Определение несущей способности свай

Наиболее важной сферой практического применения статиче­ского зондирования является определение несущей способности свай, особенно забивных. Исследования, проводившиеся в этом на­правлении в нашей стране последние 3...4 десятилетия, позволили получить методы расчета, которые по достоверности получаемых результатов уступают лишь статическим испытаниям натурных свай. Если учесть, что статическое зондирование намного дешевле и тех­нологичнее таких испытаний, то его исключительное значение для проектирования свайных фундаментов представляется совершенно очевидным. Основной российский нормативный документ по применению свай СП 50-102-2003 относит зондирование не только к обязательным, но и к наиболее предпочтительным способам изу­чения грунтов в случае применения свай.

Эффективность «прямого» метода применения зондирования для определения несущей способности свай в значительной мере обуслов­лена сходством процессов, происходящих в грунте под зондом и сва­ей, так как забивную сваю в большинстве случаев можно рассматри­вать как большой зонд. Это было понято еще на первых этапах разви­тия статического зондирования. Первые примитивные установки ус­пешно использовались для уточнения глубины залегания прочного слоя, на который можно было опирать сваи-стойки. В дальнейшем появились методы оценки несущей способности висячих свай, кото­рые первоначально и не обладали высокой точностью, но благодаря технологическим преимуществам зондирования быстро приобрели популярность. Во многих странах были развернуты обширные иссле­дования по уточнению таких методов.

Несмотря на разнообразие подходов к решению этой проблемы, основная идея расчетов сопротивлений свай действию вертикальной нагрузки оставалась единой и состояла в том, что общее сопротив­ление сваи представляет сумму сопротивлений грунта под нижним концом и на боковой поверхности сваи.

На этой идее до настоящего времени базируются практически все «прямые» методы определения сопротивлений свай независимо от типа применяемых зондов, типа свай, типа грунтовых условий. Различаются лишь способы определения сопротивлений. Применительно к специальным видам свай (сваи с уширениями, бу­роинъекционные и т.д.) требуется учет ряда дополнительных факто­ров, в связи с чем определение их несущей способности часто вы­полняются «косвенным» методом, т.е. на основе предварительного определения стандартных характеристик грунтов. Как правило, они предполагают последующую корректировку результатов статиче­скими испытаниями подобных свай. Хотя и для таких свай возможен «прямой» подход, но с введением дополнительных поправочных ко­эффициентов, учитывающих их особые параметры.

Рассматривая публикации по вопросам определения несущей спо­собности свай, следует иметь в виду, что специалисты разных стран не всегда используют одинаковую терминологию. В зарубежных публи­кациях термин «несущая способность свай» обычно понимается шире, чем в отечест­венных. Он часто снабжается дополнительными определениями:

-     «предельная несущая способность», предполагаю­щая отсутствие «запасов», соответствующая «предельному сопро­тивлению сваи» в отечественных нормативных документах;

-     «безопасная» несущая способность», предполагающая наличие некоторых «запасов», соответствующая термину «несущая способность» в отечественных нормативных документах;

-  «предельная (или безопасная) нетто-способность», соответст­вующая приведенным выше понятиям, но предполагающая вычита­ние доли, обусловленной действием природного давления, т.е. веса вышележащей толщи грунта (в отечественных нормативах по при­менению свай этот термин не употребляется).

Употребляется также термин «допустимая нагрузка на сваю», соответствующий безопасной нагрузке на сваю, при расчете которой учитываются все влияющие факторы, включая ожи­даемые осадки, «кустовой эффект» и проч.

«Безопасная несущая способность» и «допустимая нагрузка на сваю» предполагают обобщение результатов, получаемых в различ­ных точках площадки, однако процедура перехода от частных значе­ний к общенным в большинстве зарубежных норм четко не регла­ментирована. «Коэффициент запаса» чаще всего принимается без статистических расчетов в виде стабильного значения (обычно в ин­тервале 2...3).

Иногда термин «несущая способность свай» употребляется как термин свободного пользования, отражающий сопротивляемость сваи, как в конкретной точке площадки, так и обобщенно в пределах всей площадки (или ее части).

В федеральных нормах России переход от частных зна­чений к обобщенным трактуется более четко, при этом принята сле­дующая терминология:

-    «частное значение предельного сопротивления сваи» — со­противление сваи в конкретной точке площадки, т.е. наибольшая нагрузка, которую способна выдержать свая в этой точке.

-    «нормативное значение предельного сопротивления сваи» - обобщенное (среднее) значение сопротивлений свай в пределах площадки или ее части, без введения «запасов», компенсирующих «разброс» значений пределах этой площадки, определяемое по формуле

-  «несущая способность сваи» обобщенное значение сопро­тивлений свай, содержащее «запас прочности», учитывающий фак­тический «разброс» значений определяется как результат де­ления нормативного значения а коэффициент надежности по грунту.

При проектировании свайного фундамента (при выборе длин и числа свай) вводится дополнительный снижающий коэффициент надежности, т.е. используется не несущая способность,  уменьшенная величина, которая в ранее действовавших нормах

именовалась «расчетной нагрузкой, допускаемой на сваю» и обозна­чалась. Эта нагрузка примерно соответствует упомянутому выше понятию «допустимой нагрузки» в зарубежных нор­мах. Следует лишь учесть, что несущая способность и деформируе­мость основания в отечественных нормах рассматриваются раздель­но (расчеты по I и II группам предельных состояний).