Что такое отказ и как он контролируется при погружении свай
Отказ сваи
Отказом сваи называют значение, определяющее глубину погружения сваи под ударом сваебойного молота. Отказ измеряется с точностью до 1 мм.
Поскольку измерить осадку от единичного удара молотом сложно, отказ принято определять с помощью среднего значения серии из 10 ударов (залог).
Говоря простым языком отказом сваи называют ее «отказ», неспособность продвигаться далее вглубь грунта ввиду его высокой твердости (плотности).
Что такое залог сваи
Если погружение сваи производится дизельным молотом, залог принято считать равным 10 ударам. Если же при забивании свай используется молоты двойного действия или вибропогружатели, залог измеряется количеством ударов в единицу времени (за 1 минуту).
В любом случае погружение сваи производится до достижения проектного значения отказа.
Истинный и ложный отказ сваи
График зависимости роста несущей способности сваи со временем в глинистых грунтах.
Для чего нужен отказ сваи?
Расчетный отказ сваи является проектной величиной, достижение которой свидетельствует о том, что свая способна нести проектную нагрузку, и забита до проектных расчетов (до показателя так называемого проектного отказа).
Чтобы расчеты по определению несущей способности сваи были наиболее точными, в условиях полевых испытаний проводятся:
Расчет несущей способности сваи
Отказ сваи
На данной странице пойдет речь о отказе сваи. Вы узнаете, что означает и как высчитывается данная величина.
Мы рассмотрим отличия ложных и истинных отказов, и изучим особенности расчетов, которые применяются для определение отказа сваи согласно требованиям действующих строительных норм.
Что называют отказом сваи
Понятие отказа введено в строительную практику с целью определения глубины расположения сваи в почве так, чтобы ее нижняя часть опиралась на высокоплотные глубинные грунты, обладающие высокой несущей способностью.
По факту момент отказа наступает тогда, когда свая не может больше погружаться в почву под воздействием сваебойного механизма из-за возросшего сопротивления грунта.
Залог сваи
Поскольку измерение отказа сваи требует максимально точных данных, а определить величину углубления железобетонной конструкции от одного удара сваебойного молота практически не возможно, отказ принято высчитывать на основании залога.
Нередко встречаются ситуации, когда погружение сваи практически остановилось из-за возросшего сопротивления почвы, но снятый фактический залог не соответствует проектному. Это происходит из-за образования под острием сваи пласта твердого грунта, который уплотняется под воздействием ударных нагрузок.
В таком случае погружение сваи прекращается на определенный срок от 3 до 7 дней. По истечению данного времени происходит разуплотнение грунта под острием сваи, после чего производится ее добивка до получения требуемого отказа.
Истинный и ложный отказ сваи
Как уже было сказано, в процессе погружения сваи происходят изменения структуры почвы, по причине которых величина отказа, полученная сразу по завершению погружения, не может считаться фактически достоверной и использоваться для определения несущей способности железобетонной опоры.
Расчёты проводимые для определения отказа сваи
Если показатель Sa превышает 2 мм., используется формула:
Отказ сваи СНИП
Услуги нашей компании
Полезные материалы
Составные железобетонные сваи
На данной странице представлена детальная информация по составным железобетонным сваям.
Шпунтовые сваи
Шпунт Ларсена – это профиль из металла, сформированный в виде жёлоба, имеющего на боковых стенках закруглённые края.
Забивные сваи
Отказ сваи: кому и в чем она отказывает?
Понятие «отказ сваи» означает предельную глубину заглубления опоры в землю под действием ударной нагрузки или в процессе завинчивания.
Отказ сваи
В строительной индустрии свайный фундамент становится все более востребованным. При формировании надежной фундаментной конструкции винтовые или забивные опоры устанавливаются до упора в твердый слой грунта.
