8.9. Для проверки монолитности буронабивных свай и прочности бетона выбуривают из ствола свай керны и испытывают их из расчета: одно контрольное бурение на 250 м свай, но не менее одного на объект. Данные этих испытаний предъявляют производителям работ при сдаче объекта. Контрольные скважины пробуривают ниже основания сваи на 0,5 м. При выбуривании керна следует обращать особое внимание на режим бурения. Быстрое погружение (провал) бурового инструмента свидетельствует о наличии прослойки шлама, образовавшегося в результате нарушения режима бетонирования. Процесс бурения фиксируют в буровом журнале, составляя колонку скважины. При выбуривании керна отбирают образцы через каждые 3 м по высоте (по 3 образца стандартной высоты). При этом обязателен отбор образцов в зоне контакта коренных пород.
Керны из свай выбуривают в возрасте бетона не менее 28 суток с использованием коронок диаметром более 110 мм после устройства ростверка.
8.10. Контрольное бурение свай (п. 8.9), а также специальное бурение с помощью перфораторов используют для определения удельного водопоглощения бетона свай (см. приложение 4).
8.11. Данные испытаний, проведенных в соответствии с требованиями настоящих «Методических рекомендаций», служат основанием для установления качества свайного сооружения.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Методика определения коэффициента динамической вязкости глинистых грунтов
I. Метод длительных сдвигов
1. Глинистые грунты испытывают на сдвиговых приборах конструкции Маслова-Лурье с использованием, в отличие от обычного, зазора увеличенных размеров (по 2 - 3 см) между подвижной и неподвижной обоймами.
2. Перед заправкой в прибор на сдвиг для предотвращения подсыхания образца грунта в период длительного сдвига на него надевают резиновую цилиндрическую оболочку (рис. 1). Чтобы исключить раздавливание образца грунта вертикальной нагрузкой, поверх резиновой оболочки на образец надевают пакет металлических колец (толщиной 1,5 мм) с некоторым зазором между кольцами с целью обеспечить возможность деформации образца при сдвиге (см. рис. 1).
Рис. 1. Подготовка образца при испытании по методу длительного сдвига:
1 - обоймы нижняя и верхняя; 2 - металлическое кольцо; 3 - резиновая оболочка
Рис. 2. График относительной деформации во времени при длительном сдвиге
3. Каждую серию опытов на длительный сдвиг (3 образца) проводят при постоянной величине вертикальной нагрузки Р. На образцы прикладывают ступенями сдвигающую нагрузку Т. Каждую ступень сдвигающей нагрузки выдерживают до тех пор, пока скорость ползучести во времени не окажется постоянной (рис. 2). В случае, если скорость ползучести снижается до нуля (деформация затухает и прекращается совсем), прикладывают, как и в предыдущем варианте, следующую ступень нагрузки.
4. По результатам испытаний образцов глинистого грунта на длительный сдвиг при различных значениях вертикальной нагрузки строят графическую зависимость скорости ползучести υ от величины касательного напряжения τ.
5. Исходя из зависимости υ = f(τ) определяют величину коэффициента динамической вязкости η; при этом используют зависимости:
а) Бингама-Шведова для скрытопластичных грунтов
(1)
где τ - действующее касательное напряжение;
τlim - порог ползучести;
d - величина зазора между обоймами (см. рис. 1);
б) Ньютона для пластичных глинистых грунтов
(2)
6. При проведении испытаний глинистых грунтов на длительный сдвиг необходимо обеспечивать постоянный температурно-влажностный режим в помещении и исключать влияние динамических нагрузок (вибрации, сотрясений, ударов) на результаты исследований.
II. Метод «шарика»
1. Метод основан на наблюдении за скоростью погружения стального шарика в глинистый грунт. Прибор для испытания (рис. 3) состоит из металлической станины и кронштейна, во втулках которого свободно передвигается в вертикальном направлении шток. Нижний конец штока заканчивается иглой и шариком диаметром от 0,5 до 1,5 см. На верхнем торце штока закреплена нагрузочная площадка. Вертикальные перемещения штока с шариком фиксирует индикатор.
2. При достижении шариком постоянной во времени скорости погружения в грунте определяют коэффициент динамической вязкости по зависимости Стокса:
(3)
где d - диаметр шарика, см;
υ - скорость погружения шарика, см/с;
γг - плотность грунта, г/см3;
γш - фиктивная плотность шарика, г/см3.
