Статическое испытание свай технология

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

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.

Статические испытания свай

Испытания грунтов сваями статическими вдавливающими и выдергивающими нагрузками по ГОСТ 5686-2012

Вкратце суть статических испытаний свай можно описать так:

Испытания грунтов сваями статическими нагрузками могут проводиться во время инженерных изысканий , на стадии разработки проектной документации, до ( пробные сваи ) или после массовой забивки свай (контрольные испытания свай) .

Основная задача статических испытаний — определить несущую способность сваи по грунту и осадку сваи в зависимости от величины нагрузки во времени.

Разработка программы испытаний (разрабатывается специализированной изыскательской или проектной организацией), в которой указывается вся необходимая информация, например, схема испытания (анкерная система или грузовая платформа, комбинированная схема, самоанкерующаяся свая), величина испытательной нагрузки, шаг нагрузки-разгрузки сваи и т.д.

Программа испытаний должна быть разработана в соответствии с ГОСТ 5686-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями».

Устройство испытательной установки , которая может быть выполнена в виде грузовой платформы (система стальных балок) с грузами или системы стальных балок с анкерными сваями либо комбинированная схема , соединяющая в себе обе вышеописанные схемы. При статических испытаниях сваи конструкция любой из этих схем призвана воспринимать реактивное усилие от домкрата. При этом должна быть обеспечена прочность и жесткость испытательной установки в соответствии с ГОСТ 5686-2012. Установка устраивается так, чтобы передать усилие от домкрата строго по вертикальной оси сваи. На сваю устанавливается домкрат с манометром и насосной станцией. Монтируется реперная система, на которую устанавливаются датчики перемещений (прогибомеры).

В некоторых случаях при небольших значениях несущей способности сваи реактивное усилие от домкрата во время испытаний можно передавать на корпус тяжелой техники, если нет возможности провести испытания по иной схеме (по согласованию с проектной и изыскательской организацией). При этом вес техники должен быть достаточным, чтобы воспринять реактивное усилие от домкрата.

Помимо наиболее часто применяемых схем установок для испытания грунтов сваями в ряде случаев возможно использование других схем. Например, применение самоанкерующихся свай или испытания по методу погруженного гидравлического домкрата (МПГД), он же метод Остерберга (O-Cell) . Этот метод применяется преимущественно при больших испытательных нагрузках в условиях невозможности или нецелесообразности испытаний по классическим схемам с грузовой платформой или анкерной системой.

В ряде случаев целесообразны PDA испытания свай . Это метод, основанный на волновой теории удара. Точность метода близка к классическим схемам статических испытаний свай (расхождение составляет в среднем 10%). Преимущество метода — высокая скорость испытаний — за одну смену можно испытать 5-10 свай. В результате испытаний получаются аналогичные данные: график зависимости осадки от нагрузки, величина несущей способности свай. Этот метод также регламентирован п.4.1 ГОСТ 5686-2012.

Пошаговое загружение сваи нагрузкой с помощью домкрата. Нагрузка передается ступенями с шагом, указанным в программе испытаний. Величина нагрузки на каждом шаге должна быть не более 1/10 величины нагрузки, указанной в программе испытаний. Следовательно количество ступеней принимается не менее 10 .

Для крупнообломочных грунтов, плотных песков и глинистых грунтов твердой консистенции допускается первые 3 шага испытывать величиной 1/5 нагрузки. Таким образом, минимальное число ступеней нагрузки принимается не менее 7.

Каждый шаг нагрузки выдерживается до условной стабилизации деформации грунта , которая представляет из себя нормированную ГОСТ 5686-2012 величину скорости осадки за определенное время.

Статические испытания натурной сваей вдавливающей нагрузкой, например, проводятся до достижения осадки не менее 40 мм. Если данная величина осадки не будет достигнута, то сваю следует держать под нагрузкой на последнем шаге испытаний не менее 5 часов, даже если достигнута принятая условная стабилизация.

