Испытания свай статической и динамической нагрузками - AUGUST-DOM.RU

Испытания свай статической и динамической нагрузками

Методика испытаний свай

Основным способом строительства оснований сооружений на поверхностях со слабыми несущими свойствами являются свайные конструкции. Они обеспечивают необходимый уровень устойчивости построек, значительно снижая вероятность их разрушения и возможность возникновения подвижек.

При строительстве обязательно проводится испытание свай. Его целью является определение соответствия используемых материалов расчетам инженеров. Способность выбранного вида свай переносить требуемые динамические и статические нагрузки определяет возможность их применения.

Виды испытаний, их нормирование и назначение

В строительстве при возведении фундаментов применяются опоры, отличающиеся как длиной, так и диаметром. Инженеры в проектах из расчета уровня максимально возможного нагружения определяют требуемые параметры свай. Они должны обеспечивать надежность возводимого сооружения.

Испытание свай призвано подтверждать точные пределы их прочности. Если они превышают расчетные показатели, то становится возможным уменьшение габаритов, и, как следствие, финансовых расходов.

Исследования проводятся по нескольким методикам:

  • теоретические математические выкладки по регламентированным правилам;
  • статические и динамические испытания.

Последний пункт называют иначе испытанием грунтов. Конкретный способ выбирается исходя из вида почв непосредственно на строительном объекте.

Все проверочные мероприятия подчиняются нормативным документам, представленным в таблице.

Вид документа Номер Название
ГОСТы 25358-2012 Грунты. Метод
полевого определения температуры
5686-94 (2012) Грунты. Методики испытаний сваями
30672-99 Грунты. Полевые испытания. Общие положения
СНиПы 2.02.03-85 Свайные фундаменты
3.02.02-87 Основания, земляные сооружения, фундаменты

Перед испытательными работами составляются: проект, планы строительного участка и геологического разреза, техническое задание.

Динамические испытания позволят смоделировать поведение свай при нагрузке

Динамические испытания имеют своей целью:

  • выяснение неоднородности геологических структур на рабочей площадке, определения их несущих возможностей;
  • оценивание реальной прочности испытуемых опор, ее сравнения с проектными требованиями;
  • получение достоверных несущих характеристик вбитых свай после времени их выстаивания.

Подвергание статическим воздействиям позволяет выбрать длину и диаметр опор.

После проведения теоретических расчетов и практических исследований выбирается оптимальный размер для свай. Испытание прочности буронабивных свай имеет огромное значение для постройки нефтяных и береговых платформ, фундаментов мостов. Данные статических исследований более точные, поэтому они часто применяются во время постройки больших, сложных объектов.

Проведение динамических испытаний

Динамические испытания свай – наиболее дешевый и быстровыполнимый вид исследований, но уступающий своей точностью статическим.

Их проводят часто в одно время с математическими вычислениями нагрузки, которую смогут длительное время без деформации выдерживать опоры.

Все действия выполняются оборудованием для строительства фундаментов свайного типа (молотом).

Обычно мероприятия проводятся в 3 этапа:

  • до начала проектных работ над фундаментом свайного типа испытываются имеющиеся в распоряжении изделия, а параллельно определяется степень геологической неоднородности грунта на стройплощадке;
  • во время забивания оцениваются несущие (механические) качества опор, исследуются свойства почвенных слоев;
  • когда работы заканчиваются, тогда проводятся проверки несущих характеристик забитых и «отдохнувших» столбов.

Во время испытание свай под динамической нагрузкой фиксируют:

  • количество опусканий молота на 1 м внедрения в поверхность до проектной глубины;
  • показатель отказов после забивания до требуемой по проекту отметки;
  • время «отдыха»;
  • значение коэффициента засасывания, показывающего отношение величин отказов от одного удара при забивании и добивании.

На основе величины отказа сваи высчитывают несущую способность опоры

Измерение величины отказа (внедрения в грунт при одном ударе молота) производится отказомерами и является окончательным результатом испытаний. По этому параметру высчитывается несущая способность опоры.

Правильность полученных значений отказов определяется точностью учета массы сваи и наголовника, упругих смещений ее и грунта, массы молота, высоты подъема его ударной части. Следует следить за отсутствием повреждений на «голове» изделия. Удар молота должен быть по центру, с максимально возможной высоты.

Проведенные таким способом исследования могут показать как завышенные, так и заниженные показатели несущих свойств поверхности. Это связано со слоистым строением грунта, поэтому важное внимание уделяется проведению геологического обследования местности.

Работы с опорами должны выполняться одним и тем же молотом до и после «отдыха», при этом продолжительность зависит от типа грунта. После завершения забивки его период для песчаных почв составляет не менее 3 дней, а для глинистых – не менее 6. О том, как проходит динамическое испытание, смотрите в этом видео:

Технология статических испытаний

Статические испытания свай проводятся с применением к ним вдавливающих, горизонтальных, выдергивающих воздействий. Согласно законодательным нормам, забивные сваи испытываются лишь после окончания времени «отдыха», а буронабивные проверяются, когда бетон приобретет более чем 80 % своей максимальной прочности.

