Испытания грунтов статической нагрузкой

Испытание грунта

Почвы, расположенные на поверхности земли, выступают в роли основания для множества объектов: зданий и построек, дорожного полотна и прочих строительных сооружений. Предварительная проверка качества материалов позволит держать под контролем рабочий процесс и иметь представление о его характеристиках и свойствах.

Важнейший этап строительства, который осуществляется перед проектировкой фундамента — 30416-96 ГОСТ испытания грунтов. Цель проводимых работ: определить уровень деформации поверхности в зависимости от тех или иных факторов.

Виды и методы испытаний грунтов

Деформация грунта происходит в связи со статическими нагрузками, действующими в процессе эксплуатации постройки. В зависимости от характеристик поверхности зависит и скорость ее износа. Во избежание разрушения фундамента или порчи здания, требуется предварительная проверка грунта. На основании полученных данных, в проект вносятся необходимые коррективы.

Существуют различные виды анализа материалов, применяемые в зависимости от условий. Их можно структурировать на две группы:

• лабораторные (осуществляемые в специально созданных условиях);
• полевые (проводимые непосредственно на объекте).

Лабораторные испытания грунтов выполняются для определения следующих характеристик:

• уровень прочности;
• коэффициент фильтрации;
• просадочность;
• усадка и набухание.

Каждое из качеств проверяется в соответствии с установленными нормами и положениями российского законодательства. Для всех атрибутов существует собственный ГОСТ, в условиях которого и контролируются образцы.

Анализ осуществляется двумя методами: стабилометрическими (трехосными) и компрессионными (одноосными).

Компрессионные испытания грунтов представляют одноосное сжатие при условии отсутствия возможности расширения вбок. Проще говоря, проверка имитирует нагрузку, осуществляемую под центром фундамента. Во время анализа определяется состояние следующих параметров:

• общая деформация;
• прочность структуры;
• уровень сжатия;
• коэффициент относительной сжимаемости.

Стабилометрические методики позволяют проверить иные характеристики:

• уровень давления, в соответствии с параметром напряжения деформации сбоку;
• степень уплотнения сверху, с учетом веса постройки и самого грунта;
• сжатие на глубине снизу.

Полевые испытания грунтов проводятся непосредственно на месте будущей постройки. Помимо определения постоянных параметров, специалисты выявляют характеристики материала с учетом возможных воздействий, происходящих во время строительства.

Каждая методика обозначена собственным номером ГОСТ, установленным правилами. Выделяют основные методы полевых испытаний грунтов:

• проверка уровня деформации;
• метод статического зондирования;
• проверка на срез в горной выработке;
• испытание на срез в скважине и в массиве.

Процедуры, осуществляемые в поле, проводятся при помощи свай или штампов. Штамповые испытания грунтов осуществляются по отношению к определенным видам материалов: песчаного, глинистого и крупнообломочного.

Испытание грунтов сваями проводится четырьмя различными способами:

• выдергивание;
• горизонталь;
• вдавливание;
• динамические испытания.

Статические испытания свай

Статические испытания свай

Назначение испытаний грунта сваями статической вдавливающей нагрузкой

Суть метода статических испытаний свай

Преимущества статических испытаний грунта сваями

Для каких объектов используется метод испытаний грунта сваями

Статические испытаний свай требуется проводить для определения фактической несущей способности свай в полевых условиях.

Нагружение натурной сваи производят ступенями с помощью домкрата и анкерной системы или грузовой платформы с тарированным грузом. На каждом шаге измеряется осадка сваи.

Измерение осадок производятся до условной стабилизации деформаций (затухание осадки). Несущая способность сваи определяется по результатам нагружения свай усилием, предусмотренным программой испытаний или до значения нагрузки, при которой значение осадки составит регламентируемую величину. Например, в ряде случаев 40 мм.

Испытание грунтов сваями статической вдавливающей нагрузкой — самый точный метод определения несущей способности свай по грунту на данный момент.

— полевые испытания натурной сваи позволяют достовернее других методов определить несущую способность свай;

— проведение статических испытаний свай позволяет избежать аварии и разрушения фундаментов зданий и сооружений;

— полевые испытания свай позволяют снизить расходы на фундамент в 2-3 раза. Стоимость испытаний свай на порядок меньше сэкономленной суммы.

Любые промышленные и гражданские здания и сооружения I и II уровня ответственности.

Статические испытания свай

⦁ ОТ 49000 РУБЛЕЙ ЗА 1 ИСПЫТАНИЕ п ри количестве испытаний больше 3;

⦁ ВЫПОЛНЯЕМ РАБОТУ ПО ВСЕЙ ТЕРРИТОРИИ РОССИИ , КАЗАХСТАНА;

⦁ НАЧИНАЕМ РАБОТУ НА ОБЪЕКТЕ В ТЕЧЕНИЕ 2-3 ДНЕЙ ПОСЛЕ ПОДПИСАНИЯ ДОГОВОРА;

⦁ ЕСТЬ ВСЕ НЕОБХОДИМЫЕ ДОКУМЕНТЫ, ДОПУСКИ СРО, АТТЕСТАЦИЯ И Т.Д. ;

⦁ ОБЛАДАЕМ ОБОРУДОВАНИЕМ, ПОЗВОЛЯЮЩИМ ПРОВОДИТЬ НАГРУЖЕНИЕ СВАИ ДАЖЕ НАГРУЗКОЙ 1500 ТОНН;

⦁ ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ НАШИМ ОБОРУДОВАНИЕМ В 10 РАЗ ВЫШЕ ТРЕБОВАНИЙ НОРМ СП 24.13330.2011.

Статические испытания свай в Челябинске, Екатеринбурге нагрузкой 44 тонны

Статические испытания свай

Делать выводы о несущей способности свай на основе данных одних лишь расчетов, зондирования или даже динамических испытаний свай зачастую некорректно.

Реалистичные результаты можно получить при применении метода испытания натурных свай статической вдавливающей нагрузкой.

Этот метод по праву можно считать одним из самых достоверных.

Ведь испытываются именно те сваи и в тех инженерно-геологически условиях, в которых им предстоит работать.

Кроме того, такой метод позволяет приложить к свае нагрузку, определенную теоретическим расчетом в соответствии с СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» и сопоставить результаты определения несущей способности разными методами. Величина прикладываемой нагрузки и ее ступеней определяются программой испытаний.

Пример, наглядно показывающий существенные расхождения результатов несущей способности сваи (почти в 5 раз), полученные разными методами:

⦁ теоретическим расчетом по СП;

⦁ расчетом по результатам статического зондирования;

Поэтому при проектировании ответственных зданий необходимо проверять величину несущей способности свай, определенную не только расчетами по формулам свода правил, но и статическим испытанием свай в полевых условиях.

Это позволит избежать ошибок с одной стороны, способных привести к аварии разрушению, и с другой стороны существенно оптимизировать конструктивные решения и снизить стоимость конструкций свайного фундамента в среднем в 2-3 раза.

Испытания грунтов сваями статической вдавливающей нагрузкой. Метод.

Нагружение натурной сваи производят в соответствии с утвержденной программой испытаний ступенями значением не более 1/10 заданной в программе испытаний наибольшей нагрузкой на сваю.

Нагружение свай производят с помощью грузовой платформы и тарированных грузов либо с помощью системы балок и анкерных свай, воспринимающих выдергивающее усилие.

Грузовая платформа или балки служат упором для гидравлического домкрата.

С помощью домкрата нагрузка ступенями передается на сваю. На каждой ступени производятся замеры значения осадки сваи и значения нагрузки, соответствующей ступени, а также времени действия той или иной ступени. Замеры осадок производятся с помощью индикаторов, установленных на реперной системе, до условной стабилизации деформаций (затухание перемещений). Давление замеряется с помощью манометра.

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

— если наблюдения в процессе устройства свай показывают, что инженерно-геологические или гидро-геологические 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.

