Инвентарная свая-зонд

/00 5 Е ОМИТЕТ ОТКРЫТ ГОСУДАРСТВЕННЬПО ИЗОБРЕТЕНИЯПРИ ГКНТ СССР Е ИЗОБРЕТЕ ПИ ЬСТВУ(71) Северный филиал Всесоюзного научноисследовательского проектно-изыскательского и конструкторско-технологического института оснований и подземных сооружений им. Н.М.Герсеванова(56) ГОСТ 24546 - 81. Сваи, Методы полевых испытаний в вечномерзлых грунтах; С.З - 4,Авторское свидетельство СССР М 1006603, кл. Е 02 О 1/00, 1989.(57) Изобретение относится к инженерно-геологическим изысканиям, и в частности к устройствам для определения несущей способности свай. Целью изобретения являетлас ф-л ОЬ 3 К АВТОРСКОМУ СВ.,Ж,1649 ся сокращение трудоемкости и повышение информативности испытаний. Инвентарная свая-зонд включает подвижный ствол 1, снабженный аутригером 11 с винтами 12 для опоры в грунт, оболочку, состоящую из подвижных секций 6 - 8, соединенных с воэможностью вертикальных перемещений, причем верхняя секция 6 оборудована траверсой 5, и измерительные приборы. Между стволом 1 и траверсой 5 установлен гидродомкрат 3, а наконечник 2 ствола 1 выполнен из двух соосных частей. Испытания заключаются в одновременном нагружении оболочки и ствола 1 возрастающими ступенями противоположно направленной нагрузки с помощью гидродомкрата 3 и измерении величин нагрузки манометром 14, а величин перемещений оболочки и ствопомощью измерителей 15 и 17. 1 э.п,ы,5 ил.5 10 25 30 35 40 45 50 Изобретение относится к инженерногеологическим изысканиям, в частности дляопределения несущей способности свайпри проектировании свайных фундаментовсооружений (преимущественно на вечномерзлых основаниях).Цель изобретения - сокращение трудоемкости и повышение информативности испытаний за счет упрощения конструкцииупорной системы и послойной дифференциации измерений.На фиг,1 изображена инвентарная сваязонд, поперечный разрез; на фиг.2 - фиг.5 -графики, зависимости перемещений стволаи оболочек от нагрузки.Инвентарная свая-зонд содержит ствол1 с наконечником 2, на верхнем торце ствола 1 установлен цилиндр гидродомкрата 3,поршень 4 которого упирается в траверсу 5.Ствол 1 содержит оболочку, состоящую изподвижно соединенных секций (муфт) 6-8,Верхняя секция(муфта) 6 соединена с траверсой 5,Соприкасающиеся между собой и с наконечником торцы секций выполнены так,что внутренний кольцевой выступ нижнейвходит в кольцевую проточку верхней, Аналогично выполнено и сопряжение с наконечником 2, Высота выступов и проточекназначается не меньше, чем возможныевзаимные перемещения соприкасающихсяэлементов,Секции между собой и с наконечникомсоединяют связями 9, ограничивающимивзаимные вертикальные перемещения величиной, большей предельной деформациисдвига грунта относительно муфты, равнойЛгЬ 225 мм для талых грунтов иЛ 210 мм для мерзлых).На ствол 1 выше поверхности упоров 10устанавливают и закрепляют аутригер 11 свинтами 12 так, чтобы зазор Л 1 междувинтами и упорами 10 превышал предельную величину погружения сваи-зонда (дляталых грунтов Л 140 мм, для мерзлыхЛ 125 мм),Давление в гидродомкрате создаетсямаслостанцией 13 и измеряется манометром 14 в соответствии с показаниями которого определяют и задают испытательнуюнагрузку.