Статические и динамические испытания свай: ГОСТ, акт

Особенности и назначение испытаний

Динамические испытания для буронабивных свай, как и оценка их вдавливающей способности, производятся с ориентировкой на любой из типов грунтов, в который буде производится забивка.

Вне зависимости от ряда характерных особенностей грунтов, в которые будет производиться забивка представленных буронабивных железобетонных изделий, все работы осуществляются с четкой ориентировкой на требования ГОСТа и СНиПа.

Динамическое и статическое испытание свай, как и испытания грунтов, производится при возведении таких объектов, как:

• Подводные фундаменты мостов;
• Береговые площадки;
• Нефтяные платформы.

Динамические испытания свай в процессе

Такими сваями производится тестовая забивка. При этом нагружающим устройством, расположенным над сваями является специальный гидравлический молот падающего или ударного типа.

Если на строительной площадке отсутствует такой агрегат, с помощью которого осуществляется работа над сваями, то смета подразумевает наличие альтернативного устройства для проведения забивки.

В таком случае, программа испытаний буронабивных железобетонных изделий позволяет применять самостоятельно изготовленный молот трубчатого типа.

Исходя из требований ГОСТа и СНиПа, вес этого молота для буронабивных свай равен 3,2 тоннам. Его монтаж производится из элементов, находящихся между сваями.

Сборка производится с ориентировкой на регламенты ГОСТа и СНиПа, монтаж осуществляется с помощью крана, в пространстве между сваями, в том месте, где в дальнейшем будут проводиться испытания грунтов.

Динамические испытания свай производятся, согласно требованиям ГОСТа и СНиПа на определенных этапах работ, смета утверждается заранее. Итак, испытания буронабивных свай производятся:

• В процессе проведения изысканий грунтов;
• Перед началом процессов рабочего проектирования фундамента со сваями;
• При осуществлении тестовой забивки буронабивных свай;
• При проведении приемки уже законченных работ.

Динамические испытания свай

В итоге составляется акт испытания свай динамической нагрузкой. Стоит отметить, что динамические и статические испытания буронабивных изделий и исследования грунтов производятся:

1. С целью определения уровня степени неоднородности грунтовых структур, в пределах строительной площадки.
2. Для проведения оценки и сравнения параметра несущей способности и нагрузки производимой сваями.
3. С целью обнаружения несущих слоев грунтов и ослабленных участков свайного поля.
4. Для получения точных и достоверных данных о несущей способности свай после их забивки.

ГОСТ и СНиП позволяет при проведении испытаний использовать то же оборудование, что и при осуществлении забивки, эти положения четко обозначают нужное расстояние между сваями при проведении работ.

Конечный результат испытания буронабивных изделий представлен в виде полученной величины отказа свай. Это глубина, на которую погружается свая при одном ударе молота.

Все текущие измерения буронабивных свай производятся при помощи специального прибора – отказометра. При произведении замеров, параметр точности такого устройства равен 1 мм.

Данный аппарат при соответствующей настройке может производить точные замеры расстояния между сваями. Все этапы проводимых измерительных работ проводятся согласно требованиям СНиПа.

Плюсы и минусы свайных оснований

Сваи, методы полевых испытаний которых бывают разными, изготавливаются только из очень прочных материалов. Обычно это сталь или железобетон. Основными достоинствами свайных фундаментов являются:

• возможность использования на нестабильных грунтах;
• возможность проведения работ при любых погодных условиях;
• относительно низкая стоимость;
• высокая степень надежности.

Помимо всего прочего, к плюсам таких фундаментов относят и то, что возведенные на них здания практически не дают усадки. Недостатков у свайных оснований очень мало. Но они все же, конечно же, имеются. К минусам таких фундаментов относят в первую очередь:

• необходимость использования спецтехники при возведении;
• невозможность обустройства под зданием цокольного этажа.

Пример испытания опорных элементов динамической ударной нагрузкой

Организация, которая занимается проектированием свайного фундамента, на основе проведенных геологических/инженерных изысканий и нагрузки со стороны будущего дома или иной постройки подбирает опоры с оптимальными характеристиками, а также их количество. Специалист определяет требуемую несущую способность каждой опоры.

В предварительно созданной проектной документации после проведения расчетов обязательно указывается:

• Максимально возможный отказ каждого опорного элемента.
• Марка применяемого при проведении испытаний молота.
• Высота, с которой будет нанесен удар в ходе свободного падения молота.
• Через какие прокладочные изделия осуществляется воздействие на опору.

Стоит рассмотреть пример изначальных данных, которые указываются в проектной документации:

1. Маркировка опорного элемента – С 60.20-5 (серия 1.012.1-20, выпуск 3).
2. Количество свай – 66 шт. Шесть из них используются для пробы. С их помощью осуществляются динамические испытания.
3. Максимально возможный отказ опоры, согласно расчитанным данным, – 2,22 см.
4. Отказ был получен при погружении сваи в почву с помощью специального дизельного молота С-996. Масса ударной части установки составляет 1,8 тонны, высота свободного падения – 2,8 метра. Удар осуществлялся через прокладочное изделие из древесины, толщина которой 10 сантиметров (укладывалась на оголовок опоры).
5. Максимально возможный уровень нагрузки на каждую опору со стороны сооружения составляет 14 тонн.
6. Расчетная нагрузка на опорный элемент по земле – 17,34 тонны. Она рассчитывается с учетом коэффициента надежности 1,4, указывает на показатели, которые способна выдержать свая.
7. Геологический разрез земельного участка, где планируется проведение строительных работ. Здесь должно присутствовать подробное описание.
8. Чертеж с указанием отметки верха опоры после ее погружения, удаления оголовков. Подробно описывается специфика свайного поля, где указываются места установки свай, на которых в последующем проведено тестирование.

Порядок организации испытания

Первый этап — подготовительный.

Первоначально на строительный объект транспортируются лишь контрольные опоры. Это обусловлено тем, что после проведения обследования указанная согласно проектных документов марка сваи может как подтвердиться, так и требовать замены.

Точки, куда забиваются опорные элементы при тестировании, не должны совпадать с рабочими. В ходе осуществления динамического испытания возможно разрушение столбов или их провал в грунт.

Строительная организация должна использовать именно то специализированное оборудование, которое указано в проектной документации. На основании такой техники предварительно рассчитывается отказ согласно проекта.

Если используемая в ходе забивки опор техника не соответствует проекту, в обязательном порядке проводится перерасчет отказа свай. Здесь учитываются технические характеристики применяемой при тестировании установки.

Обследование динамическими нагрузками осуществляется в три этапа. На первом выполняется забивка контрольных опорных элементов. В данном случае пробные сваи не нужно добивать до отметки, которая указана в проекте, оставляется величина для последующей добивки (осуществляется на третьем этапе).

Важно знать, что в ходе достижения уровня погружения опоры на расстояние менее 0,1 сантиметра за один удар работа по испытаниям прекращается. Это может привести к выходу оборудования из строя.

При проведении испытаний обязательно считается количество совершаемых ударов с учетом каждого метра погружения. На последнем метре погружения учет ударов ведется на каждые 10 см.

Второй этап проведения испытания свай – «отдых».

Делается перерыв после забивки опорных элементов в грунт. За этот промежуток времени почва, которая обволакивает сваю, частично восстановит изначальную структуру (она нарушалась в ходе забивки). Время «отдыха» напрямую связана с особенностями грунта, но может быть не меньше:

• 3 суток. Этот срок нужно выдержать на песчаной почве. Исключением является водонасыщенный мелкий и пылеватый грунт.
• 6 суток. Такой срок выдерживается на глинистой или разнородной почве.

В некоторых случаях допускается сокращение время «отдых» до одних суток. Данного срока будет достаточно, если свайный фундамент возводится на крупнообмолочном, плотном песчаном/глинистом грунте.

Более продолжительный срок отстаивания чаще всего устанавливается:

• На водонасыщенной мелкой и пылеватой почве. Он составляет не меньше 10 суток.
• На глинистой почве, имеющей мягкую или текуче-пластичную консистенцию. Он составляет не меньше 20 суток.

Длительность проведения «отдыха» обязательно предварительно нужно согласовать с фирмой, которая составляла проектную документацию на объект.

Третий этап испытания опор – добивка.

Она позволит определить отказ каждой пробной сваи после выжидания «отдыха». Процедура осуществляется последовательно – по три или пять ударов. В ходе каждого подхода фиксируют средние показатели отказа. Применяется аналогичная высота нанесения ударов молотов, которая в данном случае составляет 2,8 метра.

Величину отказа можно измерять с помощью специального прибора – отказомера. Он фиксируется в верхней части опорного элемента, дает возможность получить график перемещения опоры при совершении каждого из ударов.

Если нет отказомера, допускается проведение измерений с помощью прецизионного нивелира, который отличается высокой точностью. Этот прибор располагается на расстоянии примерно в 30 метров от места погружения опоры. Об использовании такого оборудования (его вид и серия) нужно обязательно прописать в проектных документах.

После организации испытания подписывается акт несколькими сторонами – клиентом и генеральным подрядчиком, мастером, сотрудником испытательной лаборатории, сотрудником проектной фирмы.

Особенности обработки итоговых данных после осуществления испытания

После того, как будет выполнена добивка и определен уровень отказа каждой контрольной опоры, результаты тестирования обязательно отправляются на изучение в проектную фирму. Именно она принимает заключительное решение по поводу изменения конструкции свайного основания, рассчитывает оптимальную нагрузку и требуемую глубину установки опорных элементов.

Если результаты проведенного тестирования оказались положительными, проектировщик обязательно даст разрешение на проведение строительных работ. После этого сразу можно приступать к массовой забивке рабочих опор.

Нужно заметить, что проектная организация также указывает на перечень работ, которые необходимо выполнить с оставшимися в грунте сваями. Они могут удаляться из почвы, а также срубаться до определенной отметки.

Использование георадара позволяет решить следующие задачи:

выявление подземных полостей и пустот, трещин, зон разуплотнения, действующих и неиспользуемых коммуникаций и коллекторов различного назначения, старых погребенных сооружений (подземных ходов, хранилищ, бомбоубежищ, засыпанных подвалов, галерей); определение глубин заложения фундаментов, свай, противофильтрационных завес, дренажных систем, мостовых опор, выявления в них трещин и повреждений;

просвечивание грунтового массива под фундаментами существующих зданий и сооружений, при отсутствии в основании последних листов металла, армированных плит; обследование насыпей, полотна автомобильных и железных дорог, тела земляных плотин для оценки их состояния; установления глубины залегания грунтовых вод и верховодки; просвечивание донных отложения (с поверхности пресных водоемов), с расположением необходимых для интерпретации скважин по берегам водоема.

Согласно пункту 5.4 СП 24.13330.2011 СВАЙНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ:

При строительстве высотных зданий повышенного уровня ответственности и зданий с глубокой подземной частью в состав работ при изысканиях следует включать геофизические исследования для уточнения геологического строения массива грунтов между скважинами, определения толщины прослоев слабых грунтов, глубины водоупоров, направления и скорости движения подземных вод, а в карстоопасных районах — глубины залегания скальных и карстующих пород, их трещиноватости и закарстованности.

Что представляет собой свайный фундамент

Впервые основание этого типа было сооружено под домом в 1838 году. Использовался такой фундамент изначально только при строительстве зданий на воде и болотистых участках. Позднее сваи начали ставить под домами в зоне вечной мерзлоты и просто на не слишком прочных грунтах. В наше время фундаменты этого типа могут возводиться в том числе и на склонах.

В основе конструкции такого основания лежат длинные опоры, собственно и называемые сваями, соединенные горизонтальным ростверком. Последний может представлять собой как бетонную сплошную плиту, так и ленту. В грунт опоры, в зависимости от их конструкции, или забиваются, или ввинчиваются.

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.

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.

Нормативные документы на динамические испытания свай

Тестирование несущих способностей опор фундамента проводят согласно нормам:

— ГОСТ 568694 «Полевые испытания свай»;

— СНиП 2.02.0385 «Опорные фундаменты»;

— СП50102-2003 «Нормы проектирования опорного фундамента»

Прежде, чем начать производство наши специалисты разрабатывают специальную программу испытания. После этого (это можно проводить в процессе возведение свайной конструкции) сваи нагружаются, и проводится серия наблюдений в течение всего времени углубления опор.

Это важно!

Данный вид испытания очень прост, он отображает поведение конструкции под статической нагрузкой. Он наиболее полезен для того, чтобы определить «отдачу» грунта, его поведение под опорной нагрузкой.

Точность данных, которые специалисты получают из эксперимента, очень высока, а сами численные значения, как правило, очень близки к предварительным теоретическим расчетам.

Читайте также:  Определение величины опрокидывающего момента конвертера

Основные преимущества испытания динамической нагрузкой

Испытание сваи в эксплуатируемом здании перед надстройкой

Метод динамических испытаний имеет ряд неопровержимых преимуществ перед статическим методом. При реализации такого метода доступна высокая степень мобильности, он достаточно экономичен и применим ко всем видам существующих в настоящее время свай.

Представленный метод дает реальную возможность значительно увеличить параметр несущей способности изделия. Все это производится в соответствии с положениями СНиПа.

Такое увеличение параметра возможно в том случае, если свая, во время осуществления забивки, погружается своим острием в слабый слой, который имеет большую сжимаемость.

В грунтах глинистого типа, которые отличаются своей однородностью в пределах площади фундамента здания, при осуществлении погружения свай на одинаковую глубину, величина отказов может разниться.

Вкупе с небольшим интервалом погружения предоставленные данные могут вводить в заблуждение, в связи с чем может сформироваться мнение от разных значениях несущей способности изделий.

В таком случае рекомендуется внимательно сверить полученные результаты с теми, которые были получены в ходе проведения статических изысканий. В процессе выявится одно общее значение уровня сопротивляемости представленных железобетонных изделий.

Технология проведения динамических испытаний

В большинстве случаев, проведение динамических испытаний инициируется три раза. Первый раз все действия производятся над уже имеющимися в наличии изделиями, которые отобраны для проведения работ и строительства. Это происходит до начала действий с проектом свайного фундамента.

Испытание свай динамической нагрузкой

В процессе определяется показатель уровня неоднородности грунтовых отложений в том месте, где будет производиться строительство.

Следующий после этого этап производится непосредственно в момент забивки. В процессе производится оценка несущих качеств изделия и исследование свойств несущих грунтовых слоев и ослабленных участков.

После окончания работ производится заключительный этап испытания. Он дает самые достоверные данные о несущих способностях после того, как они некоторое время побыли в грунте.

При осуществлении забивки в процессе наблюдения за текущими изменениями отказов можно выявить те слои грунта, которые являются несущими.

Также это позволяет произвести сравнительную оценку параметров несущей способности уже забитых изделий, для того, чтобы выявить возможные ослабленные участки.

В слоях глинистого типа пробная забивка производится с помощью молота, который проводит короткую серию ударов. Это позволяет сохранить нетронутой структуру грунта.

Все текущие динамические испытания проводятся при содействии того оборудования и техники, которое задействовалось при выполнении основного спектра работ.

По завершению становится доступным значение величины отказа. Оно равно степени погружения изделия в грунт после осуществления по нему одного удара молотом.

Испытания свай динамической (ударной) нагрузкой по методу ЭЛДИ

Точность тех данных, которые будут получены, напрямую коррелирует с высотой молота и удельным весом его ударной части.

Сюда также входить параметры веса сваи, и ее наголовника. Некоторое внимание уделяется уровню точности производимых замеров при упругих перемещениях изделия в грунте после нанесения удара.

Испытания грунтов

При строительстве здания и последующем его вводе в эксплуатацию грунты песчаного и глинистого типа подвергаются уплотнению в результате влияющей на них статической нагрузки.

Испытания грунтов оказывает очень серьезное влияние на весь процесс возведения здания. Это связанно с тем, что от параметров несущей способности грунта напрямую зависят характеристики прочности и устойчивости всей строящейся конструкции.

Эта процедура производится для того, чтобы подробно изучить физико-механические характеристики грунтов, определить особенности их геологической структуры и выявить условия, которые оказывают влияние на равновесие всей почвенной массы на данном участке. В большинстве случаев проводятся два обязательных этапа испытаний такого типа.

1. Лабораторные.
2. Полевые.

Испытания свай на прочность

Лабораторные позволяют определить нужные параметры физико-механических качеств грунтов, а полевые выявляют уровень сопротивления почвы в ее естественных условиях.

Проводимые работы помогают составить наиболее оптимальный график выполнения работ и спрогнозировать степень устойчивости будущего здания.

Кроме того, это способствует выбору наиболее эффективного способа, направленного на укрепление фундамента. Эти процедуры также проводятся для того, чтобы избежать обрушения возведенных зданий.

Испытания могут проводиться не только на открытых строительных площадках, но и при исследовании уже готово фундамента. Если строительство осуществляется на старом фундаменте, то грунт обязательно подвергается процедуре обязательного изучения.

Статическое испытание свай

При выборе оборудования, которое необходимо для корректных испытаний такого рода, ориентировка осуществляется на особенности способа, посредством которого будет проводиться погружение. Сейчас активно применяются такие способы, как:

• Проведение укладки нужного груза на платформу, установленную на сваях;
• Применение натяжной муфты или лебедки;
• Применение гидравлического домкрата и использование его усилия;
• Использование собственного удельного веса СВУ.

Испытания свай статической нагрузкой по ГОСТ 5686-94

Статическое испытание свай начинается с того, что обозначается численность уже существующих изделий, и тех мест, где будет производиться их дальнейшая забивка.

После этого производится погружение пробных железобетонных конструкций. Все текущие испытательные работы проводятся с участием тех конструкций, которые лежат в областях с наихудшими грунтовыми условиями.

Все испытательные работы начинаются с того, что выжидается период «отдыха» сваи. Те конструкции, погружение которых будет производиться с помощью других способов, приводят в готовность не раннее, чем за сутки до начала процесса.

Все работы начинаются только после того, как изделие, изготовленное из бетона, застывает на 80% своей прочности. Все работы производятся равномерно без осуществления ударов и с соблюдением степеней нагрузки на конструкцию. Порядок действий устанавливается заранее и отображается в программе испытаний.

При осуществлении заглубления нижних концов конструкции в грунты обломочного типа допускается достижение трех ступеней (уровней) нагрузки, которые составляют 1/5 всех нагрузок, объединенных суммарно.

Первая пробная свая должна обладать высокой прочностью, благодаря этому может быть обеспеченно получение всех необходимых характеристик. В случае необходимости свая подвергается усилению с помощью подключения внешней обоймы.

Задачи, решаемые при статической проверке

В полевых условиях испытательные мероприятия осуществляют для следующих целей:

• Выбора конструкции изделий, запланированных к использованию на возводимом объекте, определение их геометрических параметров, способности воспринимать усилия.
• Определения на практике возможности производить погружение свай на предусмотренную проектом глубину для данного вида почвы, оценки ее однородности.
• Определения величины перемещения свай пропорционально приложенным воздействиям в течение определенного стандартом времени.

Проверка свай статической нагрузкой осуществляется с целью подтверждения реальной способности изделий воспринимать суммарные усилия, предусмотренные проектом здания.

Несущая способность забивных свай

Для определения несущей способности забивных свай существует формула Н.М. Герсенова, которую мы представим Вам:

Обозначения формулы:
q — вес сваи и наголовника в тоннах, без учета коэффициента перегрузки;
F — площадь поперечного сечения сваи (нетто в м2);
k — коэффициент однородности грунта (k= 0,7);
Н — расчетная высота падения ударной части молота в сантиметрах
п — коэффициент, зависящий от материала сваи и способа забивки;
Q — вес ударной части молота в тоннах;
m — коэффициент условий работы (m=1);
е — отказ в сантиметрах;

Технология проведения статических испытаний свай

Схема разметки свайного фундамента.

Процесс всегда начинается с определения количества испытуемых свай, будущих мест их забивки. И только после этого в некоторых определенных местах погружают несколько пробных свай. Все испытания во время забивки и приемки производятся на сваях, которые расположены в местах с самыми худшими для этого объекта грунтовыми условиями либо давших наибольший отказ при забивке.

Испытания грунта статической нагрузкой следует начать после ее отдыха. Для тех свай, которые погружены другими способами, начало испытаний определяют программой таких испытаний, но не раньше, чем через сутки после погружения. Во время испытаний набивными (буронабивными) сваями начало испытаний назначают не раньше достижения бетоном 80% прочности. Проведение испытаний талых грунтов статической вдавливающей нагрузкой выполняют равномерно, без каких-либо ударов, ступенями нагрузки, значение и количество коих устанавливает программа испытаний. При заглублении всех нижних концов подобных натурных свай в крупные обломочные грунты, плотные пески и глинистые грунты твердой консистенции допускают первые 3 ступени нагрузки принимать равными 1/5 всей нагрузки.

Схема испытания свай статической нагрузкой.

Перед осуществлением любых статических испытаний следует тщательно спланировать поверхность выбранного грунта вокруг наиболее опытной сваи. Загрузочный предмет монтировать так, чтобы обеспечить точно центральное приложение строго вертикальной нагрузки. Пробная свая обязательно должна иметь нужную прочность материала, которая обеспечит получение всех требуемых характеристик и особенностей несущей способности грунта. А при необходимости голову сваи усиливают при помощи внешней обоймы. Непосредственно перед испытанием элементы должны отстояться какое-то время. Это делается для того, чтобы восстановились все структурные связи в грунтах и, соответственно, пробная свая показала наиболее реальный результат. Время-отдых перед всеми испытаниями согласно ГОСТ составляет:

• отдых 1 сутки – когда под острием свай есть крупнообломочные грунты либо плотные пески;
• отдых 3 суток – срок, рассчитанный для песчаных грунтов;
• отдых 6 суток – для глинистой почвы и разнородных грунтов;
• отдых 10 суток – для песков, насыщенных водой.

Зачастую отдых должен быть 6-7 дней со времени забивки.

Схема устройства фундамента на винтовых сваях.

Для того чтобы измерить осадки испытываемых свай, устанавливают индикаторы почасового типа, имеющие цену деления 0,01 мм. Появляющиеся реактивные усилия, которые возникают при нагружении любой испытываемой сваи, передаются сразу через систему балок непосредственно на анкерные сваи. Для регистрирования возможного выдергивания и выпада анкерных элементов статистической нагрузкой на каждый элемент устанавливают по 2 индикатора часового типа, имеющих деление 0,01 мм. С учетом возможного удлинения верхушки арматурного каркаса любое выдергивание анкерных свай в момент испытания не должно быть больше 0,2 см.

Перед всеми нагружениями берут нулевые отсчеты и количество по всем имеющимся приборам. И на каждой ступени перед статической нагрузкой снимают также отсчеты по всем имеющимся приборам. За критерий некой условной стабилизации деформации перед нагрузкой обычно принимают скорость осадки свай на этой ступени нагружения, которая на превышает 0,1 мм за последние 60 либо 120 мин наблюдений. А за частное значение самого предельного сопротивления испытываемых элементов статистической нагрузкой принимают нагрузку, при которой уже прекращено нагружение элементов.

Динамические испытания с определением упругого отказа

Несмотря на достоинства формулы Н.М. Герсеванова, в ней не учитываются потери энергии на упругую деформацию грунта и сваи, что ограничивает область применения данной формулы отказами менее 2мм. Поэтому для определения несущей способности свай, забиваемых при отказах менее 2 мм используют формулу в видоизмененном виде с учетом «упругой» части:

где sa – фактический (остаточный) отказ, равный вертикальному перемещению от одного удара сваи.

Основным преимуществом измерения упругого отказа в процессе динамических испытаний является более достоверное определение несущей способности сваи Fd. Что позволяет более полно использовать резервы несущей способности основания и, как следствие, эффективно проектировать свайные фундаменты.

Ниже представлена формула, по которой определяется допускаемая нагрузка на сваю N. В соответствии с этой формулой значение нагрузки, которую можно передать на сваю с регистрацией упругого отказа будет на 15% выше, по сравнению с аналогичной сваей, которая подвергалась испытанием без измерения упругого отказа.

ɣk — коэффициент надежности, принимаемый равным:

1,25 — если несущая способность сваи определена расчетом по результатам статического зондирования грунта, по результатам динамических испытаний сваи, выполненных с учетом упругих деформаций грунта, а также по результатам полевых испытаний грунтов эталонной сваей или сваей-зондом;

1,4 — если несущая способность сваи определена расчетом, в том числе по результатам динамических испытаний свай, выполненных без учета упругих деформаций грунта;

На рисунке ниже представлена диаграмма перемещения сваи после одиночного удара молота.

Свая после каждого удара перемещается в три этапа: вначале она перемещается на некоторую максимальную глубину, затем упругими силами грунта выталкивается вверх и после быстрозатухающих колебаний останавливается в грунте на отметке, отличающейся от положения ее до удара на некоторую величину, называемую остаточным отказом. Разность величин погружения свай на максимальную глубину и остаточного отказа называют упругим отказом.

В соответствие с Приложением Д СП 45.13330.2012 «Земляные сооружения, основания и фундаменты» расчетный отказ для ж/б свай длиной свыше 25 метров, а также стальных трубчатых свай следует оценивать расчетом, основанным на волновой теории. Ниже приведен пример расчета отказа металлической сваи с закрытым нижним концом, погружаемой забивкой. Геометрические параметры сваи: длина 35 метров, диаметр ствола 325 мм, для обустройства одного из объектов месторождения нефтегазовой отрасли.

Динамические испытания свай: когда и зачем необходимы, программа, расчет и выполнение

Свайный фундамент создаётся двумя способами: заливкой бетонного раствора в подготовленные конструкции из арматуры и опалубки или путём монтажа готовых железобетонных столбов.

Второй метод сопровождается проведением специальных тестов для определения достаточной глубины погружения и несущих способностей устанавливаемых изделий.

Регулирует данный процесс ГОСТ на динамические испытания свай под номером 5686—69.

Испытание свай динамической нагрузкой на строительной площадке

Проведение испытаний

Различные типы почвы по-разному реагируют на механическое воздействие:

• Так, песок уплотняется и противостоит вхождению сваи с каждым ударом молота всё сильнее. Настолько, что приходиться увеличивать силу удара, но это даёт и большую стабильность уже забитой опоре.
• С глиной же, например, дело обстоит иначе: на некоторых позициях бетонное изделие будет проходить одинаково легко, на других станет упираться, а затем снова проваливаться, и всё это может сопровождаться выходом грунтовых вод.

Вход винтовой сваи в глинуНа заметку! Во время выхода грунтовых вод при работе с глиной рекомендуется ожидать их обратное впитывание в почву перед осуществлением каких-либо замеров.

Так, вы получите более верные результаты.

Теперь давайте обо всём более подробно:

Когда и зачем необходимы динамические испытания

Забивание железобетонных свай в песок

Время по отношению к периоду проведения монтажаНазначениеДо начала проектирования столбчатого основанияДля изучения свойств и однородности почвы, и несущих возможностей опорВ период забивания железобетонных изделийДля обнаружения зон строительной площадки, обладающих хорошими и слабыми несущими показателямиПосле полного окончания установкиДля формирования итогового заключения касательно несущих показателей столбов после «отдыха»

Совет: динамические и статические испытания свай проводите совместно. Это позволит получить более полный объём необходимой информации для установки надёжного фундамента.

Программа испытаний

СНиП на динамическое испытание свай предполагает проведение трёх дней работы в случае песчаного грунта и шести дней в случае глинистого.

Необходимые действия включают в себя:

• Выполнение точных замеров отказов, происходящих в процессе погружения столба. При этом необходимо учитывать, что точность выполняемых измерений не должна быть менее одного миллиметра.
• Учёт количества всех ударов, исполненных за всё время забивания сваи.
• Учёт количества ударов, произведённых в период преодоления слоя грунта толщиной в один метр.
• Последние сто сантиметров требуют более тщательного анализа, и прохождение каждого дециметра требует отдельного подсчёта сделанных ударов.
• Заключительное определение показателя отказа после «отдыха» в процессе добивания.
• После всего обязательно составляется акт динамического испытания свай.

Расчёт

Чертёж и обозначение всех используемых в расчёте величин

Полученный акт испытания свай динамической нагрузкой мы используем для обнаружения и вычисления связи между величиной отказа опоры и её несущими возможностями при помощи следующей формулы:

G×H=Fu×Sa+G×h+a×G×H, где:

СимволЗначениеG×HПоказатель работы наносящего удар инструментаFu×SaРабота, осуществляемая во время вхождения сваи в грунтG×hРабота на деформации упругого типаa×G×HРабота на деформации неупругого типаFuЗначение сопротивления опоры давлению, осуществляемому на опору вертикальноSaВеличина отказаАПараметрт, благодаря которому учитывается переход кинетической энергии в тепловую

Отказ сваи рассчитывается как среднее арифметическое расстояний погружения изделия от нескольких ударов. Своими руками замерять их можно при помощи специального отказомера или обычной линейки.