Винтовые сваи
Монтаж винтовых свай производится методом завинчивания до проектной отметки. Технология установки зависит от условий стройплощадки, используемого типоразмера изделий. Достаточно доступным, но трудоемким является способ закручивания сваи с помощью рычага, длина которого зависит от плотности грунтовых слоев. При этом радиус вращения должен быть свободным.
Более комфортным является монтаж винта с помощью компактной электромеханической установки. Трудозатраты при заглублении стержня до проектной отметки в этом случае бывают минимальными. Достаточная мощность вращения такого агрегата позволяет выполнять работу:
Для завинчивания свай также может быть использован гидровращатель. Обычно такая машина применяется при установке длинных стержней. Ключевую роль в процессе закручивания винтовых столбов в плотную породу играет сила крутящего момента.
При формировании фундамента на винтовых сваях важно правильно рассчитать диаметр, длину столба, размер лопасти. При ввинчивании опоры в землю происходит уплотнение почвенного профиля, увеличение сопротивления.
Заглубление производится до достижения допустимой нагрузки. Уплотнение почвы приводит к изменению давления, например, применяемой электромеханической установки. Глубокие плотные прослойки являются надежной опорой, обеспечивая хорошую несущую способность, определяемую мощностью при достижении лопастью тугопластичных грунтов.
Винтовые столбы устанавливаются на проектную глубину в определенных местах участка в соответствии с планом свайного поля. Важным критерием в процессе монтажа считается контролирование крутящего момента, создающего необходимое усилие.
Пробное завинчивание
Чтобы определиться с длиной сваи, необходимо иметь данные о глубине ориентировочного отказа. Для этого делается пробное завинчивание. Данный процесс позволяет также провести зондирование почвы. В результате обследуется толща грунтовых прослоек. Удается узнать, какие усилия требуются лопасти, чтобы разрезать породу.
Полученные данные нужны для составления паспорта пробных работ. В этом документе указываются такие характеристики, как мощность слоев, глубина отказа.
Особенно актуальным пробное завинчивание является для:
В процессе проведения работ фиксируют отказ винтовой сваи. Для винта он зависит от глубины погружения, вида породы, максимальной величины крутящего момента, обеспечивающей сохранность геометрии свайного изделия.
Железобетонные сваи
Забивка, вдавливание свайных опор выполняется до достижения ими плотных глубинных слоев, упираясь в которые дальнейшее продвижение невозможно. Данная степень погружения требуется для создания надежности при установке столбов.
В строительной практике отказ сваи означает упор в плотную грунтовую прослойку, обладающую высокими несущими возможностями. По факту жб опора погружается в почву до того момента, когда сваебойный механизм уже не в состоянии преодолеть сопротивление грунта.
Существует специальный прибор, называемый прогибометром, фиксирующий величину отказа сваи. Причем точность предельной глубины определяется до одного миллиметра.
Обычно величину отказа устанавливают при проведении серии ударов, в результате которых выполняется расчет среднего значения. Несколько холостых ударов молотом для вычисления среднего отказа называется залогом. При использовании технологии вибропогружения отслеживают количество ударов в минуту до достижения расчетного отказа.
При забивке ЖБ столбов различают проектный и фактический отказы. Опора должна выдерживать максимально допустимую нагрузку. Данные для расчета (характеристики грунтов, полученные при геологических изысканиях) берутся из нормативной документации. Определение фактической величины происходит в момент погружения ЖБ изделий. При полевых работах расчетные значения уточняются. Для этого выполняются:
Забивные столбы погружаются до проектного значения. После этого делается вывод, необходима ли корректировка. Фактическая отметка может совпадать с расчетной величиной. В этом случае дополнительного погружения не потребуется.
Если значение отказа является регламентированной величиной, а глубина второстепенной, то нормой считается недобивка столба до расчетной отметки на 50 сантиметров. При совпадении фактического и проектного положения столба ситуация может быть такой, что он не достиг твердого грунта. Тогда забивка продолжается до фактического отказа.
