Величина погружения сваи при ударе (забивке) носит название отказ.
При погружении свай через песчаные грунты величина отказа с глубиной резко уменьшается
и в некоторых случаях может достигнуть нуля.
Схема взаимодействия ствола сваи и песчаного грунта в
момент забивки.
В данном случае под острием сваи образуется переуплотненное ядро, а вдоль ствола
сваи за счет отжатия (миграции) воды возникает «сухое» трение (см. схему).
Отток воды от источника колебаний в песчаных грунтах связан с хорошей фильтрующей
способностью песков. В результате свая перестает погружаться, отказ сваи становится
равным нулю.
Для увеличения отказа сваи необходимо предоставить отдых, т.е. остановить забивку
на 3…5 дней. За это время в околосвайном пространстве восстанавливается поровое
давление, грунтовая вода снова подходит к стволу сваи, трение снижается. В результате
сваю можно снова добивать до проектной отметки погружения, т.к. отказ увеличивается
относительно первоначальной величины, полученной до отдыха.
Такой же эффект может быть получен при добавлении воды в околосвайное пространство
во время забивки.
При погружении свай через водонасыщенные глинистые грунты величина отказа с увеличением
глубины забивки может увеличиваться, и свая «проваливается» в водонасыщенное основание.
Это явление обусловлено тем, что колебательный контур ствола сваи создаёт избыточное
поровое давление, и в глинистом грунте вдоль ствола сваи формируются плёнки воды,
существенно снижающие трение.
Схема взаимодействия ствола сваи и глинистого грунта в
момент забивки.
В результате при забивке в глинистых грунтах величина отказа (е) с глубиной или
становится постоянной, или увеличивается.
После отдыха в течение 3…6 недель (снятие динамических воздействий), поровое
давление постепенно снижается и трение вдоль ствола сваи восстанавливается, величина
отказа уменьшается. Это явление получило название «засасывание сваи».
Отказ (е) сваи во время забивки получил название «ложный».
Отказ (е) сваи после отдыха – «истинный».
Получение истинного отказа сваи в глинистых грунтах приводит к увеличению её
несущей способности. Исследования в этом направлении были проведены Новожиловым
(ПГУПС), который показал (см. график), что увеличение несущей способности сваи в
глинистых грунтах за время отдыха (Т) происходит в общем виде по экспоненциальной
зависимости.
Графическая (экспериментальная) зависимость увеличения
несущей способности сваи со временем в глинистых грунтах.
- Рнач – начальная несущая способность сваи в момент забивки;
- Рmax – максимальная несущая способность сваи;
- Т = (3…6) недель – период относительно быстрого возрастания несущей способности
сваи;
- t1, t2 – время испытания сваи;
- Р1, Р2 – несущая способность сваи, соответственно
в момент времени t1 и t2.
Определив по испытаниям (смотри далее) значения Р1, Р2,
представляется возможность вычислить максимальную несущую способность сваи Рmax,
используя следующую эмпирическую зависимость:
,
где m – коэффициент, учитывающий скорость засасывания сваи в различных связных
грунтах.
В качестве примера приведём данные по увеличению несущей способности забивной
сваи в глинистых грунтах после шестинедельного недельного отдыха:
- В супесях – в 1,1…1,2 раза.
- В суглинках – в 1,3…1,5 раз.
- В глинах – в 1,7…6 раз.
Таким образом, для глин увеличение несущей способности от эффекта «засасывания»
достаточно существенно и потому должно учитываться в проектном решении.