Определить несущие характеристики свай, технология позволяет моделированием процесса их работы на специальной площадке, условия на которой соответствуют наихудшим геологическим показателям объекта. Что приносит наиболее верный результат.

Испытуемую конструкцию нагружают поэтапно

Испытание свай действующей статической нагрузкой проводятся в таком порядке:

  • они осматриваются на наличие дефектов, одна эталонная – на прямолинейность, изношенность (допускаются отклонения от прямой до 10 мм в любой плоскости на протяжении всей длины);
  • определяется численность имеющихся изделий и места их забивки;
  • они забиваются в почву до проектного уровня, и в зависимости от ее состава опоры выстаиваются от 3 до 20 суток (пока восстановятся связи между структурами грунта);
  • испытуемую конструкцию ступенчато (поэтапно) нагружают, измеряя при этом величину осадки (время «отдыха» выдерживается обязательно);
  • при вечной мерзлоте это длится около 10 дней, а в талых почвах – примерно 2 суток.

При сухом типе местности на стройплощадке проводят испытания в специально увлажненном грунте. Замачивание выполняется по нормативам: минимум 24 часа на 1 м глубины. Подробнее о процессе смотрите в этом видео:

Вертикальные воздействия центруются по максимуму. Данные с приборов записываются в журнале при прохождении каждой ступени работ.

Гидравлический домкрат

Для испытания свай статической нагрузкой применяется следующие способы:

  • с помощью гидравлического домкрата с системой анкерных опор и балок;
  • применение грузовой платформы в роли домкратного упора, места укладки набора грузов;
  • применение натяжных лебедок;
  • комбинирование различных методов воздействия;
  • использование веса опоры (собственного).

У первой сваи должна быть высокая прочность, соответствующая необходимым характеристикам. Иначе потребуется усиление с помощью внешней обоймы. Все работы по данной технологии по нормативам допускается проводить только после достижения бетоном 75 % прочности.

Проведение исследования воздействия динамических и статических нагрузок на сваи позволяет вовремя отбраковать дефектные изделия. Что способствует возведению надежного сооружения, отвечающего требованиям всех строительных норм. Также это позволяет на местности детально исследовать геологические условия строительного участка, внося в проект необходимые изменения.

Испытание свай – динамические и статические способы

Еще задолго до начала строительства капитального сооружения производится целый комплекс мероприятий, обеспечивающих правильный выбор и дальнейшие расчеты конструктивных элементов, в частности, фундаментов. Испытание свай выполняется на этапе инженерных изысканий и контрольных проверок в период строительства. В процессе работ определяется несущая способность и возможные деформации, после чего данные сверяются с расчетными показателями, указанными в проектной документации. При необходимости, производится корректировка типа и габаритов свай, а также технологии их заглубления.

Общие положения

Полевые испытания свай проводятся до начала их массовой установки. Основным документом, регламентирующим порядок работы, является ГОСТ 5686-2012. На него ссылаются СНиП и СП, определяющие правильность расчетов и устройства свайных фундаментов.

Следует отметить, что данный государственный стандарт не охватывает грунтовые породы:

  • крупнообломочные, в составе которых содержится объемных включений более 40%;
  • набухающие либо засоленные, в случае требования их замачивания для проведения испытаний.

Рассматриваемый ГОСТ не имеет ничего общего с исследованиями, проводимыми в целях определения выносливости свай при возникновении сейсмических или нетипичных динамических нагрузок, появляющихся в процессе эксплуатации объекта.

Испытание грунта производится сваями:

  • натурными, не отличающимися от обычных по размеру, материалу и конструкции;
  • эталонными, представляющими собой составную оболочку из металла d=114мм, заглубляемую методом забивания;
  • зондами – в виде металлических свай d=127мм с заостренными наконечниками и муфтами трения.

Соответствующие СНиП и ГОСТ допускают динамические и статические варианты испытания грунтов сваями. В процессе проверки определяется неоднородность погружения свай, а также зависимость их подвижек от временных факторов и нагрузок. Площадки и число точек испытаний определяется проектом, учитывающим наиболее характерные места застраиваемой территории.

Техническим заданием на проведение испытательных работ является специально составленная программа полевых испытаний.

Особенности динамических испытаний

Под динамическими нагрузками понимают воздействие ударов или вибраций на забивную сваю. Такой метод дешевле и проще статического варианта испытания, но он не подходит для винтовых и буронабивных свай.