Ложный отказ сваи
На практике иногда происходит остановка сваи, которая еще не достигла расчетной отметки. Такой отказ сваи называется ложным. Подобное явление встречается для типов пород, сильно уплотняющегося под наконечником опоры. В этом случае делают перерыв, чтобы восстановилась структура почвы. Потом работа продолжается до достижения заданной отметки
Отказ сваи — что это значит?
Любая свайная конструкция устанавливается по предварительно проведенным расчетам. Нельзя просто так прибыть на участок, разметить места нахождения будущих свай, а затем сразу же начать вбивать или вкручивать их в землю.
Так не будет обеспечиваться надежность конструкции, ведь свайные стержни могут максимально уйти в грунт, не обеспечив, при этом, надежность фундаменту. С целью определения глубины залегания свай, на которой они будут достигать твердого грунта, было введено такое понятие, как отказ сваи. Различают расчетный и практический отказы, суть которых исходит из их названия.
Отказ сваи при забивке — это степень ее погружения в процессе забивки или вдавливания. На практике это означает, что дальше этого значения свая уже не пойдет, обретя упор на плотном грунте. Измеряется отказ сваи с точностью до миллиметра.
Залог сваи
Поскольку определить глубину погружения стержня после одиночных ударов по нему невозможно, то состояние отказа стержня принять считать после серии нанесенных по нему ударов. В этом и состоит определение залога сваи. Залог — это серия ударов молота по стержню. После серии ударов определяется среднее значение отказа.
При использовании молота принято считать величину залога — 10 ударов. Если применяются вибропогружатели или вдавливающие устройства, то залог измеряют за единицу времени.
Любые действия по забиванию или вдавливанию свай должны идти до самого конца, то есть, до того момента, пока стержень не откажется погружаться дальше.
Ложный отказ сваи
Практика свайных работ свидетельствует о том, что иногда, в процессе забивания сваи, происходит ее остановка. Причем, задолго до расчетного значения погружения. Это так называемый ложный отказ сваи. Такое явление характерно для некоторых видов грунта, которые сильно уплотняются под наконечником сваи.
Это может произойти при очень частых ударах или очень высокой скорости вдавливания. Как правило, после определенного перерыва, необходимого для восстановления структуры грунта, работу продолжают. Свая добивается до заданного уровня.
Параметры, используемые для правильного определения отказа сваи
Для чего необходим расчет отказа сваи? При достижении сваей заданной глубины погружения делается вывод о том, что забитый стержень способен нести такую нагрузку, которая на нее будет возложена.
Расчет отказа стержня производится с учетом следующих параметров:
Вычисления производятся по известным формулам. На основании расчетов получают проектный уровень погружения свай в почву.
Для более точного определения глубины введения стержней в грунт, проводятся динамические и статические испытания свай на местности, а также зондирование грунта.
Использование расчетов на практике
На практике не всегда удается достичь совпадения проектного и реального уровней погружения. Например, если в процессе забивания стержня был достигнут проектный уровень, но свая не достигла твердого грунта, то погружение необходимо продолжать. Причем, до тех пор, пока не будет достигнут отказ сваи.
Если остановиться на проектном уровне, то масса здания может оказать влияние на фундамент, приведя к его осадке. При этом увеличится вероятность деформации здания.
Если же свая остановилась именно на расчетной глубине, то такую конструкцию считают полностью пригодной к дальнейшей эксплуатации.
Самостоятельное строительство свайного фундамента
При изготовлении свайного фундамента своими руками обычно используют винтовые сваи, так как для вбивания бетонных стержней нужна специальная техника. Это в определенной степени облегчает работы. Все сваи вкручиваются до упора, до достижения состояния «отказа». Если некоторые из них возвышаются над остальными, то производится их обрезка и подгонка всех свай под единый уровень.
Проектный отказ сваи — это страшно для постройки или нет?
