. фундаменты и механика
грунтов. 1982.— № 6.— С. 24—25.
11.	Курносов А. И., Железнов В. Н.,Астафеев А. М. Закрепление опор
B.'l с помощью винтовых анкеров//Энергетическое строительство. —
1985. № 3. С. 41 44.
12.	Мариупольский Л. Г. Прогнозирование графиков «осадка - на-
грузка» для забивных свай по результатам испытаний инвентар-
ных свай малого сечснпя//Тр. ии-та/НИИОСП им. Н. М. Герсе-
ванова. 1981.- Вып. 76. С.’’б? 83.
13	Мариупольский Л. Г. Об интерпретации результатов нолевых
испытаний грунтов и перспективах их совершенствовапия//Ииже-
нерная теология. 1985. Ас 3. - С. 95 105.
14.	Мариупольский Л. Г., Бусел И. А., Родкевич Г. С. Определение
консистенции глинистых грунтов статическим зондированием//Моит.
и сиен, строит, работы; ЦБНТИ. Сер.- спец, строит, работы.
1985,- Вып. 7,— С. 16-20.
15.	Мариупольский Л. Г., Бусел И. А., Родкевич Г. С. Определение
физико-механических свойств песчаных грунтов и несущей спо-
собности свай зопдированием//Тр. ип-та/ИСпА Госстроя БССР:
Основания и фундаменты в сложных инженерно-геологических
условиях. 1985. - С. 8 16.
194
16.	Мариупольский Л. Г.,Гузий А. Д., Матяшевич И. А., Цыпина Н. Л.
Испытания буронабивных свай малого сечения для прогнозиро-
вания несущей способности//Монт, и спец, строит, работы.
ЦБНТИ. Сер. спец, строит работы. 1984. Вып. 10. С. 17— 24.
17.	Мариупольский Л. Г., Матяшевич И. А. Расчет несущей спо-
собности забивных свай но результатам испытаний грунтов
эталонными сваями,'/Основания, фундаменты и механика грун-
тов. 1983	№ 1. - С. 10 12.
18.	Мариупольский Л. Г., Марыныч Н. И., Родкевич Г. С. Влияние
размеров пипов на величины удельных сопротивлений грунтов
при статическом .зондировании//Тр. ин-та/ИСиА Госстроя БССР:
Строитетьство сооружений и зданий на намывных и насыпных
основаниях. 1984.	<2. 51 61.
19.	Мариупольский Л. Г., Ростовцев А. В. Исследование влияния
способа и режима погружения эталонных свай на их несущую
способность//Тр. ии-та/НИИОСП им. Н. М. Герсеванова. 1984,-
Вып. 82. С. 109-118.
20.	Мариупольский Л. Г., Хубаев С.-М. К. Разработка и исследование
методов испытания грунтов статическими нагрузками в скважина
с применением винтовой лопасти-штампа//Тр. ин-та НИИОСГ1
нм. 11. М. Герсеванова,- 1982. Вып. 78. — С. 24—39.
21.	Перлей Е. М„ Светинскнй Е. В., Гдалнн С. В. Погружение
свай способом вдавливанпя//ЛДНТГ1. 1983.	31 с.
22.	Пособие по производству работ при устройстве оснований и
фундаментов. М.: Стройнздат. 1986.	567 с.
23	Правила безопасности в геологоразведочных работах. М.:
Недра, 1979,- 222 с.
24	Рекомендации по инженерным изысканиям для проектирования
и устройства свайных фундаментов.— М.: Стройнздат, 1983	23 с.
25.	Руководство по проектированию свайных фундаментов,— М.:
Стройнздат, 1980,	152 с.
26.	Товмасян Э. А. Оценка несущей способности свай при погру-
жении и.х методом вдавлива||ия//Тр. ин-та НИИОСП им. 11. М. Гер-
севанова.— 1984.-- Вып. 82.— С. 102—108.
27.	Трофимеиков Ю. Г., Воробков Л. Н. Полевые методы исследования
строительных свойств грунтов.— М.: Стройнздат. 1981.	216 с.
28.	Трофимеиков Ю. Г., Мариупольский Л. Г. Применение инвен-
тарных свай малого сечения для определения несущей способности
свайных фхндаментов//Основания, фундаменты и механика грун-
тов. 1978' № 5. С. 22 23.
29.	Трофимеиков Ю. Г., Мариупольский Л. Г., Пярнпуу 3. К.
Определение прочностных характеристик глинистых грунтов по
данным зондирова|1Ия//Оенования, фундаменты и механика грун-
тов. 1977. № 6. - С. 11- 12.
30.	Трофимеиков Ю. Г., Матяшевич И. А„ Ханин Р. Е., Лешин Г. М.