Для измерения перемещений муфт (секций) 6 - 8 и наконечника 2 во время испытаний около сваи оборудуют реперную. систему, снабженную измерителями 15 перемещений, подвижные части которых устанавливают на кронштейны 16, укрепленныена верхней секции 6 оболочки, а выход поршня определяют с помощью измерителей 17 перемещений, размещенных между кронштейнами 18 и 19, укрепленными соот, ветственно на корпусе гидродомкрата 3 и траверсе 5. Для удобства монтажа и составления инвентарных свай различной длины ствол 1 сваи-зонда делают составным из участков, по высоте соответствующих высоте секций оболочки. Эти участки жестко скрепляют между собой, например, резьбовым соединением 20,Для обеспечения соосности перемещений ствола 1 и секций 6-8 последние оборудуются скользящими по стволу 1 диафрагмами 21, которые одновременно служат креплениями и упорами для связей 9. Наконечник 2 выполнен иэ двух соосных частей; центральной 22 и окружающей 23, соединенных между собой, например, спе 20 циальной выдвижной шпонкой 24, утопленной одним концом в паз центральной части 22 наконечника, а другим концом шарнирно соединенной с окружающей частью 23 наконечника 2 и связью 9,Инвентарная свая-зонд работает следующим образом,Рабочий процесс испытания сваей-зондом осуществляют следующим образом. Собирают сваю-зонд заданной длины из инвентарных элементов: наконечника 2, секций ствола 1 и секций 6-8 оболочки, С помощью связей 9 устанавливают определенный заранее зазор Л 2 и фиксируют величину зазора в журнале испытаний,Муфты 6 - 8 и наконечник 2 сближают до упора (фиг.1).Аутригер 11 без винтов 12 перемещают по стволу 1 до упора в верхнюю диафрагму 21 секции 6 и в этом положении закрепляют на стволе 1.2 этом состоянии сваю-зонд погружают в грунт до заданного уровня, После погружения и выстойки, необходимой для установления сил сцепления или смерзания, на верхний торец ствола 1 устанавливают домкрат и с помощью маслостанции 13 приводят его поршень 4 в соприкосновение с траверсой 5 без усилия. На сваю-зонд устанавливают измерители 15 и 17 перемещений, Аутригер 11 поднимают по стволу 1 вверх и закрепляют на нем. После этого укладывают на грунт упоры 10 и с помощью винтов 12 создают между ними и упорами 10 зазор Й, приводя таким образом сваю- зонд в исходное положение (фиг.1).С помощью гидродомкрата 3 и маслостанции 13 приступают к одновременному нагружению секций 6-8 и ствола 1 разнонаправленной ступенчато возрастающей нагрузкой Р. Величину нагрузки устанавли 1 б 49044вают по показаниям манометра 14, а перемещения оболочек и выход поршня - с помощью соответствующих измерителей 15 и17, Последовательность изменения нагрузки устанавливается, методикой испытаний 5(например, установленной в нормативах),На первых ступенях нагрузка одинаковой величины передается на наконечник 2 иверхнюю секцию б оболочки, Наконечник 2вдавливают в грунт, в результате чего секция 6 в момент превышения нагрузкой силсцепления ее с грунтом начинает перемещаться вверх. При перемещении секции бна допустимую величину Л 2 часть нагрузки передается на нижележащую секцию 7 15через связи 9 и диафрагму 21, Дальнейшееповышение нагрузки вызовет включение виспытание нижней секции 8. При достижении наконечником 2 ствола 1 предельноивеличины погружения сваи-зонда винты 12 20аутригера 11 соприкасаются с упорами 10,Если к этому моменту перемещение нижнейсекции 8 еще не достигло допустимой величины Л 2, то нагрузку продолжают увеличивать, при этом винты 12 аутригера 11 25выполняют роль анкеров. В том случае, когда нижняя секция 8 достигла предельногоперемещения Л 2, а винты 12 аутригера11 еще не коснулись упоров 10, то винты 12опускают до упоров 10 и увеличением на- З 0груэки доводят перемещение нижней секции до величины, равной Л 1+й+Лэ(фиг.1), При этом связь 9 поднимается и освобождает .шпонку 24, котораявыходит из паза центральной части 22 наконечника 2, не препятствуя более перемещению наконечника 2 относительноокружающей части 23 наконечника. Послеэтого давление в гидродомкрате снижаютдо величины, соответствующей нагрузке Рс, 40определяемой следующим условиемРнАсгде Рн - испытательная нагрузка, прикоторой перемещение нижней секции б достигло Л 2;Ан - площадь сечения наконечника 2;Ас - площадь сечения центральной части 22 наконечника 2 (фиг.2).