Отказом сваи называют значение, определяющее глубину погружения сваи под ударом сваебойного молота. Отказ измеряется с точностью до 1 мм.
Поскольку измерить осадку от единичного удара молотом сложно, отказ принято определять с помощью среднего значения серии из 10 ударов (залог).
Говоря простым языком отказом сваи называют ее «отказ», неспособность продвигаться далее вглубь грунта ввиду его высокой твердости (плотности).
Определение и необходимость залога
Понятие “залог при забивке свай” используется при расчете проектных величин. Залог сваи – это комплекс из нескольких ударов по ней (не менее четырех), производимых с помощью молотка и помогающих узнать среднее значение отказа. Количество движений зависит от типа инструмента, которым производится процедура. Когда применяется дизельный молот, число ударов равно 10. При использовании вибрирующего погружателя или инструмента двойного действия величину измеряют количеством движений в минуту. Опору всегда погружают до тех пор, пока не будет достигнуто проектное значение. При работах необходимо контролировать вертикальность ее положения.
Расчетный отказ сваи – показатель, свидетельствующий о ее достаточной заглубленности, а также о способности выдерживать нагрузку, предполагаемую проектом постройки.
Для максимальной точности вычислений рекомендуется проводить несколько типов испытаний. Сюда относятся динамическое и статическое тестирование опорных элементов, а также изучение почвы и процедура зондирования.
Вычисление проектного отказа
Этот этап работы необходимо выполнить ещё при проектировании дома. Для этой цели предварительно производится исследование местности и почвы, где будет построено сооружение. Для правильности расчета необходимо проверить тип почвы, глубину залегания твердых пород и расположение грунтовых вод.
На основании этого определяется длина, диаметр используемых свай и глубина из забивания.
Полученные сведения обязательно вносятся в проектный план, с которым сверяются строители при забивке свай. Большие отклонения от значений, полученных путем расчета, считаются недопустимыми.
Истинный и ложный отказ сваи
Выделяются два типа отказа опоры.
Ложный получается сразу же по окончании погружения до той точки, на которой ее заглубление от залога идентично проектному плану. Истинный отказ получается по истечении некоторого периода времени после того как статическая нагрузка будет удалена, а земля успеет восстановить свою структуру. Способ определения этой величины посредством ударов специального молотка, предназначенного для забивки свай, носит название динамических испытаний. Длительность перерыва варьируется в зависимости от особенностей почвы, присущих данной местности.
На время выдерживания влияют состав грунта, его влажность и плотность. В Московской области оно может варьироваться в пределах 20-40 дней. После того как почва восстановится, у опорного элемента возрастает значение несущей способности по сравнению с тем, каким оно было сразу после внедрения сваи в землю.
Что это за величина?
Схема заглубления сваи
Отказ сваи в строительстве – это величина, которая показывает, насколько углублена конструкция. При этом её нижнее основание должно упираться в прочные глубинные грунты, которые обладают высокой плотностью. Отказ сваи это мера, суть которой заключается в размере частичного углубления устройства после единичного удара молота. Существует специальный прибор, который позволяет измерять данную величину – прогибомер. Его погрешность составляет одну десятую миллиметра. Рассматривают два вида отказа – по проекту и по факту. Проектный рассчитывается с помощью формул на основании строительных норм при проектировании фундамента.
Проектный отказ сваи определяется с учётом характеристики грунтов, свай и техники, которая используется для забивки конструкции. Погружение железобетонного столба считается выполненным тогда, когда отказы по проекту и по факту совпали.
Формула Герсеванова для расчета отказа свай
Чтобы посчитать отказ L сваи, возникающий от единичного ударного воздействия, используется формула:
Величины, входящие в выражение:
В результате расчета получается значение отказа в сантиметрах. Задействованные в формуле величины массы, а также несущая способность выражаются в килоньютонах (1 кН = 102 кг). Параметр q1 используют в случае расположения установки для забивания опор над котлованом. Коэффициент е для конструкции из железобетона, снабженной наголовником и вкладкой из дерева, равен 0,2. Параметр n принимается равным 150 кН/м2.
