статические испытания свай: советы по подаче нагрузки

ООО Промгражданстрой оказывает услуги не только по обустройству буронабивных свай, а также проводит испытание свай, как в Екатеринбурге, так и по всей Свердловской области.

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.

Цель испытания

Испытание свай

Сваи являются основным несущим элементом фундамента возводимого сооружения. Именно они передают всю нагрузку здания на грунт. Поэтому процесс испытания свай является важным элементом, как при проектировании фундамента, расчете свайного поля, так и при непосредственном строительстве здания.

Цель испытания

В зависимости от стадии строительства испытание свай нагрузкой преследуют разные цели.

  • На этапе инженерно-исследовательских изысканий целью данных работ является определение несущей способности свайной опоры для того чтобы можно было рассчитать их длину и количество на свайном поле. Например, проведение испытаний при возведении Керченского моста.
  • На этапе завершения работ над фундаментом контрольные испытания выполняются с целью проверки соответствия фактической несущей способности расчётной.

Статическое и динамическое испытание свай — теория

Испытание свай статической нагрузкой происходит путем осевого вдавливания опоры в грунт. То есть, на сваю действует статическая вертикальная нагрузка. В динамическом варианте статическую (постоянно действующую) нагрузку заменяют динамической (ударной) нагрузкой.

Само испытание происходит прямо на строительной площадке, перед проектированием конструкции фундамента. Причем в случае выявления слабых горизонтов грунта испытание производится в обязательном порядке.

Процедуру следует проводить спустя 72-144 часа от момента заглубления забивной сваи. Ну а статическое испытание буронабивных свай начинают после окончательного отвердения тела монолитной сваи, контролируемого по контрольному образцу на поверхности грунта.

Испытание проводят путем равномерного или дифференцированного увеличения нагрузки на сваю. Силы увеличивают постепенно, наращивая «ступени» нагрузки. Причем равномерное испытание предполагает 10-процентную ступень увеличения нагрузки (от максимального, расчетного значения). А дифференцированное испытание начинается с 20-процентной и заканчивается 10-процентной степенью поэтапного наращивания нагрузки.

Причем и в том, и в другом случае 10 или 20-процентное наращивание нагрузки происходит после полной стабилизации опоры под весом предыдущей ступени. То есть, следующее испытание опор вдавливающими нагрузками начинается после остановки спровоцированного предыдущим весом погружения опоры в грунт. Причем опора не должна двигаться в течение, как минимум, двух часов.

Читайте также:  Как произвести расчет ленточного ростверка свайного фундамента

испытания свай

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

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

Динамические испытания свай, как правило, проводятся тем же оборудованием, что и для производственной забивки.

Конечным результатом испытания является получение величины отказа свай (погружение сваи от одного удара молотом) и затем определение путем расчета несущей способности сваи.

Достоверность полученных отказов зависит от точности определения веса и высоты подъема ударной части молота одиночного действия, веса сваи и наголовника и точности измерения упругих перемещений грунта и сваи после удара.

Измерение отказа лучше всего производить специальными приборами — отказомерами. К числу наиболее известных конструкций относится отказомер П.Р. Тикунова [28]. Точность регистрации упругих перемещений грунта и сваи этим прибором составляет 1 мм.

При забивке пробных свай (на стадии изысканий) и при приемке забитых свай (контрольные испытания) динамические испытания проводятся только после «отдыха» свай.

Продолжительность «отдыха» принимается: в песчаных грунтах — не менее трех суток, в связных глинистых грунтах — не менее шести суток с момента окончания забивки.

Отказомер и его применение на свайных работах. Труды НИИОСП

V.3.8.б. Методика динамических испытаний

Согласно СНиП , при измерении отказа необходимо следить за тем, чтобы голова сваи была неповрежденной, высота падения ударной части была максимальной для данного типа молота, удар молота был центральным.

Для молотов двойного действия число ударов молота и давление пара или воздуха в цилиндре должны соответствовать данным паспорта.

Добивка пробных и контрольных свай после «отдыха» должна производиться тем же молотом, что и при забивке.

В процессе проведения динамических испытаний фиксируются:

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

V.3.8.в. Испытания свай статической нагрузкой

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

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

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

Для проведения статических испытаний при изысканиях забивается несколько пробных свай. Число их и места забивки определяются проектирующей организацией.

Испытания в процессе забивки и при приемке производятся на сваях, расположенных в местах с наихудшими для данного объекта грунтовыми условиями или давших наибольшие отказы при забивке.

Читайте также:  Мелкозаглубленный ленточный фундамент своими руками

Испытания должны начинаться по истечении трех суток после забивки в песчаные грунты и шести суток в связные глинистые грунты.

V.3.8.г. Методика статических испытаний и оборудование

Статические испытания сваи заключаются в постепенном нагружении сваи статической нагрузкой и измерениями осадок свай от этой нагрузки. Различают величины критической и предельной нагрузок.

При критической нагрузке происходит резкое и незатухающее увеличение осадки сваи (свая «проваливается»), превышающее осадку от предшествующей ступени нагрузки более чем в 5 раз. Предельная нагрузка принимается на одну ступень меньше критической.

График зависимости осадки от нагрузки представлен на рис. V-19.

Испытание свай статическими горизонтальными нагрузками

Пpибоpы для измеpения гоpизонтальных пеpемещений испытываемой сваи устанавливают в плоскостях, паpаллельных плоскости действия силы, не менее двух: на уpовне повеpхности гpунта и на уpовне пpиложения гоpизонтальной нагpузки.

