Проведение испытаний винтовых свай

Для того чтобы провести испытания винтовых свай и анкеров продолжительное время, применялась установка сборно-разборной конструкции, которая была направлена на сжимающую и выдергивающую нагрузки величиной 50 тс. Следует сказать, что ригели установки рассчитаны на восприятие нагрузки в 100 тс.

Конструкция установки предусматривает возможность проведения нескольких испытаний винтовых свай, а именно не меньше трех-четырех на опытной площадке.

Именно поэтому установка была сделана сборно-разборной для многократного монтажа и демонтажа, а также возможности перевозки.

Испытание винтовых свай нужно было проводить вертикально приложенной статической и циклической нагрузкой на сжатие и выдергивание.

Главной целью испытаний винтовых свай, конечно же, являлось определение их несущей способности исходя из размеров свай, характера погружения и от типа почвы. Параллельно также изучались изменения грунта под воздействием возрастающей ступенями статической нагрузки.

Для того чтобы иметь представление о несущей способности сваи нужно определить предельное сопротивление грунта действию сжимающей или выдергивающей нагрузки

Также во время испытаний происходит проверка работы винтовой лопасти при различных параметрах.

Осуществление загрузки свай происходит за счет специальной установки, о которой говорилось выше при помощи 100-тонного гидравлического домкрата.

В процессе каждого из опытов постоянное давление обеспечивалось благодаря подкачке масла в домкрат. Манометр фиксировал гидравлическое давление, передающееся на сваю.

Пересчет нагрузки в тоннах, в зависимости от величины гидравлического давления, производился по переходной таблице для установленного гидравлического домкрата. Наблюдения за вертикальными деформациями грунта при испытании свай велись с помощью прогибомеров Максимова, установленных на реперных установках.

Для обеспечения центрального приложения нагрузки завинчивание испытуемых свай производилось в строго вертикальном положении. Кроме того, при испытании свай на сжимающую нагрузку необходимая сносность сваи и домкрата достигалась с помощью регулировочных винтов специального патрона, надеваемого на «голову» сваи. Испытание одной и той же сваи производилось, как правило, на два вида приложения нагрузок — на сжатие и на выдергивание.

Методика испытаний винтовых свай

a) Испытания свай на сжатие.

После завершения монтажа установки, а также проверки измерительных приборов на винтовую сваю передавалась первая ступень нагрузки = 1/8- 1/10 ( предельной максимальной нагрузки), что предварительно было определено расчетом исходя из размеров сваи, а также учитывая сопротивление грунта.

По ходу испытаний были проведены наблюдения за осадкой сваи заданной ступени нагрузки, благодаря взятию отсчетов по приборам каждые 15 минут и записи их в специальный полевой журнал, чтобы добиться стабилизации осадки.

Величиной стабилизации считалась осадка винтовой сваи не более 0.1 мм для глинистых грунтов в течение 2-х часов, для песчаных грунтов в течение 30 минут и для крупнообломочных грунтов в течение 15 минут.

На каждую из последующих ступеней переход производился только после стабилизации осадки винтовой сваи от предыдущей ступени загрузки.

На винтовую сваю нагрузка была доведена до предельной величины, при увеличении которой осадка существенно возрастала.

Приняв во внимание условия эксплуатации винтовых свай, а также их применяемость в различных типах конструкций, также были проведены и циклические испытания винтовых свай, направленные на сжатие многократно повторяющейся постоянной нагрузкой, которая составляла 80-90 % от предельной нагрузки.

Время, затрачиваемое на каждый цикл загружения, а также разгружения было одинаковым. Осадка винтовой сваи считалась стабилизировавшейся только в том случае, если она не изменялась в течение 3-х циклов загружения. Следует сказать, что количество циклов загружения до стабилизировавшегося эффекта напрямую зависело от типа грунта.

б) Испытания свай на выдергивание.

Главными целями испытаний винтовых свай на выдергивающую нагрузку являются:

• Определить степень несущей способности винтовых свай исходя из их размеров, а также учитывая тип грунта.
• Выявить характер деформации грунта при заложении лопасти выше, а также ниже критической глубины.

Следует сказать, что под критической глубиной подразумевается глубина погружения винтовой сваи, выше которой при предельной выдергивающей нагрузке на лопасть происходит выпирание грунта на поверхность, а ниже — его прорезание.

До того, как происходит прорезание в прилегающем к лопасти грунте, возникает состояние предельного равновесия, которое достигается без значительных деформаций и без появления трещин в грунте. В зависимости от глубины завинчивания и диаметра лопасти введены понятия сваи (анкера) мелкого и глубокого заложения. При ג< 6 и соответственно (3 < ג — 4) — к категории глубокого заложения.

С 1988 г фундаменты и закрепления ЛЭП из винтовых свай и анкеров рассчитываются по типовому проекту серии 3.407.9-158 «Унифицированные конструкции для закрепления опор ВЛ и ОРУРУ подстанций. Выпуск 0-2. Материалы для подбора винтовых свай и анкеров». Данный типовой проект введен в действие Минэнерго СССР протокол № 27 от 28.08.88 г. За основу расчета свай глубокого заложения принята формула (15) СНиП 2,02.03-85.

Во время проведения испытаний на выдергивание, нагрузка прикладывалась ступенями =

1/8-1/10 предельной нагрузки, предварительно подсчитанной с использованием опытных данных физико-механических свойств грунтов.

Каждая ступень нагрузки выдерживалась до стабилизации выхода сваи. За величину стабилизации принималось перемещение сваи не более 0.1 мм за 30 минут наблюдения. Отсчеты по прогибомерам, регистрирующим нагрузку и перемещение сваи, регистрировались через каждые 10 минут и записывались в полевой журнал. Одновременно велись наблюдения за деформацией грунта на поверхности, окружающей сваю. Переход на каждую последующую ступень производился после стабилизации перемещения сваи от каждой ступени нагрузки. Нагрузка на сваю доводилась до максимальной (критической) величины, соответствующей началу прорезания грунта лопастью.

Кроме статических испытаний сваи на выдергивание проводились и циклические испытания. Из графика испытания сваи можно выделить два этапа.

В глинистых и гравийно-галечных грунтах при приложении выдергивающей нагрузки наблюдаются два вида работы винтовых лопастей в зависимости от так называемой критической глубины погружения.

Первый этап — когда наблюдается прямая пропорциональность выхода сваи от выдергивающего усилия ∆=f(Р) — линия, близкая к прямой.

Второй этап — характеризуется нарушением прямой пропорциональности зависимости ∆=f(Р) и возрастанием выдергивающего усилия до максимального (критического) значения.