Затем винты 12 аутригера 11 поднимают над упором 10 на высоту Л 1 и продолжают испытания, ступенчато увеличиваянагрузку Р на центральную часть 22 наконечника 2 до тех пор, пока винты 12 аутригера 11 не коснутся упоров 10,Методика обработки данных иллюстрируется фиг.2, где приведен график изменения нагрузок на оболочку и наконечник 2;фиг.З, где изображен график перемещений 51;, секции, измеренных измерителем 15; фиг,4 и фиг.5, где приведены графики перемещения 515-51 т наконечника 2, опоеделенные с помощью измерителей 15 и 17, при этом фиг,4 иллюстоирует случай, когда предельная нагрузка на наконечник 2 больше предельной нагрузки на всю оболочку, а фиг.5 - обратную связь,В соответствии с конструкцией сваи- зонда каждая последующая ступень начинает перемещаться в тот момент, когда перемещения Япредыдущей достигнут величины Л 2 .Согласно этому, на графике перемещений секций оболочки выделяются )-е участки графиков, характеризующие перемещения соответствующих -х секций от нагрузок.Р =- РИ),где Р - нагрузка на -й ступени;Рннагрузка на ступени, соответствующей началу)-го участка,Каждый )-й у асток рассматривае-ся в своей системе координатц - (515 - -1) Лз ,При анализе графика (фиг,4) учитывается, что на участке, где перемещение верхней секции б меньше ) Л 2 + Лз нагрузка Р; передается на весь наконечник 2 и при вычислении характеристики грунта ее следует отнести ко всей его площади А н В процессе дальнейших испытаний нагрузка Р передается только на центральную часть 22 наконечника 2 и ее следует соосность с его площадью Ас.Анализ графиа (фиг,5) производят исходя из передачи нагрузки Р 1 на весь наконечник 2,0 поеделение значений предельных нагрузок на наконечник и оболочку, а также предельных сопротивлений грунта осуществляют по принятой для конкретных испьтаний методике на основе анализа характера развития величины перемещений элементов сваи-зонда, иллюстрируемого графиками, изображенными на фиг 2-фиг,5. Доказательством достижения первой части цели - снижения грудоемкости служит то, что, благодаря распределению усилий от гидродомкрата внутри сваи-зонда между оболочкой и наконечником, усилие на упорную систему резко снижается, что приводит к ее упрощению и облегчению - вместо гоомоздкой упорной системы используется простейший грунтовый упор.Доказательством достижения второй части цели - повышения информативности - является более дифференцированное определение прочностных свойств грунта благо1649044 9 ЪГга АЪн- Зб ФиГ 5 оставитель С.Ильинехред М.Моргентал Корректор О.Кравцова А. Реви ед Тираж 401 Подписное Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035,Москва,Ж, Раушская наб 4/5роиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужород, ул,Га даря применению секционной оболочки с любым необходимым числом секций,формула изобретения 1, Инвентарная свая-зонд, включающая оболочку. состоящую из подвижно соединенных секций, подвижный ствол с наконечником, гидродомкрат и измерительные приборы, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью сокращения трудоемкости и повышения информативности испытаний, ствол снабжен аутригером с винтами для опоры в грунт, а секции оболочки соединены связями с возможностью последовательного вертикального перемещения, при этом верхняя секция оборудована соединенной с 5 ней траверсой, а гидродомкрат установленмежду стволом сваи и траверсой,2. Свая-зонд по п.1, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что наконечник выполнен составным из 10 двух соосных частей, имеющих пазы, в которых размещены шарнирные связи,