Следует отметить, что динамические испытания свай выполняют после их заглубления и «отдыха», продолжительность которого находится в зависимости от грунтовых условий и назначается программой полевых испытаний. При забивке, согласно СНиП, должно применяться то оборудование, которое предполагается использовать в основных работах. Исследования определяют показатели:

  • несущей способности – по отказу, принимаемому усреднено с учетом значений погружения сваи после одного удара или минутной вибрации;
  • однородности грунтовых слоев – по сопротивляемости заглублению;
  • возможности погружения на проектную глубину.

Итоги заносят в акт испытания свай динамической нагрузкой, а для установления стоимости работ составляется смета.

Особенности статических испытаний

Проверка производится с использованием вдавливающих или выдергивающих нагрузок, а также горизонтальных усилий. Как указано в СНиП, испытания забивных свай могут выполняться только после их «отдыха», а буронабивных или инъекционных – не ранее приобретения бетоном 80-процентной прочности.

В случае испытания свайной конструкции вдавливающими усилиями, воздействие на нее выполняют равномерно и безударно, но ступенчато. Данное условие касается как нагрузки, так разгрузки сваи. Все результаты фиксируются в соответствующем журнале.

Для контрольных испытаний забивных и буронабивных свай применяют принцип волновой теории удара, заключающийся в нанесении резкого мощного толчка подвесным молотом в направлении вертикальной оси, что способствует определению сопротивления грунта и моделированию осадки фундаментного ствола.

Статические испытания свай на выдергивающую нагрузку не используют для бетонных, винтовых, буронабивных, составных и уширенных книзу свай. Горизонтальные усилия прилагают как минимум в двух точках, фиксируя возможные отклонения свайного столба. Нагрузки в этом случае принимают не по таблицам СНиП, а по указанным в проектной документации расчетным показателям.

Что входит в программу полевых испытаний

На основании определенного перечня документации, различных характеристик и требований составляется программа испытания грунтов сваями. ГОСТ указывает, что на этапе инженерных изысканий должны учитываться:

  • результаты аналогичных исследований, проводившихся ранее для близрасположенных зданий;
  • прогноз возможного изменения гидрогеологических условий;
  • конструктивные особенности проектируемого объекта;
  • расчетные нагрузки на конструкцию фундамента;
  • проектные отметки низа ростверка и уровень планировки территории;
  • предполагаемые перемещения фундаментных конструкций с учетом эксплуатационных условий.

Программа для контрольных испытаний грунтов сваями составляется, опираясь на принятые в проектной документации:

  • виды и габариты свай;
  • варианты погружения конструкций;
  • расчетные усилия и нагрузки;
  • грунтовые условия площадки.

В число регламентируемых ГОСТ пунктов программы входит:

  • количество подвергаемых проверке конструкций;
  • точки испытаний в плане;
  • максимальные нагрузки, минимальные перемещения и деформации;
  • способы и глубина погружения, включая проектный отказ;
  • продолжительность «отдыха» или набора прочности для буронабивных свай;
  • схемы испытательных установок, направленность и характер нагрузок.

Одно из приложений ГОСТ указывает требуемое количество исследуемых точек. При динамических способах испытаний – до 1% всех свай, но более шести штук. При вдавливающих статических усилиях – до 0,5%, но более двух единиц, а при выдергивающих – более 2% или трех свай. Подобные требования выдвигает и СНиП.

В состав программы испытаний грунта сваями должно входить ТЭО (технико-экономическое обоснование), подтверждающее или опровергающее смысл проведения исследований.

Смета

Исходя из основного перечня работ, составляется смета, в которой перечисляется детальный список производимых мероприятий с расчетом их стоимости. В нее входит:

  • тариф за перевозку оборудования;
  • стоимость машино-смен на период работы;
  • расценки за вынужденный простой во время монтажа и демонтажа механизмов;
  • оплата испытания свай;
  • дополнительные расходы, включающие затраты на топливо и амортизацию.

Согласно данным специализированных компаний, стоимость динамического испытания, подтвержденного лабораторным заключением, может составить не менее 8тыс.р. за одну сваю, а статического – более 40тыс.р.

Испытание свай – динамические и статические способы

Как правило, динамические испытания свай проводятся трижды. Первоначально проводят динамические испытания имеющихся свай перед началом основных свайных работ и даже до начала работы над проектом свайного фундамента. Это делается с целью определить уровнень неоднородности грунта в месте будущего строительства.

Испытание статическими нагрузками

Полевые испытания и обработка материалов изысканий выполняются в соответствии с ГОСТ 5686-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями», СП «Свайные фундаменты» актуализированная редакция СНиП и по разработанной нашими специалистами программе проведения испытаний и согласованной с заказчиком. Результатом испытаний является отчет, снабженный графиками зависимости осадки сваи от нагрузи и измерения деформации во времени по ступеням нагружения с указанием фактической несущей способности каждой из испытанных свай в соответствии с ГОСТ 5686-20125 и СП

Более объектов уже выполнено. Более свай испытано. Более заказчиков

  • Обладаем оборудованием, позволяющим проводить нагружение свай даже нагрузкой 1500 тонн.
  • Имеем необходимый уровень подготовки для решения инженерных задач на технически сложных объектах.
  • Мы, наверно, единственные, кто делает статические испытания свай на стадии изысканий, в ходе забивки свай и при получении забитых свай.
  • В нашем арсенале самый полный арсенал статических испытаний: проверка свай определенным грузом, использование натяжных муфт и лебедок, применения гидравлических домкратов, испытания свай собственным весом СДУ.