Рис. 3. Прибор для испытания методом «шарика»:
1 - образец; 2 - кольцо; 3 - шарик; 4 - шток; 5 - нагрузка; 6 - нагрузочная площадка; 7 - станина
Плотность шарика с учетом приложенного груза определяют по формуле
(4)
где Ргр - масса приложенного груза, г;
υш - объем шарика, см3.
III. Усовершенствованный метод «шарика»
1. Коэффициент вязкости глинистых грунтов по методу «шарика» определяют с помощью пенетрационного прибора, в котором нагрузка на стальной шарик передается через динамометр (рис. 4).
2. Предварительно подготовленный образец грунта (с нарушенной или ненарушенной структурой) устанавливают на площадку прибора, жестко соединенную с упругим элементом динамометра. По индикатору динамометра фиксируют начальный отсчет Ро в единицах деформации упругого элемента динамометра.
В установленный образец грунта с помощью нагрузочного винта вдавливают стальной шарик строго на половину его диаметра. При этом глубина вдавливания фиксируется индикатором смещения шарика. По окончании начального вдавливания снимается отсчет Рвдавл по индикатору динамометра.
Дальше наблюдают за изменением усилия, действующего на шарик (реакция упругого элемента), во времени от величины Рвдалв до момента полной стабилизации его. По динамометру определяют усилие на шарик (Рlim 0), при котором скорость его погружения равна нулю.
3. По данным наблюдений строят график изменения усилия, действующего на шарик, во времени (рис. 5).
Рис. 4. Схема прибора релаксационного типа:
1 - ворот; 2 - нагрузочный винт; 3 - втулка; 4 - верхнее основание; 5 - шарнирная опора штока; 6 - рычажок; 7 - шток с шариком; 8 - крышка эксикатора; 9 - уплотнитель; 10 - корпус эксикатора; 11 - индикатор смещения шарика; 12 - динамометр ДОСМ-0,1; 13 - стойка; 14 - нижнее основание; 15 - виброизолирующее основание; 16 - площадка для установки образца; 17 - вода; 18 - диск с отверстиями; 19 - металлическое кольцо; 20 - образец грунта; 21 - сальник
Рис. 5. Изменение усилия, действующего на шарик, во времени
Рис. 6. Зависимость скорости погружения шарового штампа от величины суммарной нагрузки при различной влажности грунта
4. На различных участках полученного графика определяют скорость изменения усилия , которая в то же время является скоростью смещения шарика в грунте, так как изменение усилия DР прямо пропорционально линейной деформации упругого элемента динамометра Dλ. Число вышеуказанных определений должно быть не менее 10.
5. Величина λ не должна превышать 0,001 - 0,002 мм. При этом условии можно рассматривать процесс изменения усилия, действующего на шарик, в данном интервале, как процесс смещения шарика в грунте с постоянной скоростью при действии на него постоянной нагрузки, равной .
6. Величину эффективных коэффициентов вязкости испытуемого глинистого грунта η определяют по формуле Стокса:
(5)
7. Фиктивную плотность шарика γш находят по формуле
(6)
где q - цена деления индикатора динамометра, г;
υш - объем шарика, см3.
Примечание. Цену деления индикатора динамометра определяют по тарировочному графику.
Рис. 7. Зависимость скорости погружения шарового штампа от уровня нагрузки при различной влажности грунта
Рис. 8. Зависимость скорости погружения шарового штампа от величины коэффициента запаса Кзап.
Рис. 9. Зависимость коэффициента вязкости η от уровня нагрузки μ
Рис. 10. Зависимость коэффициента вязкости от величины коэффициенты запаса Кзап
8. На основании произведенных расчетов строят графики:
зависимости скорости погружения шарового штампа от величины суммарной нагрузки на него при различной влажности грунта υ = f (Р) (рис. 6);
то же, от уровня нагрузки (рис. 7):
то же, от величины коэффициента запаса (рис. 8);
зависимости коэффициента вязкости η от уровня нагрузки μ (рис. 9);
зависимости коэффициента вязкости от коэффициента запаса Кзап (рис. 10).
Приложение 2
Методика определения жесткого структурного сцепления глинистого грунта
1. Величина структурного сцепления глинистого грунта обусловлена такими природными факторами, как, например, цементация, кристаллизация и т.п., а также и другими видами действующих в грунте внутренних связей необратимого характера. Эта величина может быть установлена на сдвиговых приборах обычной конструкции.