Достоверность определения расчетной нагрузки на сваю//Осио-
вания. фундаменты и механика грунтов. 1983.	№ I С.. 15" 17.
31.	Трофименков Ю. Г„ Мариупольский Л. Г. Об определении
трения грунта но боковой поверхности сван статическим зонди-
рованием //Основания, фундаменты » механика грунтов. 1975.
№ 1. С. 27 - 28.
32.	(рсфименков Ю. Г., Ободовский А. А. Свайные фундаменты
для жилых и промышленных зданий. М . Стройнздат, 1970. - 240 с.
33.	Трофименков Ю. Г., Ханин Р. Е., Лешин Г. М., Матяшевич И. А.
Совершенствовать инженерно-геологические нзыскания//Основа-
195
ния. фундаменты и механика грунтов 1984.	№ 2. - С. 5—7.
34.	Ханин Р. Е., Альперович Л. К- Конструктивные решения свайных
фундаментов для объектов Камского промузла в Набережных
Челнах: ЦБНТИ Минмонтажспецстроя СССР. Сер. спёц, строит,
работы. 1981.—Вып. 6.- С. 1 16.
35.	Яриз Е. П. Результаты экспериментального изучения зависимости
между модулем, деформации аллювиальных суглинков и их удель-
ным лобовым сопротивлеНием//Ииформанионный бюллетень
ЦТИСИЗ,— 1971,—•№ 3 (24). С. 11 -16.
36.	De Ruiter I. The static cone penetration test. State-of-the-art-
report. Proceedings of the Second European Symposium on
Penetration Testing, vol. 2, Amsterdam, 1982, p. 389 405.
37.	De Vos I. The practical use of the CRT in soil profiling.
Proceedings of the Second European Symposium on Penetration
Testing, vol. 2, Amsterdam, 1982. p. 933 -939
38.	Kerisel I. Deep foundations in sands. Variation of ultimate
bearing capacity with soil density, depth, diameter and speed.
Proc. V Conf. Soil Meeh, and Pound. Eng., vol. 2, Paris, 1961,
p. 73 — 79.
39.	Lizzi F. the design of large diameter cast-in-place bored
piles using a „pilot" pile and congruence equations. Ground
Engineering, vol. 14. № 4, 1981, p. 24 33.
40.	Robinsky E., Sagar W. L., Morrison C. F. Effect of shape and
volume on the capacity of model piles in sand, t'anad. Geotech.
Journal, vol. 1, № 4, 1964. p. 189 204
41.	Vesic A. Principles of pile foundation design, Duke I niversity.
Soil Mechanics Series, 38. 1975. 136 p.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие	.	3
Введение .	4
Глава 1. Состав данных об условиях залегания и свойствах
грунтов, необходимых для проектирования свайных
фундаментов................................................. 6
Глава 2. Общая характеристика методов исследований грунтов
оснований свайных фундаментов и характерные не-
достатки исследований . . .	13
Глава 3. Проходка выработок, лабораторные и полевые иссле-
дования грунтов . . .	................ 28
Глава 4.	Зондирование грунтов .	41
Г Общие положения ...	41
2. Статическое зондирование	.	43
3. Динамическое зондирование	84
Глава 5,	Испытания грунтов опытными	сваями малого сечения 90
1. Испытания грунтов	эталонными спаями.............90
2 Испытания грунтов опытными буронабивными сва-
ями малого сечения	....	130
Глава 6. Испытания свай .	141
1.	Оборудование.................................  141
2.	Испытание свай в процессе погружения .	156
3.	Испытания свай статическими нагрузками ... 160
4	Испытания свай в особых грунтовых условиях .	166
5.	Испытания свай для строительства в сейсмических
районах ...	.172
Глава 7. Назначение состава и объема исследований грунтов
оснований свайных фундаментов .	.176
Глава 8. Контроль условий залегания и свойств грунтов в
процессе строительства свайных фундаментов .... 189
Список литературы .	194
Производственное издание
МАРИУПОЛЬСКИЙ Лев Геннадьевич
ИССЛЕДОВАНИЯ ГРУНТОВ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
И СТРОИТЕЛЬСТВА СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
Мл. редактор И В Баранова
Технический редактор II II Удалова
Корректор 11 А. Маликова
МБ М 4340
Сдано в iiafrop 03.02 89 Подписано в печать 18.10.89. 116235 Формат 84ХЮ8'/зе
Гарнитур.! Литературная. Б\мага № 2 офсетная. Печать офсетная. Уел- леч. л. 10,5.
>'сл. кр. отт 10.71. Уч. изд. л. 11,18. Тираж 14 600 эк«. Изд. № AV1 1850. Заказ Хе 65ф
Цена 55 коп
Стройиздат. Ю1442. Москва, Каляевская 23а
ПО «Полиграфист». 509281, Калуга, пл. Ленина, 5