Если нижний конец сваи опирается на крупнообломочные, песчаные плотные и глинистые грунты твердой консистенции, нагрузка должна составить величину не менее 1,5 значения несущей способности сваи , рассчитанную теоретически по СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты».

При контрольных испытаниях свай нагрузка не должна превысить значения максимальной несущей способности сваи по материалу (бетону). В противном случае свая может получить повреждения и не может работать в составе фундамента в соответствии с начальным проектным решением.

Разгрузка сваи также проводится ступенями, равными удвоенному значению ступеней нагрузки. Выдержка каждой ступени нагрузки должна быть не менее 15 мин.

На каждом шаге данные (величина нагрузки и осадки, время условной стабилизации и т.д.) заносятся в журнал испытаний.

По полученным данным строят графики :

— перемещения сваи от нагрузки;

— изменения осадки сваи во времени (по ступеням нагружения);

Определяется величина несущей способности сваи, оформляется отчет по результатам полевых испытаний грунтов сваями статической нагрузкой.

Статические испытания свай при инженерных изысканиях проводятся для:

— определения вида и размеров свай и их несущей способности;

— проверки возможности погружения свай на намечаемую глубину, а также относительной оценки однородности грунтов по их сопротивлению погружению свай;

— определения зависимости перемещения свай в грунте от нагрузок и во времени.

*Испытания грунтов выдергивающими и горизонтальными нагрузками, и все испытания многолетнемерзлых грунтов проводят только натурными сваями.

Полевые контрольные испытания свай

Полевые контрольные испытания свай при строительстве проводят с целью проверки соответствия несущей способности свай расчетным нагрузкам, установленным в проекте свайного фундамента.

Испытания свай нагрузкой в соответствии с особенностями поставленных задач следует обязательно проводить с учетом:

— использования типа сваи или метода их устройства, не имеющего сопоставимых опытных данных;

— отсутствия испытаний в сопоставимых грунтовых условиях и условиях нагружения;

— когда на сваи будет действовать нагрузка, применительно к которой теория и практика разработаны недостаточно;

— если наблюдения в процессе устройства свай показывают, что инженерно-геологические или гидрогеологические условия участка строительства сильно отличаются в неблагоприятную сторону от тех, которые прогнозировались на основе изысканий и опыта строительства, а также если дополнительные изыскания не дают возможности выяснить причины этих отклонений.

Испытания свай нагрузкой

Испытания свай нагрузкой допускается проводить для:

— обоснования выбранного метода строительства;

— определения осадок свай и предельной для них нагрузки;

— оценки несущей способности свайного фундамента в целом.

Необходимое число испытываемых свай для обоснования принятых в проекте решений назначается с учетом:

— грунтовых условий и их неоднородности на площадке;

— геотехнической категории сооружения;

— существующих документированных данных по сваям того же типа в сходных грунтовых условиях;

— общего числа и типов свай в проекте фундамента.

Если при соответствующем обосновании проводится испытание нагрузкой одной сваи, то она должна располагаться в наихудших грунтовых условиях. Если это невозможно, следует учесть характерное значение сопротивления грунтов в месте ее устройства.

Если испытания нагрузкой проводятся для двух и более испытываемых свай, то места испытаний должны быть наиболее характерными для площадки проектируемого свайного фундамента, и одна из испытываемых свай должна находиться в месте с предположительно наихудшими грунтовыми условиями.

Между моментом установки испытываемых свай и началом испытаний нагрузкой должно пройти достаточное время для обеспечения необходимой прочности материала сваи и стабилизации в грунте поровых давлений до начального уровня.

Методика испытаний пробных свай нагрузкой по числу этапов нагружения, продолжительности этих этапов и применяемых циклов нагружения должна быть такой, чтобы по результатам измерений можно было получить данные о предельной нагрузке, деформациях, ползучести и разгрузке свайного фундамента.