Коэффициент надежности зависит от числа свай: чем их больше, тем меньше цифра. Для 1-5 опорных элементов значение будет равно 1,75. Если же свай больше двух десятков, берут цифру 1,1.
Контроль качества установки свай
Качество монтажа свайной несущей конструкции следует контролировать во время всего процесса проведения работ. На него влияет:
Из всех перечисленных областей нестандартным является последняя. Для выполнения этого контроля применяют два метода: статистический и динамический. Для набивных – только статистический.
Статистический способ
Измерение отказа свай гидравлическим прессом
Статистический способ контроля несущей способности применяют после выполнения работ по монтажу свайной конструкции, перед началом проведения дальнейших работ по строительству будущего здания. Для этого необходимо нагружать конструкцию определённым грузом или обеспечить давление на неё, используя гидравлический пресс до момента появления незначительного движения.
По оказанному усилию делают вывод о несущей способности сваи. Этот метод является достаточно надёжным, но требует больших усилий и траты времени (от 4 до 12 суток). Поэтому в основном он применяется для контроля качества буронабивных свай.
Динамический способ
Динамический способ – это условное оценивание несущей способности свайных стержней по показателю отказа. Для его определения используют разные способы. Например, применение отказомера – прибора со шкалой с передвигающимися вдоль него указателями. Этот прибор располагают прямо на грунт или прикреплять на сваю. В период углубления сваи сдвигается один из стержней. Положение его указывает значение остаточного отказа. Во время незначительного обратного движения сваи второй указатель перемещается вверх и указывает значение упругого отказа.
Расчет несущей способности сваи
Вычислить несущую характеристику Р можно, воспользовавшись следующим выражением:
P = (yc/yq) * (0,5*F*n + √0,25*F2*n2+(F*n/e)*QH*̅((Q+0,2q)/(Q+q)))
Величина e в данной формуле – действительное значение отказа, QH – работа молотка, а Q – масса его ударного сегмента. Используемые в выражении коэффициенты yc и yq указывают соответственно на условие работы опоры и надежность. Остальные переменные обозначают те же величины, что и в предыдущей формуле.
Так что же такое забивная свая?
Стандартная забивная свая – это железобетонное изделие, имеющее конструктив в виде армокаркаса из несущей арматуры сечением 10мм с обвязочной арматурой сечением 5мм и заливкой бетоном классом прочности B22,5 (маркой М300). Каждый тип сваи имеет маркировку. Допустим, маркировка С30.15-3 – 3-х метровая свая сечением 150 мм
На первый взгляд может показаться, что нет ничего проще, как изготовить армокаркас, уложить его в форму и залить бетоном, немного подождать – и забивная свая готова.
Да, сегодня все чаще и чаще появляются мини производства, которые изготавливают различные ж/б изделия, в том числе и сваи. Но забивная свая – это особый вид жб конструкций, технология ее изготовления включает в обязательном порядке цикл пропаривания после заливки бетона. Пропаривание сваи происходит в специальных камерах. Без цикла пропаривания с очень большой вероятностью при наборе прочности бетона не будут достигнуты требуемые по ГОСТам нормативы. Соответственно такие изделия могут быть негодными для применения в строительстве. Позволить себе камеры пропаривания может далеко не каждое производство, ведь речь идет не только о самих камерах, но и об увеличении количества циклов производства и сложности самого процесса пропаривания.
Свая, изготовленная с соблюдением всех технологических процессов, имеет высокий срок эксплуатации – более 100 лет.