Фотогалерея завершенных объектов с проведением испытаний

г. Москва, 2-ой Иртышский проезд

Комплекс работ по проведению статического испытания на вдавливание грунтов сваей сваей Ø 350мм, дл. 12,75 м,на нагрузку 38т. при устройстве свай для фундаментов нового складского блока АО «НИКИЭТ»

Московская обл., г. Химки, Микрорайон «ИКЕА», корп. №2

Фотоотчет проведения статического испытания на вдавливание грунтов винтовой сваей (ствол Ø159 мм, лопасть 550 мм дл. 4,00 м и 1,61 м) на нагрузку 14,4т. при строительстве объекта «Модернизация Торгово-развлекательного

г. Москва пос. Сосенское, д. Николо-Хованское

Комплекс работ по проведению статического испытания на вдавливание грунтов сваей Ø 500 длиной 11,00 м на нагрузку от 6 до 64 т. при строительстве объекта «Офисно-складской комплекс»

г. Москва, ул. Лужники,

Фотоотчет проведения полевых испытаний грунтов на вдавливание натурными буронабивными сваями Ø 400мм при строительстве объекта «Павильон общественного питания №2 (Павильон общественного питания на Престижной Аллее (кафе)»

г. Москва, ЗАО, ул. Косыгина, вл. 28

Фотоотчет проведения полевых испытаний грунтов на вдавливание натурными буроинъекционными сваями Ø 300мм при строительстве объекта «Реконструкция спортивного комплекса «Воробьевы горы». Трамплин К-75 (К-72) с инфраструктурой»

от ул. Фабричная до ул. Восточной промзоны в г. Щелково

Фотоотчет проведения полевых испытаний грунтов на вдавливание натурными буронабивными сваями Ø 800мм при строительстве объекта «Строительство моста через р. Клязьма с подходами»

г. Москва, ЗАО, р-н Раменки, ул. Косыгина вл. 28

Фотоотчет проведения сейсмоакустических испытаний буроинъекционных свай Ø 250мм в целях контроля длины и оценки сплошности их стволов при строительстве объекта «Реконструкция Спортивного комплекса «Воробьёвы горы». «Универсальная стартовая площадка и эстакада»

г. Москва, ЦАО, Новая площадь, д.3/4

Фотоотчет проведения статического испытания на вдавливание грунтов сваей Ø 219 мм, дл. от 8,5 м — до 15,75 на нагрузку от 18 т до 78 т. при строительстве объекта «Реконструкция и реставрация с приспособлением для современного использования объекта «Политехнический музей»

г. Москва, ул. Лужники,

Фотоотчет проведения сейсмоакустических испытаний буроинъекционных свай Ø 400мм в целях контроля длины и оценки сплошности их стволов при строительстве объекта «Павильон общественного питания №2 (Павильон общественного питания на Престижной Аллее (кафе)»

Смотреть другие наши проекты

Результаты испытаний

Pезультаты испытания гpунтов сваей офоpмляют в виде гpафиков зависимости дефоpмации (осадки, выхода, гоpизонтального пеpемещения) сваи или отдельных ее элементов (нижнего конца и ствола) от нагpузки и измеpения дефоpмации во вpемени по ступеням нагpужения. Несущая способность сваи и наибольшая допускаемая нагрузка на сваю при испытаниях определяется из СТБ 2242 и ТКП Данные для проведения испытаний буронабивных свай статической нагрузкой с техническими характеристиками оборудования и приборов и результаты испытаний свай представляются в форме отчета об ипытаниях грунтов сваями. Требования к программе полевых испытаний грунтов сваями Требования к программе полевых испытаний грунтов сваями установлены в приложение А (СТБ 2242-2011)

Особенности динамических испытаний

Под динамическими нагрузками понимают воздействие ударов или вибраций на забивную сваю. Такой метод дешевле и проще статического варианта испытания, но он не подходит для винтовых и буронабивных свай.

Следует отметить, что динамические испытания свай выполняют после их заглубления и «отдыха», продолжительность которого находится в зависимости от грунтовых условий и назначается программой полевых испытаний. При забивке, согласно СНиП, должно применяться то оборудование, которое предполагается использовать в основных работах. Исследования определяют показатели:

  • несущей способности – по отказу, принимаемому усреднено с учетом значений погружения сваи после одного удара или минутной вибрации;
  • однородности грунтовых слоев – по сопротивляемости заглублению;
  • возможности погружения на проектную глубину.