Hагpужение сваи статической гоpизонтальной нагpузкой (рисунок 4) и снятие отсчетов по пpибоpам пpоизводят в соответствии с тpебованиями  как для испытаний натуpной сваи вдавливающими и выдергивающими нагрузками.

Рисунок 4– Схема установки стенда для испытания свай горизонтальными нагрузками

За кpитеpий условной стабилизации дефоpмации пpинимают скоpость гоpизонтального пеpемещения сваи на каждой ступени пpиложения гоpизонтальной нагpузки, не пpевышающую 0,1 мм за последние 2 ч наблюдений по пpибоpам, pасположенным на уpовне пpиложения гоpизонтальной нагpузки. Hагpузка пpи испытании гpунтов гоpизонтальной нагpузкой пpи инженеpных изысканиях для стpоительства должна быть доведена до значения, вызывающего гоpизонтальное пеpемещение сваи не менее 40 мм на уpовне пpиложения нагpузки, назначенном пpогpаммой испытаний. Hагpузка пpи контpольном испытании сваи гоpизонтальной нагpузкой пpи стpоительстве не должна пpевышать pасчетную гоpизонтальную нагpузку на сваю, указанную в пpоекте свайного фундамента.

Особенности проведения испытаний винтовых свай

Испытания винтовых опор

Винтовые сваи 108 мм под дом испытывают статическими нагрузками с применением следующих методов:

  • Ступенчатой нагрузкой с выжиданием стационарного состояния по вертикальным смещениям на каждой из величин нагружения.
  • Непрерывно увеличивающейся нагрузкой.
  • Знакопеременным или пульсирующим нагружением.
Особенности проведения испытаний винтовых свай

При ввинчивании винтовой сваи в грунт регистрируются следующие параметры: число оборотов, длительность заглубления, осевая пригрузка и крутящий момент. Периодичность записи данных в журнал определяется величиной погружения сваи на каждые полметра.

Пригрузка вдоль оси определяется плотностью грунта и его структурой. Численно она определяется путём деления теоретического числа оборотов сваи к реальному. Если соотношение имеет значение менее 1, то пригрузка повышается, а при большем — снижается. Оптимальным вариантом, который говорит о правильности настройки испытательной установки, считается равенство полученного значения единице.

Посмотрите видео, как проводятся испытания винтовых опор.

Способы проверки

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

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

№Погружение свай методом подмыва грунта

Метод подмыва грунта используется на сыпучих и рыхлых грунтах (песчаные и супесчаные грунты) для установки свай большого диаметра и длины. Не допускается использовать метод на просадочных грунтах и при угрозе просадки близлежащих зданий. Способ основывается на смачивании грунта и последующем снижении силы трения, благодаря чему свая легко входит в грунт под действием собственной массы и массы молота, установленного на нее.

Читайте также:  Свайно ростверковый фундамент под газобетон

В наконечник или боковые стенки сваи встраиваются трубки, по которым подается вода под высоким напором (около 0,5 МПа). Под воздействием воды грунт становится более мягким, податливым, рыхлым и вымывается. Этот принцип нам знаком еще из песочницы. Сопротивление грунта свае снижается, вода также размывает прилегающие стенкам сваи слои грунта, снижая силу трения. Трубки подачи воды имеют диаметр 38-62 мм. Боковой подмыв (обеспечивается 2 или 4 трубками по бокам сваи, на 30-40 см выше острия) более эффективно снижает силу трения стенок сваи по сравнению с центральным подмывом (обеспечивается одно- или многоструйным наконечником по центру сваи).

№Погружение свай методом подмыва грунта

Понятно, что о высокой несущей способности в этом случае речь не идет, поэтому часто способ подмыва комбинируют с ударным способом. В этом случае снижаются расходы и повышается надежность обустраиваемого фундамента.

Особенности динамических испытаний

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

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

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

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

Испытания грунтов штампом в оболочках

Для испытания грунтов в основании оболочек следует применять штамп диаметром не менее 300 мм.

В качестве штампа рекомендуется использовать стальную трубу (приложение 10), в нижней части которой вваривается днище, являющееся штампом, а в верхней – площадка для упора гидравлического домкрата. Сама труба является штангой, передающей давление от домкрата на штамп. Днище-штамп следует приварить на расстоянии 5 см от низа трубы.

Для обеспечения установки штампа по центру оболочки, к трубе надо приварить через каждые 3,5-4 м по ее длине центрирующие направляющие (фонари).

В качестве загрузочного устройства для штампа следует использовать гидравлический домкрат, реактивное давление от которого воспринимается балкой, прикрепляемой болтами к верху оболочки (см. приложение 10).

Измерения осадки штампа производятся двумя прогибомерами, которые рекомендуется крепить к верхней части трубы штампа.

Чтобы обеспечить плотное прилегание штампа к грунту, установленную в оболочку трубу со штампом необходимо 2-3 раза повернуть на полоборота вокруг продольной оси.

Для обеспечения условий подобия работы основания под штампом и под оболочкой рекомендуется помимо основного штампа применять кольцевой пригрузочный штамп, давление под которым должно быть равно природному давлению на грунт на отметке заложения подошвы оболочки. Площадь кольцевого штампа должна превышать площадь основного штампа не менее чем в 5 раз.

Допускается вместо кольцевого штампа применять засыпку песком (после установки штампа) внутренней полости оболочки на высоту, равную

где d и D диаметры соответственно штампа и оболочки;

H — заглубление низа оболочки от поверхности грунта.