Среднее значение при устройстве свай
Среднее значение при устройстве свай называется отказом. Определять его можно по-разному, в зависимости от способа погружения опоры в землю и применяемого при этом инструмента. Выделяют следующие величины:
Если значение опоры превысило расчетное, ее продолжают заглублять по прошествии некоторого периода ее пассивного нахождения в почве. Длительность этого интервала зависит от состава и характеристик грунта. Меньше всего он у крупнопесчаных почв, не отличающихся повышенной влажностью: в этом случае сваю оставляют на передержку минимум трое суток. Максимальный интервал устанавливается для случаев, когда опора проходит через пластичный глинистый грунт, отличающийся мягкостью или текучестью.
Какие ошибки могут возникнуть при монтаже свай
При самостоятельном монтаже свай могут возникнуть серьёзные ошибки. Чтобы не допустить этого следует разобраться, где могут возникнуть проблемы.
Первое на что требует обратить внимание – неправильное расположение. Необходимо, чтобы установка произошла конкретно по намеченной линии схемы размещения фундамента
То есть, сваи могут быть расположены не по прямой, а отклонены влево или вправо от оси. Неправильное размещение может привести к неравномерному распределению нагрузки и дальнейшему проседанию или перекосов здания. Следующая ошибка – это отклонение вертикального положения монтируемой конструкции. Если стержень накренился даже на маленький угол относительно вертикальной оси, то это грубое нарушение. Такую ошибку исправить при дальнейшем погружении невозможно.Вертикальность расположения конструкции необходимо контролировать постоянно, начиная с первого этапа и до точки упора.
Самостоятельный монтаж сваи
Допустимое отклонение сваи по вертикали до 2 градусов. В ином случае ошибка размещения приведёт к шаткости конструкции, что вызовет потерю её жёсткости.
Практическое применение полученных данных
Если при погружении конструкции на требуемую глубину значение отказа остается слишком большим даже по окончании манипуляций, произведенных после периода выдержки, работы координируют с компанией, подготовившей проект. Ее представители могут посоветовать внести в него изменения либо провести статическое тестирование опор. Бывают случаи, когда отказный параметр устанавливают строго, а степени заглубления придается меньшее значение. Тогда допускается недобить опору (но не более, чем на 0,5 м).
Что такое забивные сваи?
Все, кто имел отношение к строительству серьезных сооружений, будь то многоэтажные и высотные здания, промышленные объекты и т.д., имеет представление, что такое забивные сваи. Забивные железобетонные сваи уже более полувека применяют на больших стройках в качестве несущих элементов фундаментов и сооружений. Стандартные сваи, которые используют в гражданском и промышленном строительстве, начинаются от сечения 300х300 мм, длиной 3-12 м. В частном малоэтажном строительстве, когда речь идет о нестабильных и сложных грунтах, проектировщики зачастую разрабатывают проекты фундаментов на основе забивных свай, потому что альтернативных вариантов фактически нет. Кошелек клиентов от таких конструкторских решений существенно страдает, ведь забивка таких свай встает «в копеечку». Существенную часть затрат составляет перебазировка и аренда тяжелой строительной техники. Зачастую все это усугубляется сложностями с подъездными путями на участок и индивидуальными особенностями самого участка.
Несколько лет назад появились забивные сваи, ориентированные на малоэтажное коттеджное строительство – сваи сечением 150х150 и 200х200 мм длинами 3, 4 и 5 метров. Также появилась мини-забивная техника, способная беспрепятственно выполнять забивку таких свай в любых даже самых сложных условиях на участке. Использование забивных свай стало не только доступным по бюджету мероприятием, но во многих случаях даже и выигрышным с точки зрения общих затрат на строительство фундамента в сравнении с другими технологиями. Если же сравнивать надежность и несущую способность фундаментов на основе забивных свай с другими типами фундаментов – то в большем числе случаев, опираясь на геологические исследования грунтов и конструкторские расчеты нагрузок дома, фундаменты на забивных сваях оказываются вне конкуренции.
Итак, в статье пойдет речь, в первую очередь, о забивке железобетонных свай для малоэтажного и частного строительства, т.е. о сваях сечением 150х150 и 200х200 мм.