Необходимое число испытываемых свай для обоснования принятых в проекте решений назначается

— 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.

При испытаниях просадочных грунтов с замачиванием допускается применять локальное замачивание до коэффициента водонасыщения Sr ≥ 0,8 в объеме грунта вокруг испытываемой сваи, ограниченном расстоянием от оси сваи 5d при забивных и 3d при набивных сваях (где d — диаметр сваи или наибольший размер поперечного сечения сваи).

Глубина погружения анкерных свай не должна превышать глубины погружения испытываемой сваи.

Расстояние от оси испытываемой натурной сваи до анкерной сваи или до ближайшей опоры грузовой платформы, а также до опор реперной установки должно быть не менее пяти наибольших размеров поперечного сечения сваи (диаметром до 800 мм), но не менее 2 м. При контрольных испытаниях свай это расстояние должно быть не менее 3d, но не менее 1,5 м (d — диаметр или наибольшая сторона поперечного сечения сваи). Для эталонной сваи или сваи-зонда расстояние должно быть не менее 1 м.

Для свай диаметром более 800 мм, а также для винтовых свай расстояние между испытываемой и анкерной сваями в свету допускается уменьшать до 2d.

Приборы измерения деформации (перемещений) свай при их статических испытаниях (индикаторы, прогибомеры, приборы автоматической записи статических деформаций и т. п.) должны обеспечивать погрешность измерений не более 0,1 мм. Число приборов, устанавливаемых симметрично на равных (не более чем 2 м) расстояниях от испытываемой сваи, должно быть не менее двух.

Перемещение сваи определяют как среднеарифметическое значение показаний всех приборов.

Испытания грунтов забивной сваей следует начинать после ее «отдыха» согласно 7.2.3 СП «Свайные фундаменты». Для свай, погруженных другими способами, начало испытаний определяется программой испытаний, но не ранее, чем через 1 сутки после их погружения.

При испытаниях буровыми (буронабивными, буроинъекционными и т. д.) и набивными сваями начало испытаний назначают не ранее достижения бетоном свай 80 % проектной прочности.

Перед проведением испытаний буровые сваи должны быть проверены на сплошность их стволов, в том числе, в случае необходимости, сейсмоакустическим методом.

Нагружение испытуемой сваи (натурной, эталонной или сваи-зонда) проводят равномерно, без ударов, ступенями нагрузки, значение которых устанавливается программой испытаний, но принимается

не более 1/10 заданной в программе наибольшей нагрузки на сваю. При заглублении нижних концов натурных свай в крупнообломочные грунты, гравелистые и плотные пески, а также глинистые грунты твердой

консистенции допускается первые три ступени нагрузки принимать равными 1/5 наибольшей нагрузки.

На каждой ступени нагружения натурной сваи снимают отсчеты по всем приборам для измерения деформаций в такой последовательности: нулевой отсчет — перед нагружением сваи, первый отсчет — сразу после приложения нагрузки, затем последовательно три отсчета с интервалом 30 мин и далее через каждый час до условной стабилизации деформации (затухания перемещения).

За критерий условной стабилизации деформации при испытании натурной сваей принимают осадку сваи на данной ступени нагружения, не превышающую 0,1 мм за последние 60 мин наблюдений, если под

нижним концом сваи залегают песчаные грунты или глинистые грунты от твердой до тугопластичной консистенции, или 2 ч наблюдений, если под нижним концом сваи залегают глинистые грунты от мягкопластичной до текучей консистенции.

При испытании свай опор мостов за этот критерий принимают скорость осадки, не превышающую 0,1 мм за последние 30 мин наблюдений — при опирании сваи на крупнообломочные, песчаные грунты и

глинистые грунты твердой консистенции или 60 мин наблюдений — при опирании сваи на глинистые грунты от полутвердой до тугопластичной консистенции.

Нагрузка при испытании натурной сваей должна быть доведена до значения, при котором общая осадка сваи составляет не менее 40 мм. При испытании эталонной сваей или сваей-зондом эта осадка

должна быть не менее 20 мм. При меньших осадках продолжительность выдержки сваи под нагрузкой на последней ступени нагружения, даже в случае достижения принятой условной стабилизации, должна со-

ставить не менее 5 ч, если в программе испытаний не указан другой срок выдержки стабилизации.

При заглублении нижних концов натурных свай в крупнообломочные, плотные песчаные и глинистые грунты твердой консистенции нагрузка должна быть доведена до значения, предусмотренного программой испытаний, но не менее полуторного значения несущей способности сваи, определенной расчетом, и не более расчетного сопротивления ствола сваи по материалу.

При контрольном испытании сваи при строительстве наибольшая нагрузка не должна превышать расчетного сопротивления ствола сваи по материалу.

В случае непредвиденного перерыва в испытаниях дальнейшее нагружение сваи и регистрацию перемещений сваи проводят с отсчетом их от ранее достигнутых значений.

Разгрузку сваи (натурной, эталонной или сваи-зонда) проводят после достижения наибольшей нагрузки (см. 8.2.4 СП «Свайные фундаменты») ступенями, равными удвоенным значениям ступеней нагружения, с выдержкой каждой ступени не менее 15 мин.

Отсчеты по приборам для измерения деформаций снимают сразу после каждой ступени разгрузки и через 15 мин наблюдений.

После полной разгрузки (до нуля) наблюдения за упругим перемещением сваи следует проводить в течение 30 мин при песчаных грунтах, залегающих под нижним концом сваи, и 60 мин — при глинистых грунтах, со снятием отсчетов через каждые 15 мин.

Число испытуемых свай при строительстве должно составлять:

при испытании свай статической вдавливающей нагрузкой — до 0,5 % общего числа свай на данном объекте, но не менее 2 шт., за исключением специально обоснованных случаев.

В случае необходимости по указанию проектной организации испытываемые пробные натурные сваи должны оснащаться тензометрическими датчиками.

По результатам испытаний строят графики зависимости осадки от нагрузки и скорости осадки от времени нагружения.

Испытания грунтов

Испытание грунтов — это этап строительства, предшествующий проектированию фундамента. Испытание грунтов производится на плотность и на сдвиг. Конечной целью является определение деформируемости грунта в зависимости от различных факторов.

• Для чего нужно испытание грунтов
• Испытание грунта на сдвиг
• Испытание грунта на плотность
• Лабораторные испытания грунтов
• Полевые испытания
• Методы испытания грунтов: компрессионный
• Методы испытания грунтов: стабилометрический
• Испытания штампом
• Испытание грунтов сваями
• Оборудование для испытания грунтов

Для чего нужно испытание грунтов

В процессе эксплуатации сооружения грунт под ним испытывает статические нагрузки и под их воздействием деформируется. Степень деформации зависит от характеристик грунта. Чтобы избежать разрушения постройки, перед началом строительства проводят испытания грунта и с учетом полученных данных вносят коррективы в проект.

Испытание грунта на сдвиг

Определяется характер зависимости и соотношение между нормальным (внешним) давлением и сопротивляемостью грунта сдвигу.

Рис. 1 Работы по испытанию грунта на сдвиг

Испытание грунта на плотность

Определяются следующие параметры:

• Плотность.
• Коэффициент уплотнения.
• Влажность.
• Коэффициент фильтрации.
• Крупность, гранулометрический состав.

Рис. 2 Испытание грунта на плотность

Испытания грунтов проводятся лабораторным и полевым методом.

Лабораторные испытания грунтов

Определяются следующие характеристики грунта (в скобках соответствующий норматив ГОСТ):

• Просадочность (23161-78).
• Прочность, деформируемость (12248-96).
• Набухание, усадка (24143-80).
• Коэффициент фильтрации (25584)

Рис. 3 Анализ грунта в лабораторных условиях

Полевые испытания

Проводятся на месте будущего сооружения. Кроме постоянных параметров грунта определяются особенности его поведения при различных воздействиях в ходе строительства.