Итоги заносят в акт испытания свай динамической нагрузкой, а для установления стоимости работ составляется смета.

Методика проведения испытаний

Важно, чтобы нагружение испытуемой сваи происходило равномерно. Не следует допускать ступенчатые нагрузки или удары. При разработке программы определяется величина максимальной нагрузки. В процессе испытаний обеспечивается усилие, которое не должно превышать 1/10 от расчетной величины.

При работе на крупнообломочных грунтах заглубление натурных свай можно допускать в три ступени. Это же правило касается и плотных песков, глинистых грунтов плотной консистенции.

Если диаметр сваи больше 80 см, можно производить испытания отдельно для ее нижнего конца и боковой поверхности.

Обязательно оформляются отчеты об испытаниях – определяются и фиксируются показания приборов на каждом из этапов нагружения. Первый отчет формируется еще до начала действия нагрузки. Второй – сразу после начала нагружения, далее – через определенные интервалы времени, в соответствии с разработанной программой.

Важно учитывать, что показания приборов не должны отличаться более следующих значений:

  • 20 % при осадках более 5 мм,
  • 30 % при осадках 1-5 мм,
  • 50 % при осадках менее 1 мм.

В качестве критерия условной стабильности принимают осадку оборудования на текущей стадии нагружения, если за час она не превысила 0.1 мм, при условии, что под нижним концом – грунты, относящиеся к тугопластичной категории. Если почвы глинистые или сыпучие, временной интервал увеличивают в два раза.

Важно довести нагрузку до такой величины, чтобы полная осадка натурной сваи происходила за 40 минут или более. Если в работе свая-зонд или эталонная, то это время должно составлять более 20 минут.

Если осадки меньше, проверка должна продолжиться не менее 5 часов, даже если достижение принятой условной стабилизации произошло ранее. Это правило является обязательным, если в программе не предусмотрен другой временной интервал.

При работе с плотными или крупнообломочными грунтами важно, чтобы нагрузка была доведена до программных значений. Однако она не может быть меньше полуторного значения показателя, который способна выдерживать свая по документации. Также она не должна быть больше расчетного сопротивления материала ствола сваи.

Разгрузку всех видов свай осуществляют тогда, когда достигнуто максимальное нагружение. Это организовывается ступенями. После прохождения каждой из них снимают показания приборов. Как правильно вести журнал и фиксировать показания, описано в соответствующем ГОСТе.

Что входит в программу полевых испытаний

На основании определенного перечня документации, различных характеристик и требований составляется программа испытания грунтов сваями. ГОСТ указывает, что на этапе инженерных изысканий должны учитываться:

  • результаты аналогичных исследований, проводившихся ранее для близрасположенных зданий;
  • прогноз возможного изменения гидрогеологических условий;
  • конструктивные особенности проектируемого объекта;
  • расчетные нагрузки на конструкцию фундамента;
  • проектные отметки низа ростверка и уровень планировки территории;
  • предполагаемые перемещения фундаментных конструкций с учетом эксплуатационных условий.

Программа для контрольных испытаний грунтов сваями составляется, опираясь на принятые в проектной документации:

  • виды и габариты свай;
  • варианты погружения конструкций;
  • расчетные усилия и нагрузки;
  • грунтовые условия площадки.

В число регламентируемых ГОСТ пунктов программы входит:

  • количество подвергаемых проверке конструкций;
  • точки испытаний в плане;
  • максимальные нагрузки, минимальные перемещения и деформации;
  • способы и глубина погружения, включая проектный отказ;
  • продолжительность «отдыха» или набора прочности для буронабивных свай;
  • схемы испытательных установок, направленность и характер нагрузок.

Одно из приложений ГОСТ указывает требуемое количество исследуемых точек. При динамических способах испытаний – до 1% всех свай, но более шести штук. При вдавливающих статических усилиях – до 0,5%, но более двух единиц, а при выдергивающих – более 2% или трех свай. Подобные требования выдвигает и СНиП.

В состав программы испытаний грунта сваями должно входить ТЭО (технико-экономическое обоснование), подтверждающее или опровергающее смысл проведения исследований.

Испытания свай

В соответствии с действующей в нашей стране нормативно-технической документацией, а также со сложившейся практикой, перед началом массовой забивки свай, проводится пробная забивка и испытания. Дело в том, что план свайного поля, входящий в комплект необходимой для нашей работы документации является результатом расчетов, полученных на основе данных о нагрузках с одной стороны и данных о геологическом строении грунтов площадки с другой стороны. И если с первым все понятно, то отчет об инженерно-геологических изысканиях далеко не всегда реально отражает существующую картину. Дело может быть и в халтурной работе геологов и в погрешности опытов лаборатории грунтов. Именно поэтому, для уточнения необходимой длины свай и проводят испытания. На нашем опыте были случаи, когда длину свай увеличивали в 2 раза, а были и обратные ситуации — по результатам испытаний сваи отменяли вообще в связи с тем, что грунты достаточно плотные и можно было обойтись обычной монолитной плитой. Грубо говоря, испытания — это проверка фактической несущей способности сваи для выявления необходимости корректировки проекта.