Виды и число испытаний при инженерных изысканиях для строительства и число контрольных испытаний свай устанавливают в программе испытаний.

Испытания грунтов сваями проводят на участке, отведенном под строительство проектируемых зданий или сооружений, на расстоянии не более 5 м и не менее 1 м от горных выработок, из которых отобраны монолиты грунтов для лабораторных испытаний или выполнено статическое зондирование.

Испытания должны быть выполнены на участках, где выявлены наиболее слабые грунты, а также на участках с грунтами, наиболее характерными для данной площадки.

В процессе проведения испытаний грунтов сваями всех типов следует вести журналы испытаний , а результаты испытаний оформлять в виде графиков зависимостей перемещений сваи от нагрузки , приложенной к свае для испытаний статическими нагрузками.

Графики всех испытаний грунтов должны сопровождаться инженерно-геологическим разрезом по ближайшей к месту испытания выработке, а при испытаниях в многолетнемерзлых грунтах — инженерно-геокриологическим разрезом.

Испытание свай статическое: технология, ГОСТ и особенности

Профессиональные бригады строителей и проектировщиков перед началом строительства всегда проводят определенные подготовительные работы. К таким работам можно отнести статические и динамические испытания свай. Проводятся они для того, чтобы иметь полную информацию о грунте, а также с целью получить наиболее полную информацию о фундаменте и его поведении.

Общие сведения

В настоящее время проведение статических испытаний предназначено для трех типов опорных элементов.

К первому типу таких элементов относят натурные образцы. Это изделия, которые применяются при обычных строительных работах. Габариты данного изделия, материал, а также метод монтажа соответствует фактическим условиям застройки. Допустим, если натурный образец устанавливается для проверки буронабивных свай, то и технология его монтажа должна быть аналогичной элементам из этой же группы.

Второй тип — это эталонная свая. Такие элементы выполняются из составного металлического стержня, а по своей форме он аналогичен обычной забивной свае, диаметр стержня которой равен 114 мм. Сборка эталонной сваи осуществляется из разных элементов, а конечная длина составляет 12 м.

Свая-зонд. Диаметр данного объекта составляет 127 мм, а изготавливается он также из составных частей. Длина этой сваи равна 16 метрам.

Стадии для испытания

ГОСТ статического испытания свай регламентирует проверку объектов на некоторых стадиях.

Первая стадия, на которой необходимо проводить статическую или динамическую проверку — это этап изысканий, а также выполнение проектных работ. Необходимо выяснить размер, сечение, а также определить несущую способность сваи и сравнить ее с требуемой по проекту для конкретного строительного объекта. После проведения испытаний на данном этапе специалисты дают заключение о том, что все расчеты соответствуют, либо же проводят их заново, если что-либо не совпадает.

Вторая стадия, на которой осуществляются статические испытания свай — это погружение и извлечение объекта. Данные действия позволяют сравнить реальную способность сваи выдерживать нагрузку с ее проектными данными.

Также важно отметить, что данные, полученные при статических испытаниях сваи, более точны, чем данные, полученные от динамических испытаний.

Цель проведения испытаний

Полевые испытания свай проводятся для того, чтобы решить следующие задачи:

• Выбрать подходящую конструкцию изделия, которую планируется использовать на данном строительном объекте, подобрать правильные геометрические размеры для каждого объекта, а также определить их способность выдерживать нагрузку.
• Также статические испытания свай проводят для того, чтобы определить, возможно ли погружение объекта на требуемую глубину, и для того, чтобы оценить однородность грунта, в котором будет установлен фундамент.
• Последнее, для чего проводят испытания — чтобы определить величину перемещения сваи под нагрузкой, которая будет прилагаться к ней в течение заданного промежутка времени.