С этой целью проводят опыты на сдвиг по методу «повторных сдвигов» на одном и том же образце или по методу «сдвига плашек».
2. Метод «повторных сдвигов» заключается в оценке сопротивляемости сдвигу глинистого грунта по результатам нескольких опытов со сдвигом одного образца по одной и той же поверхности скольжения. Величину структурного сцепления определяют по разности величин общего сцепления, полученных при первом и последнем сдвигах:
Сс = СwI - СwIII. (1)
3. При определении структурного сцепления глинистого грунта по методу «сдвига плашек» проводят однократный опыт со сдвигом образца ненарушенной структуры и опыт со сдвигом двух половин («плашек») специально разрезанного образца. По разности полученных при этом величин сцепления определяют величину структурного сцепления:
Сс = Смон - Спл, (2)
где Смон - сцепление грунта в монолите;
Спл - сцепление грунта при опыте с плашками.
4. В опытах при методе «сдвига плашек» не допускается предварительное смачивание контактной поверхности плашек, так как результаты опытов в этом случае искажаются.
Приложение 3
Методика испытания бетонных кернов х)
х) Заимствовано из «Временных технических условий на производство и приемку работ по устройству буро-бетонных свай на площадках Камского автомобильного комплекса» (г. Набережные Челны). М., 1972.
Прочность бетона при сжатии определяют раздавливанием кернов на прессе. Так как торцы кернов после бурения имеют неровную поверхность, перед испытанием их необходимо выровнять. С этой целью торцы кернов обрезают на станке или подливают на них цементный раствор состава 1:3.
Испытание на сжатие таких кернов производится аналогично испытаниям бетонных образцов (кубов). Испытание на сжатие происходит при наличии трения между торцами кернов и плитами пресса. Можно испытывать керны и с невыровненными торцами, передавая давление от плит пресса на торцы кернов через песчаные подушки. В этом случае трение между плитами и торцами отсутствует. Это сказывается на величине разрушающей нагрузки. Кроме того, длина кернов различна, что также влияет на результаты испытаний.
Результаты испытаний кернов на сжатие приводят к прочности бетона в цилиндрическом образце:
1. Для кернов с невыровненными торцами
где Rц - предел прочности образца-цилиндра;
Рразр - разрушающая нагрузка, кгс;
S - площадь керна, см2,
- коэффициент, учитывающий отношение длины керна к его диаметру
Переход от прочности образцов-цилиндров к прочности образцов-кубов производят по формуле
Rкуб = 1,2 Rц (по ГОСТ 4800-59),
где Rкуб - предел прочности образца-куба.
2. При испытании кернов через песчаную подушку
где
Rкуб = 1,2Rц (по ГОСТ 4800-59).
Переходный коэффициент можно определять по графику, на котором по оси абсцисс откладывают отношения длины керна к его диаметру, а по оси ординат - коэффициент Ко. Верхняя кривая построена по результатам испытания кернов с предварительным выравниванием торцов цементным раствором, нижняя кривая - по результатам испытания кернов через песчаную подушку. Прочность бетона в образцах-кубах получают произведением найденного коэффициента на частное от деления величины разрушающей нагрузки на площадь керна.
Приложение 4
Методика определения удельного водопоглощения бетонной кладкой х)
х) Заимствовано из «Временных технических условий на производство и приемку работ по устройству буро-бетонных свай на площадках Камского автомобильного комплекса» (г. Набережные Челны). М., 1972.
1. Удельное водопоглощение определяют в соответствии с требованиями ВСН 009-67 для выявления в бетонной конструкции нарушений сплошности (каверн, трещин и т.п.), а также при необходимости восстановления ее сплошности с помощью цементации согласно и ТУ МСЭС 46-58.
2. Для определения удельного водопоглощения в скважину, пробуренную для отбора кернов, или в специальные скважины, пробуренные с помощью перфораторов или станков колонкового бурения (в зависимости от требуемой глубины скважины) под давлением подают воду. Перед этим скважины тщательно очищают ершом и промывают для удаления шлама. Удельное водопоглощение определяют по следующему выражению:
где γ - удельное водопоглощение, л/мин;
Q - общий расход воды за время t, л;
H - показания манометра, ати;
h - высота столба воды, от оси манометра до середины опробуемого интервала скважины, м;
l - глубина опробуемого интервала скважины, м;
t - время, мин, после стабилизации расхода воды, в течение которого поддерживается давление на заданном уровне (не менее 30 мин).