Испытания проводятся приложением вертикальной нагрузки к забитой свае после т.н. «отдыха», обычно в 6-7 дней. В зависимости от типа нагрузки, испытания подразделяются на динамические и статические. Стоит также отметить, что испытываются не сваи, а грунты, поэтому правильно говорить не «испытания свай», а «испытания грунтов сваями».

Динамические испытания свай

«Динамика» — наиболее простой и дешевый способ получения данных о несущей способности сваи. Суть испытания сводится к сбрасыванию груза на сваю и замеру осадки сваи от этого удара. Осадку, или на профессиональном сленге «отказ», измеряют нивелиром, либо специальным прибором — отказомером. На забивных сваях испытания проводятся непосредственно молотом, которым и были забиты сваи. На буронабивных сваях используют бетонные, или металлические «бабы», которые сбрасываются с заданной высоты. Имея данные об осадке, параметрах сваи, массе ударной части и высоте сброса, лаборант рассчитывает несущую способность сваи и выдает отчет установленной формы. Эти испытания проводятся быстро, стоят недорого и достаточно точны. Общий объем испытаний свай динамической нагрузкой, согласно рекомендациям ГОСТ, составляет 1 % от общего количества свай.

Статические испытания свай

«Статика» — моделирование механизма работы сваи в фундаменте здания без самого здания и фундамента соответственно. Принцип испытаний также крайне прост, но требует определенных трудозатрат и оборудования. Нам необходимо надавить на сваю с такой силой, чтобы он пошла вниз. Причем надо именно надавить, а не сбросить что-то тяжелое, как при динамических испытаниях. Для буронабивных свай сооружаются специальные массивные стенды над сваей. На эти стенды постепенно краном выгружаются бетонные блоки известной массы, а лаборант наблюдает за осадкой сваи и прекращает испытания после того, как свая просела больше заданного значения. Применительно к забивным сваям есть более простое и дешевое решение — надавить гидравлическим домкратом. Осталось решить вопрос — куда упереться домкратом, ведь надавить надо вниз. Проблема решается забивкой нескольких дополнительных свай в непосредственной близости (обычно в одну линию с испытуемой сваей). Эти сваи называются анкерными. Оголовки этих свай разрушаются, выпускается арматура на сваи устанавливается мощная металлическая балка, которая приваривается к арматуре анкерных свай. Именно об эту балку и будет упираться наш гидравлический домкрат с манометром. Вот чаще всего используемая схема испытания.

Испытуемая свая забивается чуть ниже анкерных для возможности установки домкрата. Нагрузка подается ступенями под постоянным контролем лаборанта. Испытания прекращаются либо по достижении определенного значения на манометре (обычно на 20-30% выше заданной проектной нагрузки), либо в случае если свая не выдержала нагрузки и «пошла» вниз. Статические испытания гораздо дороже, занимают около суток, зато являются самыми показательными, с самым точным результатом. В соответствии со СНиП, статической нагрузкой испытывают до 0,5% от общего количества свай.

Как вариант, 2 балки устанавливаются «крестом». Анкерные сваи назначаются, как правило, проектной организацией, однако если данные об анкерах отсутствуют, мы сами выбираем оптимальные анкера с тем условием, чтобы максимально использовать свайное поле и не бить дополнительные сваи в «молоко».

Испытания свай статической нагрузкой

В соответствии с требованиями ГОСТ необходимо осуществлять статические испытания свай. В зависимости от поставленных задач выбираются определенные методики, при помощи которых получают достоверные результаты, позволяющие делать выводы.

При завершении работ получают экспериментальные данные, по которым определяют зависимость осадкой, т. к. вертикальным перемещением сваи, и нагрузкой на нее. Также определяют стабилизацию деформацией, т. е. выясняют, как развивается осадка на каждой ступени. Комплексные трудоемкие работы позволяют понять, какую нагрузку способна выдерживать свая, чтобы возведенное здание было прочным и долговечным.

Если рассматривать все методы, при помощи которых тестируют сваи, именно испытания со статическими нагрузками предоставляют возможность обеспечить высокую точность и достоверность выводов. Соответственно, создаются условия для реализации экономически рациональных проектов. Важно, что решения принимаются на основе фактических результатов, а не примерных расчетных.

В каких случаях необходимы испытания?

Основные цели, для достижения которых проводятся статические испытания:

  • На этапе возведения объектов: определение несущей способности конкретных свай.
  • В процессе изысканий: поиск самого рационального решения, касающегося непосредственно конструкции свай, определения мест их размещения, а также оптимального количества.