Методы проведения испытаний

Существует несколько методов проведения статических испытаний свай. Данные испытания проводятся в зависимости от метода приложения нагрузки к изделию. Также важно заметить, что от выбранного метода проверки зависит знакопеременная нагрузка, которая будет прилагаться к проверяемому объекту. Выбор приложения нагрузки очень важен, так как от него будет зависеть то, какое оборудование понадобится для проведения испытаний.

1. Для некоторых испытаний необходимо специальное нагружающее приспособление, которое чаще всего представляет собой домкрат гидравлического типа либо же платформу с грузом, вес которой можно регулировать. Также при проведении статических испытаний свай этим способом разрешается использовать натяжные муфты или лебедки.
2. В некоторых случаях используют сборную конструкцию из таких материалов, как металлические балки и железобетонные плиты с анкерами. Данная конструкция устанавливается таким образом, чтобы передать весь вес на испытываемую конструкцию.
3. Также бывают случаи, когда необходимо применение специального измерительного устройства, которое контролирует величину погружения сваи под нагрузкой. Это устройство представляет собой группу измерительных приборов, которые объединяются в один комплект. Точность замеров, полученных таким способом, обеспечивается до 0,01 мм.

Технология испытания

Технология статического испытания свай начинается с того, что необходимо проверить качество стержня, а также место, куда будет устанавливаться объект. По ГОСТу необходимо забивать сваи в то место, которое характеризуется наихудшими показателями грунта на всем строительном участке. Также по технологии испытаний предусмотрено время для «отдыха» сваи. То есть нужно дать время отстояться объекту после забивки. Только в этом случае будут получены объективные результаты от проведения испытания свай статической нагрузкой.

Время проведения испытаний

ГОСТ также устанавливает количество времени, которое требуется на простой свай. Количество времени зависит от типа почвы, в который устанавливается объект.

• 1 день простоя потребуется в случае, если объект монтируется в плотный грунт, который насыщен песком или же глиной, а также для крупнообломочной почвы;
• 3 дня отводится на простой сваи в полностью песчаной основе;
• 6 дней простоя потребуется при монтаже сваи в разнородную почву или глину;
• наибольшее количество времени, то есть 10 дней, придется затратить, если свая будет устанавливаться в полностью песчаную и влажную основу.

Однако справедливо будет отметить, что в настоящее время наиболее оптимальным сроком простоя считается 6 дней. Так как именно разнородная почва преобладает на всей территории Российской Федерации. Также важно отметить, что нагрузку на сваю по ГОСТу необходимо осуществлять ступенями. Переходить к следующей ступени нагрузки можно только тогда, когда данный этап прошел 100-процентную стабилизацию.

Способы проверки

На сегодняшний день применяется три способа статических испытаний свай. Один из этих способов предполагает использование лишь собственного веса конструкции. Такой метод используется в том случае, если объект монтируется в довольно мягкий грунт, сопротивление которого мало. Также может использоваться платформа с грузом или же домкрат.

Стоит сказать о том, что смета на статическое испытание свай составляется заранее. Также важно знать, что наиболее распространенным способом проверки считается использование гидравлического домкрата. Данный метод распространен наиболее сильно в частности потому, что он требует минимальное количество времени на проверку, а также является наиболее дешевым способом проверки. Также можно отметить, что проведение статических испытаний может осуществляться не только на специально отведенных для этого зонах, но и непосредственно на строительных участках.

Проведение испытания

Для того чтобы осуществить проверку, специалисты забивают несколько пробных свай. Число, а также место забивки объектов определяет проектная организация, которая следует ГОСТу 5686 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями». Нагрузку на объект осуществляют постепенно и переходят к следующему этапу только после полной стабилизации осадки свай на предыдущем этапе.

Для того чтобы измерить осадку свай, которая подвергается испытанию, устанавливают 4 индикатора часового типа, цена деления шкалы которых равна 0,01 мм. Реактивные усилия, которые нагружают сваю, передаются ей от системы балок. Также для того, чтобы зарегистрировать возможное выдергивание анкерной сваи, на нее устанавливают еще два индикатора часового типа, с ценой деления шкалы также 0,01 мм. Если учитывать возможное удлинение верхней части арматурного каркаса сваи, то выдергивание объекта не должно превышать 2 мм.