• 1. Испытания на деформируемость (20276-85).
• 2. На срез в массиве и в скважине (21719-80).
• 3. На срез в горной выработке (23741-79).
• 4. Метод статического зондирования (20069-81).

Рис. 4 Испытания грунта на месте будущего сооружения

Методы испытания грунтов

К лабораторным методам относятся компрессионные (одноосные) и стабилометрические (трехосные). Полевые испытания проводятся с применением штампа или свай.

Компрессионный метод

Грунт испытывается на одноосное сжатие при отсутствии возможностей для бокового расширения. Аналогичную нагрузку испытывает грунт под центром фундамента. Определяются следующие характеристики:

• Коэффициент сжимаемости.
• Коэффициент относительной сжимаемости.
• Общая деформация, модуль.
• Структурная прочность.

Рис. 5 Компрессионный метод испытания грунта

Стабилометрический метод

То же самое на трехосное сжатие:

• Уплотнение сверху (совокупный вес грунта и сооружения).
• Снизу (плотность на глубине с учетом деформации и напряжения от вертикальной нагрузки).
• Боковое (давление с учетом напряжения боковой деформации).

Рис. 6 Схема стабилометра

Испытания штампом

Грунт подвергается нагрузке, сопоставимой с давлением будущей конструкции. Метод используется для следующих типов грунта:

• Глинистый.
• Песчаный.
• Крупнообломочный.

Рис. 7 Испытания грунта штампом

Если толща однородна, достаточно испытаний на уровне будущего фундамента. Если слои различаются по составу и свойствам, необходимо испытывать каждый. В зависимости от этого проводятся штамповые испытания в шурфах (карьерах, шахтах) либо в скважинах. Скважины предпочтительны также при высоком уровне подземных вод.

Испытание грунтов сваями

Способы:

• Статическая вдавливающая нагрузка.
• Выдергивающая.
• Горизонтальная.
• Динамические испытания.

Рис. 8 Испытания грунтов сваями

Образцы свай:

• Натурная – обычная строительная.
• Эталонная: составная металлическая, D = 114 миллиметров, забивная.
• онд: то же самое, D = 127 миллиметров, наличие муфты трения и конического наконечника.

Оборудование для испытания грунтов

Необходимое оборудование используемое при различных видах испытания грунтов.

Лабораторные приборы

• Одометр

Контейнер со стенками из толстого металла, препятствующими боковому расширению. Поршневая нагрузка прикладывается сверху.

• Стабилометр

Внутри камеры присутствует эластичная оболочка. Емкость оснащена манометрами бокового и порового давления.

Полевое оборудование

Штампы

• для шурфов, котлованов и т.д. D = 56,4 и 79,8 см, площадь 2500 и 5000 кв. см соответственно. Реже 10 тыс. кв. см.
• для скважин – 27,7, площадь 600.
• Кроме самого штампа в комплект оборудования входит устройство для передачи нагрузки и аппаратура для измерений.

Оборудование для испытания сваями

Для свайных испытаний:

• эталонная свая или зонд;
• опора (платформа или система ферм);
• оборудование для нагружения (домкрат и т.д.);
• измерительные приборы;
• для мерзлоты – термометры для грунта.

Для заказа работ по испытанию свай, свяжитесь с нами.

Статические испытания грунтов сваями

Компания «Нулевик» осуществляет проверка грунтов различных типов по заявкам организаций, предприятий и частных лиц. Огромный опыт наших сотрудников и наличие специализированного оборудования позволяет проводить работы в полном соответствии с нормативными требованиями и регламентами. Чтобы сделать заказ свяжитесь с нами и оставьте свою заявку. Качественное, тщательно выполненное исследование позволит вам безошибочно провести расчёт параметров свайного поля.

Когда необходимо проводить испытания грунтов статическими нагрузками

Основной целью является обеспечение стабильности и прочности будущей постройки, а значит – безопасности людей, которым предстоит в этом здании жить или работать. Испытания могут проводиться на разных стадиях разработки проекта здания и формирования свайного поля:

• на этапе проведения геологических изыскательских работ;
• на этапе, упреждающем составление рабочего проекта, если изыскания проводились в достаточно отдалённый период;
• на этапе непосредственной забивки свай, если выявлено расхождение состояния грунтов с проектными показателями;
• на стадии приёмки уже установленных свай с целью выявления их прочностных показателей.

Проведение также необходимо и в том случае, когда новое здание возводится на месте старого или даже на его фундаменте. Дело в том, что показатели удерживающей способности земли с течением времени могут изменяться, в особенности, если меняется уровень их увлажнённости. В этом случае опираться на старые данные может быть опасно, и объективные показатели необходимо получить, повторно все обследовав то место, где планируетсмя строительство.

Виды испытаний грунтов сваями

В соответствии с нормами Госстандарта 5686-12 (раздел 8) существует целый ряд требований, относящихся к состоянию свай и грунтов в различные периоды до и после забивки. Работы на строительной площадке проводятся в следующих категориях:

• при приложении к свае статической вдавливающей нагрузки;
• при приложении выдёргивающей нагрузки;
• при приложении к грунту нагрузки в горизонтальном направлении.

В качестве дополнения проводятся ускоренный анализ, который выполняется при помощи приложения к эталонной свае вдавливающей силы во время инженерных изысканий, предшествующих строительству.

Особенности статических испытаний

В зависимости от типа применяют те или иные виды испытательных нагрузок, но с соблюдением нормативов по времени. Так, забивные виды могут подвергаться проверке лишь по окончании периода «отдыха», т.е. не раньше, чем через сутки после забивки. Сваи, изготовляемые инъекционным или буронабивным способом, могут быть испытаны не раньше, чем бетон, залитый в скважину, отвердеет на 80% или больше.

Вдавливающее действие должно быть безударным, но со ступенчатым изменением его величины и с обязательной фиксацией в журнале. Это относится не только к вдавливающей, но и к выдёргивающему варианту.

Контрольное испытание, применяемое к буронабивным и забивным сваям, проводят по методике волнового удара. К ним прикладывается усилие в виде резких толчков подвесного молота вдоль её вертикальной оси. Так определяется сопротивление грунта и производится моделирование возможной осадки ствола фундамента.

В случае монтажа винтовых, буронабивных, уширенных книзу и составных свай анализ на выдёргивающие нагрузки не проводятся. Горизонтальная сила должна быть приложена хотя бы в двух разнесенных вдоль сваи точках с фиксацией отклонений ее ствола. Размеры усилий соответствуют показателям проектной документации.

Проведение испытаний грунта сваями

• Опора нагружается безударно и равномерно, со ступенчатым изменением мощности, причём одна ступень приравнивается к 0,1 от максимальной нагрузки.
• Показания приборов на каждой ступени фиксируются в журнале.
• Критерием стабилизированной деформации служит осадка не более 0,1 мм за час в песчаных или за два часа в глинистых грунтах.
• Величина силы должна быть такой, чтобы общая осадка составила от 40 мм и выше.
• По окончании проводится эталонное вдавливание сваи на 20 мм для фиксации сопротивления и вдавливание/выдёргивание на 12 мм – для определения бокового сопротивления грунта.
• После достижения предельной нагрузки сваю разгружают, снимая давление ступенчатым способом, причём длительность каждой ступени составляет 15 минут.
• По окончании проверки эталонную опору извлекают плавным усилием без рывков.

Варианты схем установок для статических испытаний

Применяются четыре основных схемы:

• с гидравлическим домкратом, системой балок и сваями анкерного типа;
• с грузовой платформой, на которую опирается гидравлический домкрат;
• с тарированным грузом;
• комбинированного типа.

Выдёргивающие и горизонтальные нагрузки прикладываются с использованием единственной схемы установок.

Документы, необходимые для испытаний грунтов

Для того, чтобы провести работу, нам понадобятся:

• техзадание, разработанное проектировщиком;
• проект выполнения работ;
• план стройплощадки с обозначением местоположения анкерных и испытуемых свай;
• результаты изысканий – геологический разрез стройплощадки и перечень физико-механических характеристик её грунтов.

Испытание свай и грунтов

ООО «МТТ-512» в рамках своей деятельности выполняет следующие виды испытаний грунтов и свай:

1. Статические испытания грунтов сваями по ГОСТ 5686-2012 по характеру приложения нагрузки делятся на три типа:

— Вдавливающие;
— Выдергивающие;
— Горизонтальные;

Сущность метода: Постепенное увеличение нагрузки на сваю ступенями определенной величины до достижения максимальной испытательной нагрузки, со съемом показаний перемещения сваи в зависимости от приложенной нагрузки.

Оборудование для проведения статических испытаний грунтов сваями:

— Устройство для нагружения сваи (домкраты или тарированный груз);
— Опорная конструкция для восприятия реактивных сил;
— Устройство для измерения перемещений сваи в процессе испытания;

Цель проведения статических испытаний грунтов сваями:

— При проведении испытаний выдергивающими нагрузками – определение величины выхода сваи в зависимости от нагрузки;

— При проведении испытаний горизонтальными нагрузками – определение горизонтального перемещения испытуемой сваи в зависимости от нагрузки;

— Определение значения несущей способности одиночной сваи или свайного основания по результатам оценки частного значения величины предельного сопротивления методами статистической обработки полученных данных;

2. Динамические испытания грунтов сваями на вдавливающую нагрузку методом, использующим принципы волновой теории удара (метод «PDA»):

Сущность метода: Сброс тарированного груза на оголовок сваи и регистрация данных, полученных во время удара.

Оборудование для проведения динамических испытаний грунтов сваями:

— Ударная установка (молот), капер;
— ЭВМ с эксклюзивным программным обеспечением фирмы PDI (США);
— Регистрирующая арматура: датчик Акселерометр (Pilezoelectric Accelerometer), тензодатчик (Strain Transducer);

Цель проведения динамических испытаний грунтов сваями является получение следующих показателей:

— График Распределения несущей способности, как по боковой поверхности, так и по пяте сваи;

— График Изменения несущей способности по глубине сваи и характеристики трения по боковой поверхности о грунт;

— График зависимости «Нагрузка-Осадка» моделирующий статические испытания по ГОСТ 5686-2012;

— Получение значения максимальной несущей способности каждой испытуемой сваи;

3. Статические испытания грунтов жесткими круглыми штампом:

3.1. В забое пробуренной скважины (по ГОСТ 20276-2012; ГОСТ 5686-2012);

3.2. В котловане, шурфе, дудке ( по ГОСТ 20276-2012);

3.3.На стадии приемочного контроля при устройстве дорожных одежд (CTO ABTOAOP 10.3-2014);

Сущность метода: Постепенное увеличение нагрузки на грунт ступенями определенной величины до достижения максимальной испытательной нагрузки, со съемом показаний перемещения сваи в зависимости от приложенной нагрузки.

Оборудование для проведения статических испытаний грунтов штампом:

— Устройство для нагружения (домкраты или тарированный груз);
— Опорная конструкция для восприятия реактивных сил;
— Устройство для измерения перемещений сваи в процессе испытания;
— Жесткий круглый штамп, диаметром от 300 до 800 мм. (в зависимости от вида испытаний и испытуемого грунта);

Цель проведения статических испытаний грунтов сваями:

— Определение величины несущей способности грунта ( в забое скважины по ГОСТ 5686-2012);

— Определение фактического модуля деформации грунта Е, МПа;

4. Испытание буронабивных свай на сплошность:

4.1. Обследования свай методом УЗД;

4.2. Сейсмоакустическая дефектоскопия свай;

Сущность метода: Контроль неразрывности бетонной конструкции основывается на разности скоростей движения ультразвуковой волны в средах, отличающихся по структуре, механическим и физическим свойствам.

Оборудование для проведения испытаний свай на сплошность:

— Датчики излучателя и датчик приемник;
— Устройство для считывания информации с датчиков ;

Цель проведения испытаний свай на сплошность: Контроль неразрывности (сплошности) бетонной конструкции после выполнения бетонных работ

Статические испытания грунтов

Важным этапом строительства является действия по исследованию грунтовой обстановки в районе предполагаемых работ в полевых условиях. Они выполняются перед проектированием объекта. В ходе полевых статических испытаний определяется степень деформации грунта при воздействии разных факторов. При эксплуатации построенного жилого, административного объекта на грунт под ним действуют весовые (статические) нагрузки, под воздействием которых происходят деформационные изменение, степень которых зависит от параметров грунта. Чтобы здание не разрушилось в процессе эксплуатации, проводятся квалифицированное полевое испытание способом зондирования грунтов специалистами компании в Москве.

Испытание грунтов методом статического зондирования

Назначение испытаний

Испытательные мероприятия проводятся с соблюдением действующих ГОСТов для получения достоверных данных об грунтовой обстановки исследуемой территории:

о свойствах грунта; однородности и глубине почвенного слоя; способности выдерживать конкретные нагрузки.

Также определяется, какой вид фундамента будет оптимальным.

Суть метода

Статические исследования зондированием проводятся с соблюдением действующего российского ГОСТа 19912-2001. При этом используется специальная установка, которая обеспечивает вдавливание в почву зонда со скоростью от одного метра в минуту. Результаты статических тестов непрерывно регистрируются для формирования полноценной картины грунтового слоя. Вдавливаемый зонд состоит из конусообразной головки с диаметром основания 36 миллиметров, штанги, длина одного звена которого составляет до 1-го метра. Вдавливание осуществляется с помощью спецмеханизма, а измерения производятся с использованием контрольно-измерительного устройства.

Преимущества статических исследований зондом

Достоинствами полевого метода статического зондирования являются:

высокая скорость прохода и возможность в короткое время выполнить много измерений; большое качество полученных данных; экологичность; экономичность.

Для каких объектов используется

Способ статического зондирования эффективен при разработке проектов строительных объектов на свайных фундаментальных основаниях с использованием буронабивных и забивных свай. С его использованием не только определяется целесообразность и возможность установки фундамента на сваях, но и собираются данные для того, чтобы составить рабочие чертежи свайной фундаментальной конструкции.

Статическое испытание грунтов сваями

Назначение испытания

Исследования проводятся чтобы:

обосновать выбранный метод строительства; определить осадок свай и величину допустимого напряжения на них; оценить емкость нагрузки всей конструкции фундамента.

При этом определяется число нужных для эксперимента устройств, исходя из состояния грунтовой обстановки, типа их в фундаменте, геотехнической категории строения.

Суть способа

Оборудование для выполнения статического тестирования состоит из:

приспособлений обеспечения нагрузки (гидродомкраты, тарированные грузы); упорной конструкции, способной воспринимать воздействия реактивных напряжений; приспособлений выполнения измерений динамики перемещения сваи в процессе исследования (система приборов).

Пробная свая-зонд вдавливается строго вертикально на определенную глубину и остается в таком положении на отдых, длительность которого зависит от состояния почвенно-грунтового слоя и составляет от одних до 20-ти суток. После отдыха, постепенно увеличивается нагрузка и с использованием электронных проверочных приборов с шагом 0,1 миллиметр (индикаторов, прогибомеров, аппаратов автоматической записи статической деформации) осуществляется контроль осадки. Скорость вдавливания не более 0,1 миллиметра в течение часа наблюдений. Для натурной сваи глубина погружения составляет не менее 40 мм., а для эталонной или сваи-зонда – не меньше 20-ти мм. Затем выполняются расчеты, и осуществляется сверка значений, полученных аналитическим путем. На основании анализа данных от статических испытаний делаются выводы о конфигурации, конструкции фундамента. Мероприятия выполняются строго по ГОСТ 5686-2012.

Преимущества

испытания свай в реальных условиях конкретной грунтовой обстановки; высокая точность определения характеристик почвы.

Для каких объектов используется

Метод используется перед строительством объекта на грунтах, у которых слабые несущие способности и на пересеченной местности (низина, склон холмов).

Законодательная база Российской Федерации

Бесплатная горячая линия юридической помощи

• Энциклопедия ипотеки
• Кодексы
• Законы
• Формы документов
• Бесплатная консультация
• Правовая энциклопедия
• Новости
• О проекте

Бесплатная консультация

Навигация

Федеральное законодательство

• Конституция
• Кодексы
• Законы

Действия

• Главная
• «МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ. ГРУНТЫ. МЕТОДЫ ПОЛЕВЫХ ИСПЫТАНИЙ СВАЯМИ. ГОСТ 5686-94» (утв. Постановлением Минстроя РФ от 23.02.95 N 18-20)

8. Испытания талых грунтов статическими вдавливающими, выдергивающими и горизонтальными нагрузками

8.1 Испытания грунтов забивкой сваей следует начинать после ее «отдыха» согласно 7.2.3. Для свай, погруженных другими способами, начало испытаний определяется программой испытаний, но не ранее, чем через 1 сут после их погружения.

При испытаниях набивными (буронабивными) сваями начало испытаний назначают не ранее достижения бетоном свай 80% проектной прочности.

8.2 Проведение испытания талых грунтов статической вдавливающей нагрузкой.

8.2.1 Нагружение испытываемой сваи (натурной, эталонной или сваи-зонда) производят равномерно, без ударов, ступенями нагрузки, значение которых устанавливается программой испытаний, но принимается не более 1/10 заданной в программе наибольшей нагрузки на сваю. При заглублении нижних концов натурных свай в крупнообломочные грунты, гравелистые и плотные пески, а также глинистые грунты твердой консистенции допускается первые три ступени нагрузки принимать равными 1/5 наибольшей нагрузки.

8.2.2 На каждой ступени нагружения натурной сваи снимают отсчеты по всем приборам для измерения деформаций в следующей последовательности: нулевой отсчет — перед нагружением сваи, первый отсчет — сразу после приложения нагрузки, затем последовательно четыре отсчета с интервалом 30 мин и далее через каждый час до условной стабилизации деформации (затухания перемещения).

При испытании грунтов эталонной сваей или сваей-зондом отсчеты на каждой ступени нагружения снимают в следующей последовательности: первый отсчет — сразу после приложения нагрузки, затем два отсчета с интервалом 15 мин и далее с интервалом 30 мин до условной стабилизации деформации.

Расхождения в показаниях приборов не должны превышать:

50% — при осадках менее 1 мм;

30% — при осадках от 1 до 5 мм;

20% — при осадках более 5 мм.

8.2.3 За критерий условной стабилизации деформации при испытании натурной сваей принимают скорость осадки сваи на данной ступени нагружения, не превышающую 0,1 мм за последние:

— 60 мин наблюдений, если под нижним концом сваи залегают песчаные грунты или глинистые грунты от твердой до тугопластичной консистенции;

— 2 ч наблюдений, если под нижним концом сваи залегают глинистые грунты от мягкопластичной до текучей консистенции.

При испытании свай опор мостов за этот критерий принимают скорость осадки, не превышающую 0,1 мм за последние:

— 30 мин наблюдений — при опирании сваи на крупнообломочные, песчаные грунты и глинистые грунты твердой консистенции;

— 60 мин наблюдений — при опирании сваи на глинистые грунты от полутвердой до тугопластичной консистенции.

За критерий условной стабилизации деформации при испытании эталонной сваей или сваей-зондом принимают скорость осадки сваи на данной ступени нагружения, не превышающую 0,1 мм за последние:

— 15 мин наблюдений, если под нижним концом сваи залегают песчаные и глинистые грунты твердой консистенции;

— 30 мин наблюдений, если под нижним концом сваи залегают глинистые грунты от полутвердой до тугопластичной консистенции;

— 60 мин наблюдений, если под нижним концом сваи залегают глинистые грунты от мягкопластичной до текучей консистенции.

8.2.4 Нагрузка при испытании натурной сваей должна быть доведена до значения, при котором общая осадка сваи составляет не менее 40 мм. При испытании эталонной сваей или сваей-зондом эта осадка должна быть не менее 20 мм.

При заглублении нижних концов натурных свай в крупнообломочные, плотные песчаные и глинистые грунты твердой консистенции нагрузка должна быть доведена до значения, предусмотренного программой испытаний, но не менее полуторного значения несущей способности сваи, определенной расчетом, или расчетного сопротивления сваи по материалу.

При заглублении нижних концов эталонных свай или свай-зондов в крупнообломочные грунты нагрузка должна быть доведена до значения, предусмотренного программой испытаний.

При контрольном испытании сваи при строительстве наибольшая нагрузка не должна превышать расчетного сопротивления сваи по материалу.

8.2.5 После проведения испытания грунта эталонной сваей типа II для оценки предельного сопротивления грунта под нижним концом сваи производят вдавливание ее нижнего конца на 20 мм, а затем для оценки предельного сопротивления грунта на боковой поверхности сваи — вдавливание или выдергивание (в случаях, когда нижний конец сваи располагается в водоносыщенных песках или супесях) ствола сваи на 12 мм.

Указанные испытания проводят без «отдыха» ступенями нагрузок, значения которых назначают согласно 8.2.1, и выдерживают в течение 15 мин.

В журнале испытаний грунтов эталонной сваей указывают промежутки времени между окончанием предыдущего и началом следующего испытания.

При использовании эталонной сваи типа III помимо общей нагрузки на сваю на каждой ступени нагружения в сроки, указанные в 8.2.3, снимают показания по датчику, регистрирующему сопротивление грунта под нижним концом сваи.

8.2.6 Разгрузку сваи (натурной, эталонной или сваи-зонда) производят после достижения наибольшей нагрузки (8.2.4) ступенями, равными удвоенным значениям ступеней нагружения, с выдержкой каждой ступени не менее 15 мин.

Отсчеты по приборам для измерения деформаций снимают сразу после каждой ступени разгрузки и через 15 мин наблюдений.

После полной разгрузки (до нуля) наблюдения за упругим перемещением сваи следует проводить в течение 30 мин при песчаных грунтах, залегающих под нижним концом сваи, и 60 мин при глинистых грунтах, со снятием отсчетов через каждые 15 мин.

8.2.7 После проведения испытания эталонной сваей или сваей-зондом их извлекают из грунта. При этом выдергивающее усилие прикладывают без рывков и по оси сваи.

8.2.8 В процессе испытания ведут журнал, форма которого приведена в приложении Ж.

8.3. Проведение ускоренного испытания талых грунтов статической вдавливающей нагрузкой при инженерных изысканиях для строительства.

При инженерных изысканиях для строительства допускается проведение ускоренного испытания грунтов статической вдавливающей нагрузкой натурной или эталонной сваей методом релаксации напряжений, обеспечивающим получение графиков зависимости осадки свай от нагрузки, идентичных графикам, получаемым методом, регламентируемым 8.2.

Рекомендации по проведению испытания методом релаксации напряжений приведены в приложении И.

8.4 Проведение ускоренного контрольного испытания забивной сваи статической вдавливающей нагрузкой.

Нагружение забивной сваи при контрольных испытаниях свай при строительстве допускается производить ступенями, равными 1/8 наибольшей нагрузки на сваю, с выдержкой каждой ступени 1 ч. Разгрузку сваи производят за 4 ступени с выдержкой каждой ступени 10 мин.

Наибольшую нагрузку принимают равной полуторному значению расчетной нагрузки на сваю, указанной в проекте свайного фундамента. Осадка сваи при достижении наибольшей нагрузки не должна превышать осадки сваи, предусмотренной в проекте.

8.5 Проведение испытания талых грунтов статической выдергивающей нагрузкой.

8.5.1 Для испытания статической выдергивающей нагрузкой не применяют бетонные и составные сваи, железобетонные предварительно напряженные сваи без поперечного армирования, набивные (буронабивные) сваи с уширенной пятой и винтовые сваи.

Допускается использовать сваи, с помощью которых проводилось испытание грунтов статической вдавливающей нагрузкой. При этом продолжительность «отдыха» сваи после предыдущих испытаний принимают по указаниям 7.2.3.

8.5.2 Глубину погружения сваи при испытании, проводимом с целью определения сил негативного трения в просадочных грунтах, принимают равной расстоянию от поверхности грунта до глубины, где просадка грунта от собственного веса при замачивании равна предельно допустимой осадке для проектируемого здания или сооружения.

8.5.3 Нагружение сваи статической выдергивающей нагрузкой и снятие отсчетов по приборам производят в соответствии с требованиями 8.2.1 и 8.2.2 для натурной сваи.

8.5.4 За критерий условной стабилизации деформации принимают скорость выхода сваи из грунта на каждой ступени приложения выдергивающей нагрузки не более 0,1 мм за последние 2 ч наблюдений — для свай фундаментов зданий и сооружений (кроме мостов), а для свай фундаментов опор мостов — не более 0,1 мм за последний час наблюдений.

8.5.5 Нагрузка при испытании грунтов выдергивающей нагрузкой при инженерных испытаниях для строительства должна быть доведена до значения, вызывающего выход сваи из грунта не менее 25 мм.

8.5.6 Нагрузка при контрольном испытании сваи выдергивающей нагрузкой при строительстве не должна превышать расчетную выдергивающую нагрузку на сваю, указанную в проекте свайного фундамента.

8.5.7 В процессе испытания ведут журнал, форма которого приведена в приложении Ж.

8.6 Проведение испытания талых грунтов статической горизонтальной нагрузкой

8.6.1 Приборы для измерения горизонтальных перемещений испытываемой сваи устанавливают в плоскостях, параллельных плоскости действия силы, не менее двух: на уровне поверхности грунта (в акваториях — поверхности воды) и на уровне приложения горизонтальной нагрузки.

8.6.2 Нагружение сваи статической горизонтальной нагрузкой и снятие отсчетов по приборам производят в соответствии с требованиями 8.2.1 и 8.2.2 для натурной сваи.

8.6.3 За критерий условной стабилизации деформации принимают скорость горизонтального перемещения сваи на каждой ступени приложения горизонтальной нагрузки, не превышающую 0,1 мм за последние 2 ч наблюдений по приборам, расположенным на уровне приложения горизонтальной нагрузки.

Испытание без условной стабилизации деформации допускается в тех случаях, когда горизонтальные нагрузки, предусмотренные проектом, относятся к кратковременным. При этом продолжительность каждой ступени нагружения принимают не менее 5 мин.

8.6.4 Нагрузка при испытании грунтов горизонтальной нагрузкой при инженерных изысканиях для строительства должна быть доведена до значения, вызывающего горизонтальное перемещение сваи не менее 40 мм на уровне приложения нагрузки, назначенном программой испытаний.

8.6.5 Нагрузка при контрольном испытании сваи горизонтальной нагрузкой при строительстве не должна превышать расчетную горизонтальную нагрузку на сваю, указанную в проекте свайного фундамента.

8.6.6 В процессе испытания ведут журнал, форма которого приведена в приложении Ж.

8.7 Обработка результатов

8.7.1 Результаты испытания грунтов сваей оформляют в виде графиков зависимости деформации (осадки, выхода, горизонтального перемещения) сваи или отдельных ее элементов (нижнего конца и ствола для эталонной сваи типов II и III) от нагрузки и измерения деформации во времени по ступеням нагружения (приложения К, Л и М).

Допускается использовать результаты испытания грунтов эталонной сваей типа III также для построения графика зависимости осадки натурной забивной сваи от нагрузки (приложение Н).

8.7.2 Масштаб графиков при испытании натурной сваей статической вдавливающей нагрузкой принимают:

— по вертикали — 1 см, равный 1 мм осадки сваи;

— по горизонтали — 1 см, равный 50 кН (5 тс) нагрузки; 1 мм, равный 10 мин выдержки нагрузки.

Для эталонной сваи или сваи-зонда:

— по вертикали — 1 см, равный 1 мм осадки сваи;

— по горизонтали — 1 см, равный 25 кН (2,5 тс) нагрузки и 30 мин выдержки нагрузки.

Для эталонной сваи или сваи-зонда при изменении масштаба графиков (4.9) в пределах одного объекта должен соблюдаться один и тот же масштаб.

8.7.3 Масштаб графиков при испытании статической выдергивающей нагрузкой принимают:

— по вертикали — 1 см, равный 1 мм выхода сваи;

— по горизонтали — 1 см, равный 50 кН (5 тс) нагрузки; 1 мм, равный 10 мин выдержки нагрузки.

8.7.4 Масштаб графиков при испытании статической горизонтальной нагрузкой принимают:

— по вертикали — 1 см, равный 5 кН (0,5 тс) нагрузки; 1 мм, равный 10 мин выдержки нагрузки;

— по горизонтали — 1 см, равный 1 мм горизонтального перемещения сваи.

8.7.5 Частные значения предельного сопротивления сваи по грунту по результатам полевых испытаний талых грунтов сваями определяют по указаниям СНиП 2.02.03.

Испытания грунтов и свай статической нагрузкой

Зачем проводить испытания грунтов на строительной площадке?

При серьезном подходе к строительству этот процесс начинают с исследований грунтов на месте будущей строительной площадки и в непосредственной близости от нее. Для этого проводят инженерные изыскания грунтов на всю глубину будущих фундаментов и слоев находящихся под ними.

Проведенные испытания грунта дают возможность спланировать работы, составить прогноз устойчивости сооружения и правильно выбрать тип и конструкцию фундамента. Измерение степени сопротивляемости грунтов внешнему механическому воздействию позволяют определить прочностные параметры слоев грунта, в т. ч. и обломочных слоев.

Испытания грунтов ведут как на новых стройплощадках, так и при реконструкции зданий и при возведении нового сооружения с использованием старого фундамента. Такие работы проводятся по двум причинам:

1. За время, прошедшее после строительства фундамента физические и механические параметры грунтов под фундаментом могли измениться. Опыт многих лет эксплуатации фундаментов на промышленных площадках показывает, что из-за постоянных протечек водопроводной воды на крупных заводах и промышленных площадках уровень грунтовых вод заметно поднялся, а в некоторых местах даже происходит подтопление подвалов зданий и сооружений и коммуникационных каналов, проложенных под землей. В этой ситуации несущая способность грунта под старым фундаментом может сильно уменьшиться.

2. Вполне возможно, что новое здание, построенное на старом фундаменте, будет с большим количеством этажей или другого назначения. Например, вместо швейной фабрики будет строиться кузнечнопрессовый цех. Поэтому свойства грунта следует изучить заново, или хотя бы уточнить.

Какие нормативные документы определяют испытания грунтов?

После окончания строительства здания песчаные, лёссовые и даже глинистые грунты под воздействием статической нагрузки, его веса, проходят стадию уплотнения. А это влечет за собой изменение характеристик грунтов, в основном физико-механических, которые могут привести к нарушению состояния равновесия слоев. Поэтому для правильной эксплуатации зданий необходимо отслеживать состояние грунтов полевыми и лабораторными испытаниями.

Для качественного проведения инженерных изысканий лучше всего воспользоваться опытом предшественников, который обычно отражается и обобщается в нормативной документации: ГОСТах (ГОсударственных СТандартах), СНиПах (Санитарных Нормах и Правилах), СанПиНах (Санитарных Правилах и Нормах), СП (Сводах Правил), ТСН (Территориальные Строительные Нормы) и мн. др.

Основополагающими документами являются ГОСТы (оставшиеся в использовании от СССР), ГОСТы межгосударственные (СНГ), ГОСТ Р (российские).

Испытания грунтов в условиях лаборатории

При проведении лабораторных исследований характеристик грунтов методы исследований, необходимое оборудование и обработку результатов определяют такие документы:

— характеристики просадочности грунтов определяются по ГОСТ 23161-78;

— характеристики прочности и деформируемости – по ГОСТ 12248-96;

— характеристики усадки и набухания – по ГОСТ 24143-80;

— коэффициенты фильтрации грунтов – по ГОСТ 25584-90.

Лабораторные исследования предполагают взятие проб грунта при копании шурфов (с небольшой глубины) или бурении (с большой глубины, вплоть до скального основания). Отобранные образцы исследуются в условиях лаборатории с целью определения параметров слоев грунта на разных глубинах, необходимых для расчетов при проектировании фундаментов и т. п.

Испытания грунтов в полевых условиях

Исследование поведения грунтов под механическим воздействием от нагрузки проводят в естественных (полевых) условиях на территории будущей строительной площадки. Эти условия позволяют определить как физико-механические характеристики слоев грунта на разной глубине, так и их удельное сопротивление нагрузкам. Также можно выявить деформационные параметры грунтов в разных условиях проведения строительства.

Методы и методики проведения полевых испытаний, необходимое для этих работ оборудование, инструменты и материалы, а также правила обработки и трактовки результатов изложены в таких нормативных документах:

— характеристики деформируемости – по ГОСТ 20286-85;

— испытание грунтов на срез в массиве и в скважинах – по ГОСТ 21719-80;

— испытания в горных выработках грунта на срез – по ГОСТ 23741-79;

— испытания грунтов статическим зондированием – по ГОСТ 20069-81.

Все эти виды испытаний проводятся при проверке прочностных характеристик и параметров грунтов на строительной площадке будущего строительства.

Испытания свай

Работы по испытанию свай проводятся в полевых условиях для проведения контроля соответствия этих свай их расчетной несущей способности под действием расчетных нагрузок, полученных при проектировании одного из видов свайных фундаментов. Для этого используются методы статических и динамических испытаний свай, а также испытания грунтами.

Статические испытания

Этот вид испытаний проводится на разных этапах строительных работ:

— на стадии инженерных изысканий – для выбора сечения и длины свай и определения их несущей способности;

— в ходе забивания (погружения) и при извлечении из грунта погруженной сваи – определение действительной (фактической) несущей способности и сравнение ее с расчетной при проектировании.

Испытания проводятся по методикам и требованиям следующих нормативных документов:

— полевые испытания грунтов с помощью свай – по ГОСТ 5686-94;

— испытания свайных фундаментов – по СНиП 2.02.03-85;

— испытания при проектировании и устройстве фундаментов из свай – по СП 50-102-2003.

При этом полевые методы испытаний свай и грунтов при инженерных изысканиях в начале строительных работ установлены упомянутым ГОСТом. Для этого должны (могут быть) использованы сваи-зонды, эталонные и/или натурные сваи. Этим же нормативным документом определяется последовательность проведения операций при контрольных испытаниях свай.

Статические испытания свай могут проводиться на самых разных этапах – на этапе изысканий, до начала проектирования, в ходе погружения свай, при приемке готовых свайных конструкций и т. д.

Проведение статических испытаний – процесс трудоемкий, дорогой, достаточно длительный и сложный в сравнении с динамическими испытаниями. Поэтому такие испытания обычно проводятся при строительстве в основном крупных и весьма сложных строительных объектов со сложными фундаментами, имеющими большое количество забиваемых (или забитых) свай.

По виду использованных статических нагрузок на сваи испытания бывают выдергивающими, вдавливающими или горизонтальными.

Статические испытания, технология проведения

Начинается процесс статических испытаний свайных конструкций с определения количества свай для испытаний и мест их установки (забивки). Для этого забивается несколько пробных свай в местах наихудших грунтовых условий испытываемой площадки. Перед началом нагружения свай и измерений они (сваи) должны некоторое время отстояться для восстановления и стабилизации в грунте структурных связей, для того, чтобы свая показала правильные результаты. Сроки отстоя – от 1 до 10 суток. Обычно этот срок равен 6 дням с окончания погружения сваи в грунт.

Испытания ведут нагружая сваю ступенчатой нагрузкой. При этом переходят к следующей ступени нагрузки после стабилизации положения сваи от действия нагрузки от предыдущей ступени. Измеряют перемещение сваи (осадку) индикаторами часового типа, имеющими цену деления в 0,01 мм. Реакцию сваи на нагрузку (реактивные усилия) при нагружении передают на анкерные сваи с помощью системы испытательных балок. Условной стабилизацией деформации считается перемещение сваи на 0,1 мм за 30, 60 или 120 минут после снятия нагрузки. Значением предельного сопротивления испытуемой сваи считается последняя нагрузка, после которой нагружение было прекращено.

Оборудование для испытаний выбирается в зависимости от использованного способа нагрузки – выдергивания, вдавливания или горизонтального нагружения.

Для испытаний применяют такие способы нагружения:

— груз помещают на платформу, которая установлена на оголовке сваи;

— нагружают лебедками и/или натяжными муфтами;

— нагружают гидравлическими домкратами;

— нагружение собственным весом СВУ (сваевдавливающей установки).

Испытательная установка статическими выдергивающими, вдавливающими и горизонтальными нагрузками состоит из:

— сваенагружаюшего устройства (оттарированные грузы, домкраты или лебедки);

— опорное устройство для компенсации реактивных сил (система из измерительных ферм и/или балок, или платформа с грузами);

— измерительное устройство (измерение перемещений свай) или реперная система измерительных приборов.

ГОСТ 5686-2012 Грунты. Методы полевых испытаний сваями

• Терминология
• Стадии работ
• Задачи, решаемые при статической проверке
• Способы статических испытаний
• Технология статических испытаний
• Динамическая проверка
• Технология динамической проверки

Для оценки возможности возведения объекта, а также с целью проверок свай при осуществлении строительных работ производятся испытания грунтов сваями. Это позволяет принять окончательное решение о типе фундамента на строительной площадке. Мероприятия выполняются на стадии технического задания при проектировании, а также при проектно-изыскательских работах. ГОСТ регламентирует требования к статическим и динамическим методам контроля, результат которых позволяет принять окончательное решение по конструкции фундамента.

Терминология

Стандартом предусмотрено использование для испытаний трех типов опорных элементов:

• Натурного образца, представляющего собой реальное изделие, используемое при обычном строительстве. Геометрические размеры, материал, из которого оно изготовлено, а также способ установки полностью соответствуют фактическим условиям площадки застройки. В частности, если натурный образец запланирован для контроля буронабивного фундамента, то его монтаж должен производиться с учетом правил и технологии монтажа аналогичных элементов. В данном случае должно осуществляться бурение шахты, установка опалубки, армирование, заливка бетона.
• Эталонной сваи, выполненной из составного металлического стержня, который имитирует стандартное изделие забивного типа и имеет диаметр 114 мм. Собранный из отдельных сегментов эталон имеет длину 12 метров.
• Сваи-зонда, изготовленной из составных металлических элементов диаметром 127 миллиметров. Отличается наличием полюсного наконечника, оснащается муфтой трения. Собранный зонд имеет длину 16 метров.

Схемы конструкций эталонной сваи и сваи-зонда представлены на рисунках А.1 и А.2.

Рисунок А.1 — Схема конструкции сваи-зонда

Рисунок А.2 — Схемы конструкций эталонной сваи

Стадии работ

ГОСТ регламентирует обязательно выполнять статические испытания, а также динамические испытания свай на следующих стадиях:

• на этапе изысканий и выполнения проектных мероприятий с целью определения сечения, размеров, а также оценки, предусмотренной проектом несущей способности. Основываясь на результатах проведенных измерений, специалисты делают заключение о правильном расчёте параметров, а при несоответствии – выполняют повторный расчет;
• в ходе погружения и извлечения свай, что позволяет сопоставить с проектными данными реальную способность воспринимать усилия.

Таблица типов конструкций свай

Полученным в результате статического контроля измерениям характерна повышенная точность. Они более достоверны, чем данные, полученные при динамическом методе.

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.

Способы статических испытаний

В зависимости от выбранного метода приложения усилия выполняют статические испытания, прилагая к контролируемому изделию знакопеременные нагрузки. Исходя из способа нагружения, подбирается необходимое оборудование:

• специальное нагружающее приспособление, представляющее собой домкраты гидравлического типа или платформу с грузом, вес которого можно регулировать. Допускается использование специальных натяжных муфт, лебедок;
• сборная конструкция из металлических балок и железобетонных плит с анкерами, передающая усилия на проверяемую конструкцию;
• измерительное устройство для контроля величины погружения под воздействием усилия. Устройство состоит из группы измерительных приборов, объединенных в один комплекс. Точность замеров должна обеспечиваться до 0,01 мм.

Схемы установок для испытаний грунтов статической вдавливающей нагрузкой представлены на рисунках В.1 и В.2.

Рисунок В.1 — Схемы установок для испытаний грунтов сваями, лист 1

Рисунок В.2, лист 2

Технология статических испытаний

Испытание свай, согласно требованиям стандарта, осуществляется по следующему алгоритму:

• Разрабатывается программа и методика выполнения проверки, содержащая информацию о максимальном передаваемом на конструкцию усилии, шаге распределения нагрузки, который должен составлять 10% от массы тарированного груза.
• Организация-проектировщик определяет количество изделий для испытания грунтов сваями, места их забивки.
• На будущем свайном поле производится забивка группы свай в зонах, соответствующих наихудшим, наиболее неблагоприятным условиям или местах, где произошли отказы при погружении.
• Производится установка нагружающей конструкции, комплекта оборудования, обеспечивающего передачу усилий.

Статические испытания свай

Проверка свай статической нагрузкой предусматривает три этапа работ:

• подготовку испытываемой опоры;
• производство испытаний;
• обработку полученной информации.

Процесс подготовки, согласно ГОСТ, предусматривает отлежку, то есть «отдых», срок которого составляет:

• 1 сутки, если погружение производится в плотные слои песка или крупнообломочные массивы.
• 3 дня для песчаных оснований.
• 6 дней для глинистой поверхности и разнородных масс.
• 10 дней для водонасыщенных и мелкодисперсных песков.
• 20 дней для текучих, пластичных и мягких глинистых фракций.

Испытание свай, согласно положениям документа, представляет собой последовательное увеличение нагрузки. Величина погружения в плотный массив грунта при первом цикле нагружения может составлять пятую часть от общей массы тарированного груза. Усилие прилагается при стабилизации положения после предыдущего цикла приложения нагрузки. Контроль значения осадки проверяют прогибомерами часового типа и электронными приборами, цена деления которых составляет 0,1 миллиметр. До приложения усилий данные всех приборов обнуляют и после каждого цикла воздействия нагрузкой контролируют показания всех приборов. Критерием стабилизации положения является перемещение на расстояние не более 0,1 миллиметр на протяжении последних 60-120 минут наблюдений.

В ходе проверки прилагаются пиковые значения усилий, при которых натурный образец проседает более 40 миллиметров, а эталонные изделия заглубляются в грунт на 20 мм и более. Значение усилия, при котором нагружение остановлено, является величиной частного предельного сопротивления.

Результаты замеров фиксируют в журнале наблюдений. После завершения испытаний вычерчивают графики, позволяющие сделать выводы о необходимом количестве опор, их геометрии, глубине заложения. Данные измерений являются основой для проектирования фундамента будущего здания.

Динамическая проверка

Она осуществляется с использованием специального оборудования, применяемого для погружения. При проверке отслеживается степень погружения в почву на каждый цикл воздействия молота. Постепенно погружаясь в грунт, опора воспринимает противодействие грунта. Оно выражается в том, что при заглублении уменьшается значение отказа. Данная проверка базируется на взаимосвязи импульса рабочей части оборудования и несущей способности конструкции.

При испытаниях осуществляется экспериментальная забивка, по результатам которой определяется оптимальная длина опор, выполняется оценка соответствия реального и теоретического значений отказа. Мероприятия позволяют определить несущие слои почвы, диагностировать слабые зоны свайного поля, оценить усилия, которые могут воспринимать забитые опоры. По завершении динамического контроля результаты оформляются графическим образом и характеризуют координаты положения в соотношении с приложенными усилиями.

Динамические испытания свай с установкой на них дополнительного веса

Указанный метод, по сравнению со статическим способом контроля, обладает рядом преимуществ:

• незначительными затратами, связанными с применением техники, имеющейся на объекте строительства;
• оперативностью выполнения работ, которые можно осуществить на протяжении одного рабочего дня;
• возможностью использования для испытаний любых видов изделий, независимо от их способности воспринимать приложенные усилия.

Недостаток динамического метода проверки – возможность завышения показателей противодействия нагрузкам, когда острие, проникая через тяжелые почвы, входит в легко сжимаемый, деформируемый слой почвы.

Стандарт рекомендует сопоставлять данные динамических замеров с показателями статических проверок. Данный способ проверки не применяется при обустройстве свайных оснований на легких песчаных грунтах.

Технология динамической проверки

Стандарт предписывает поэтапно осуществлять испытания грунтов сваями с применением динамического метода:

• Первоначально, до разработки проекта площадки застройки или перед выполнением забивки элементов. Мероприятия позволяют оценить степень неоднородности почвы на объекте будущего строительства.
• Следующая стадия динамического контроля осуществляется при забивке основных опор в грунт с целью определения их несущих характеристик. Этот этап позволяет выявить слабые участки на площадке, где забиваются опоры, определить несущие слои почвы.
• Заключительную динамическую проверку необходимо выполнять после окончания забивки для уточнения характеристик после «отлежки» изделий.

Интервал отлежки опор, предназначенных для установки в глинистых почвах, составляет не менее 6 суток, а для песчаных почв – три дня с момента завершения погружения в почву.

При забивке проверяемых опор с помощью молота контроль отказов позволяет определить силовые слои почвы, оценить способность погруженных в почву конструкций воспринимать усилия. Также выявляются проблемные зоны свайной площадки. Документ предусматривает выполнение проверочной забивки для измерения несущих характеристик после отлеживания. Для этого должен использоваться тот же молот, который применялся при забивке. Для глинистых почв необходимо выполнять короткие циклы ударов молота, обеспечивающие сохранить структуры грунта.

После завершения мероприятий регистрируется значение отказа, соответствующее уровню погружения опоры в почву после цикла воздействия. Предусмотренные стандартом расчеты позволяют определить силовую характеристику опоры. Точность полученных результатов прямо пропорциональна достоверности фиксации высоты молота, массы рабочей части. Необходимо учитывать вес насадки и погружаемой опоры. При обработке результатов измерений учитываются данные упругих погружений изделия и почвы после каждого удара.

Для контроля параметров при динамической проверке используется нивелир, контролирующий упругие перемещения опоры и почвы с точностью 1 мм. В ходе погружения экспериментальных и при приемочном контроле установленных опор выполняются динамические испытания свай, прошедших отлежку.

Нивелир работает с точностью до 1мм

Следует точно замерить высоту, с которой падает молот. При динамическом контроле это позволяет точно вычислить несущую способность. Контроль высоты осуществляется с использованием измерительной рейки, имеющий отметки с интервалом в 5 сантиметров. Она крепится к насадке или молоту, позволяет визуально с допуском 2 сантиметра определить высоту, с которой осуществляется опускание молота.

Стандарт четко регламентирует комплекс требований, выполнение которых позволяет определиться с видом фундамента для возводимого здания.