Требования ГОСТ 5686-2012 определяют минимальное количество свай для испытаний. Существуют такие требования:

  • до 0.5 %, но не менее двух для испытаний вдавливающей нагрузкой, за исключением некоторых случаев, обоснованных в нормативном документе;
  • не менее 2 % от общего количества, но не менее трех при использовании горизонтальной или выдергивающей нагрузки.

Когда минимальное количество испытаний уже произведено, получается величина, определяющая частное минимальное предельное сопротивление. Если в двух испытаниях получены разные величины, рассматривается минимальная из них или средняя.

Чтобы увеличить несущую способность, понадобится выполнить больше испытаний и обработать полученную статистику. В результате должна быть определена величина коэффициента надежности по грунту. Такой подход дает возможность сделать геотехнические проекты более эффективными экономически.

Какое оборудование используется?

При проведении статических испытаний применяются комплекты балок, а также грузовые платформы, масляные станции, гидравлические домкраты и другое оборудование. Сегодня несложно обеспечить точность статистических данных до 0.01 %. Это на порядок выше величины, предписанной нормативными документами. Калибровка и проверка являются обязательными мероприятиями перед каждым применением специализированного оборудования.

Подготовка к испытаниям

Важно, чтобы сваи соответствовали всем требованиям, предъявляемым к подобной продукции. Разрабатывается программа проверки прочности, в соответствии с которой и проводятся статические испытания.

Предназначенная для испытания свая с разрушенной головой на участке с дефектом должна быть обрублена. Обратная сторона должна быть выровнена, в ней необходимо образовать плоскость. Нормативными документами регулируется возможное отклонение от проектных данных.

Если предполагается использовать выдергивающую нагрузку, сначала сваю готовят необходимым образом, который выбирают в соответствии с определенным способом передачи нагрузки.

Практично выполнять статические испытания в вечномерзлых грунтах, для них используются стандартная и ускоренная методики. Специальные термические датчики позволяют определять температуру почвы.

Важно, чтобы испытатели обладали опытом работы с просадочными и другими сложными грунтами. Перед тем как приступить к работе, необходимо увлажнить грунт, который находится вокруг сваи. ГОСТ 5689-2012 четко определяет, как рассчитывать необходимое количество воды.

Принципиальные схемы установки

В ГОСТе есть множество приложений, предметно разъясняющих, какими схемами следует пользоваться при испытании свай. Чаще всего применяются следующие:

  • установка с анкерными сваями и системой балок, что становится надежным упором для работы домкрата;
  • установка с грузовой платформой, которая используется для аналогичных целей.

Особенности использования системы балок и анкерных свай, грузовой платформы

На платформе находится пригруз, собственный вес которого передается на сваю в качестве усилия домкрата.

На анкерные сваи приходится усилие домкрата посредством металлических балок. Сечение балок и их количество рассчитываются так, чтобы нагрузка на сваю была максимальной. Обеспечение устойчивости и жесткости является обязательным.

Грузоподъемность грузовой платформы ограничивает ее применение. Как правило, она не выше 200 тонн. Из этого следует, что при необходимости обеспечить усилие большей величины следует применять систему, состоящую из балок и анкерных свай.

Методика проведения испытаний

Важно, чтобы нагружение испытуемой сваи происходило равномерно. Не следует допускать ступенчатые нагрузки или удары. При разработке программы определяется величина максимальной нагрузки. В процессе испытаний обеспечивается усилие, которое не должно превышать 1/10 от расчетной величины.

При работе на крупнообломочных грунтах заглубление натурных свай можно допускать в три ступени. Это же правило касается и плотных песков, глинистых грунтов плотной консистенции.

Если диаметр сваи больше 80 см, можно производить испытания отдельно для ее нижнего конца и боковой поверхности.

Обязательно оформляются отчеты об испытаниях – определяются и фиксируются показания приборов на каждом из этапов нагружения. Первый отчет формируется еще до начала действия нагрузки. Второй – сразу после начала нагружения, далее – через определенные интервалы времени, в соответствии с разработанной программой.

Важно учитывать, что показания приборов не должны отличаться более следующих значений:

  • 20 % при осадках более 5 мм,
  • 30 % при осадках 1-5 мм,
  • 50 % при осадках менее 1 мм.

В качестве критерия условной стабильности принимают осадку оборудования на текущей стадии нагружения, если за час она не превысила 0.1 мм, при условии, что под нижним концом – грунты, относящиеся к тугопластичной категории. Если почвы глинистые или сыпучие, временной интервал увеличивают в два раза.

Важно довести нагрузку до такой величины, чтобы полная осадка натурной сваи происходила за 40 минут или более. Если в работе свая-зонд или эталонная, то это время должно составлять более 20 минут.

Если осадки меньше, проверка должна продолжиться не менее 5 часов, даже если достижение принятой условной стабилизации произошло ранее. Это правило является обязательным, если в программе не предусмотрен другой временной интервал.