Статические испытания буронабивных свай

Статический метод проверки — это имитация работы объекта под нагрузкой, которая будет приложена к нему в будущем. Такой метод проверки считается наиболее корректным и точным, если сравнивать его с динамическими испытаниями, но при этом его проведение будет стоит дороже, а времени займет больше. Несущая способность фундамента — это способность противостоять нагрузкам, сохраняя при этом целостность конструкции.

Для того чтобы справиться с нагрузками, свайный фундамент должен обладать несущей способностью не меньшей, чем совокупность всех, оказываемых на него нагрузок, а также с учетом нескольких поправочных коэффициентов. Статические испытания предназначены именно для определения несущей способности свайного фундамента.

Статическое испытание свай технология

Динамические испытания проводятся: а) в ходе изысканий, до начала рабочего проектирования свайного фундамента при забивке пробных свай; б) в процессе забивки рабочих свай; в) при приемке законченных свайных работ. Динамические испытания выполняются:

• – при проведении изысканий для определения степени неоднородности грунтовых условий в пределах контура проектируемого здания; оценки и сравнения несущей способности пробных свай и свай, принятых в проекте;
• – в процессе забивки рабочих свай — для получения относительной оценки их несущей способности; выявления несущих слоев грунта и слабых участков свайного поля;
• – при приемке работ — для определения возможно более достоверных данных о несущей способности забитых свай после их «отдыха».

Динамические испытания свай, как правило, проводятся тем же оборудованием, что и для производственной забивки. Конечным результатом испытания является получение величины отказа свай (погружение сваи от одного удара молотом) и затем определение путем расчета несущей способности сваи. Достоверность полученных отказов зависит от точности определения веса и высоты подъема ударной части молота одиночного действия, веса сваи и наголовника и точности измерения упругих перемещений грунта и сваи после удара.

Измерение отказа лучше всего производить специальными приборами — отказомерами. К числу наиболее известных конструкций относится отказомер П.Р. Тикунова [28]. Точность регистрации упругих перемещений грунта и сваи этим прибором составляет 1 мм. При забивке пробных свай (на стадии изысканий) и при приемке забитых свай (контрольные испытания) динамические испытания проводятся только после «отдыха» свай. Продолжительность «отдыха» принимается: в песчаных грунтах — не менее трех суток, в связных глинистых грунтах — не менее шести суток с момента окончания забивки.

V.3.8.б. Методика динамических испытаний

Согласно СНиП III-Б.6-62, при измерении отказа необходимо следить за тем, чтобы голова сваи была неповрежденной, высота падения ударной части была максимальной для данного типа молота, удар молота был центральным. Для молотов двойного действия число ударов молота и давление пара или воздуха в цилиндре должны соответствовать данным паспорта. Добивка пробных и контрольных свай после «отдыха» должна производиться тем же молотом, что и при забивке.

В процессе проведения динамических испытаний фиксируются:

• – число ударов молота на каждый метр погружения до заданной проектной отметки;
• – величина отказов после погружения до заданной проектной отметки;
• – продолжительность «отдыха»;
• – коэффициент засасывания, т.е. отношение отказа при забивке к отказу от одного удара при добивке. За расчетный принимается отказ е при добивке.

V.3.8.в. Испытания свай статической нагрузкой

Статические испытания могут назначаться на стадии изысканий, до начала рабочего проектирования, в процессе забивки свай, при приемке забитых свай. Цель их на стадии изысканий — выбор длины и сечения свай и оценка их несущей способности; в процессе забивки и при приемке забитых свай — определение фактической несущей способности свай и сопоставление ее с расчетной, принятой в проекте.

Данные, полученные в результате статических испытаний, отличаются значительно большей достоверностью и точностью, чем при динамических испытаниях. Поэтому, несмотря на большую сложность и трудоемкость статических испытаний по сравнению с динамическими, они назначаются, как правило, при строительстве сложных и крупных объектов с большим числом свай в фундаменте.

Статические и динамические испытания должны проводиться в соответствии с ГОСТ 5686-69 «Сваи и сваи-оболочки. Методы полевых испытаний».

Для проведения статических испытаний при изысканиях забивается несколько пробных свай. Число их и места забивки определяются проектирующей организацией. Испытания в процессе забивки и при приемке производятся на сваях, расположенных в местах с наихудшими для данного объекта грунтовыми условиями или давших наибольшие отказы при забивке. Испытания должны начинаться по истечении трех суток после забивки в песчаные грунты и шести суток в связные глинистые грунты.

V.3.8.г. Методика статических испытаний и оборудование

Статические испытания сваи заключаются в постепенном нагружении сваи статической нагрузкой и измерениями осадок свай от этой нагрузки. Различают величины критической и предельной нагрузок. При критической нагрузке происходит резкое и незатухающее увеличение осадки сваи (свая «проваливается»), превышающее осадку от предшествующей ступени нагрузки более чем в 5 раз. Предельная нагрузка принимается на одну ступень меньше критической. График зависимости осадки от нагрузки представлен на рис. V-19.

Величина ступеней нагрузки назначается в размере 1/10—1/15 ожидаемой величины предельной нагрузки. Для большей точности испытаний иногда пользуются более дифференцированной шкалой нагрузок, а именно от 1/2,5—1/5 в начале испытаний до 1/10—1/15 на последующих ступенях нагрузки.

Наблюдают за осадками сваи после каждой ступени нагрузки до затухания осадок, которое характеризуется величиной осадки не более 0,1 мм за последние два часа наблюдений. Измерения осадок выполняются с интервалами: в первый час наблюдений — через 15 мин, во второй — через 30 мин и далее — через 1 ч до полного затухания осадок. Величина осадки фиксируется с точностью до 0,1 мм прогибомерами или точным нивелированием.

После доведения нагрузки до критической осуществляется разгрузка так же ступенями, но равными удвоенным ступеням загрузки. Данные, наблюдений за осадками свай записываются в журнал статического испытания сваи.

Выбор оборудования для статических испытаний зависит от принятого способа нагружения сваи. В настоящее время известны следующие способы нагружения: укладка груза на платформу, устанавливаемую на сваю, использование усилия гидравлических домкратов, применение натяжных муфт или лебедок.

Преимущественное распространение получил способ с использованием гидравлических домкратов — наименее трудоемкий и наиболее дешевый. Общий вид установки с гидравлическим домкратом конструкции ГПИ Фундаментпроект представлен на рис. V-20. Для статических испытаний обычно используются гидравлические домкраты грузоподъемностью 50, 100 и 200 т.

Реперная система предназначена для крепления приборов, измеряющих осадки испытываемой сваи. Она состоит из стоек и ригелей. Стойки (балки, швеллеры, тумбы) закапываются в землю не менее чем на 0,5 м. При испытании железобетонных свай при кустовом или ленточном расположении их в качестве стоек используются те же сваи из куста или ряда. Ригели (металлические уголки 75×75×8 мм) прикрепляются к стойкам хомутами. К ригелям струбцинами крепится прогибомер. На каждую испытываемую сваю устанавливаются два прогибомера.

Схема размещения испытываемых и анкерных свай, а также реперной системы показана на рис. V-21.

Документация на проведение статических испытаний свай включает в себя:

• – техническое задание, разрабатываемое проектной организацией;
• – проект производства работ;
• – план строительной площадки с указанием на нем испытываемых и анкерных свай;
• – геологический разрез площадки и физико-механическая характеристика грунтов.

Смородинов М.И. Справочник по общестроительным работам. Основания и фундаменты