При работе с плотными или крупнообломочными грунтами важно, чтобы нагрузка была доведена до программных значений. Однако она не может быть меньше полуторного значения показателя, который способна выдерживать свая по документации. Также она не должна быть больше расчетного сопротивления материала ствола сваи.

Разгрузку всех видов свай осуществляют тогда, когда достигнуто максимальное нагружение. Это организовывается ступенями. После прохождения каждой из них снимают показания приборов. Как правильно вести журнал и фиксировать показания, описано в соответствующем ГОСТе.

Возможности для экономии на создании фундаментов

С целью исключения увеличения количества свай выполняют статические испытания. В результате производится необходимое количество испытаний. Оказалось, что несущая способность материалов существенно превосходит проектную.

Соответственно, легко прийти к выводу, что грамотно организованные испытания помогают сократить количество свай, что приводит к существенному уменьшению затрат на устройство фундамента.

Использование статической выдергивающей нагрузки

Если предполагается, что в будущем фундаменте будет возникать выдергивающее напряжение, для контроля устойчивости фундамента используются аналогичные нагрузки. Чтобы провести такие испытания, составные и бетонные сваи не используются. Также не берут сваи с уширенной пятой, предварительно напряженные без поперечного армирования, винтовые.

Под критерием условной стабилизации деформации подразумевается скорость, с которой свая будет выходить из грунта. В программе прописывают несколько ступеней воздействия. Для свай фундаментов сооружений и зданий, за исключением мостов, должно быть не более 0.1 мм за прошедшие два часа. Для мостов берут период в один час.

Нагрузка должна достигать таких значений, чтобы подъем сваи происходил минимум на 25 мм. Программой испытаний определяется максимальное значение воздействия.

В проекте свайного фундамента есть расчетная нагрузка на сваю. Соответственно, при испытаниях усилия не должны ее превышать. ГОСТом определяется порядок фиксации показателей, получаемых в ходе эксперимента.

Как используют статическую горизонтальную нагрузку

Чтобы приборы могли точно выполнять измерения, их устанавливают в плоскости, которые являются параллельными направлению действия силы. Минимум два уровня используется для этого: поверхность грунта, место приложения нагрузки. В программе может быть прописано и большее количество мест использования приборов.

Испытания и фиксация результатов происходят аналогично с методикой воздействия вдавливающей нагрузкой. Воздействие должно достичь такой силы, при которой начнется горизонтальное перемещение сваи. Усилие должно быть больше уровня нагрузки на сваи, рассчитанного проектировщиками.

Как готовятся испытания

Если грунты многолетнемерзлые, важно предотвратить смерзание сваи с ними. Для этого обеспечивают ряд мероприятий; бурение размерами, превышающими диаметр оборудования, проходка шурфа и пр.

После погружения свай в такие грунты осуществляют раз в неделю измерение температуры по всей длине с интервалом в один метр и менее. Испытания при работе с забивными и буронабивными сваями должны начинаться минимум через неделю после их монтажа. Изыскания при работе с буронабивными начинаются при обретении бетоном 80 % запланированной в проекте прочности.

Нагружение также должно быть организовано равномерно, без ударов, посредством увеличения усилия ступенями. Программой испытаний определяется уровень нагрузки, но усилие не должно быть меньше 1/5 максимальной расчетной нагрузки. Показатели снимаются на каждом этапе и фиксируются в журнале в соответствии с требованиями ГОСТа. Обязательна выдержка каждой ступени нагружения до условной стабилизации деформации. Этот период не может быть менее 24 часов.

Критерием условной стабилизации принимают скорость усадки, не превосходящую 0.2 мм в течение 24 часов.

Обязательно, чтобы нагрузка дошла до значения, при котором на определенной ступени приложения усилия стабилизация деформации отсутствует. Эксперимент может быть завершен только тогда, когда показатель осадки в три раза или больше превысит показатель, который был получен на предыдущей ступени. Разгрузка также организовывается ступенями. Между изменениями усилий должно происходить 15 минут и более.

Важно, чтобы эксперименты со сваями производились при естественной влажности грунта. В просадочных грунтах может быть сначала осуществлено увлажнение. Сколько использовать воды, описано в нормативных документах.

Иногда можно замачивание грунта не осуществлять, но для этого необходимо соответствующее обоснование.

В качестве заключения

Все результаты, полученные в ходе статических испытаний свай, обязательно фиксируются строго в соответствии с требованиями, описанными в ГОСТе. На их основе специалисты строят графики зависимости осадки от нагрузки. В зависимости от выбранной методики испытаний выбирается способ построения графических зависимостей, чтобы обеспечить наглядность обоснований.

Целью проведения экспериментов, независимо от выбранной методики, является получение данных о фактической способности свай выдерживать нагрузки. Такая работа позволяет возводить фундаменты, характеризующиеся максимальной прочностью и надежностью, а также оптимизировать расходы на строительство. Анализ статистики помогает получить максимально достоверные результаты.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: