Динамические испытания свай методика

Динамические испытания свай методика

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

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

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

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

V.3.8.б. Методика динамических испытаний

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

В процессе проведения динамических испытаний фиксируются:

  • – число ударов молота на каждый метр погружения до заданной проектной отметки;
  • – величина отказов после погружения до заданной проектной отметки;
  • – продолжительность «отдыха»;
  • – коэффициент засасывания, т.е. отношение отказа при забивке к отказу от одного удара при добивке. За расчетный принимается отказ е при добивке.
V.3.8.в. Испытания свай статической нагрузкой

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

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

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

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

V.3.8.г. Методика статических испытаний и оборудование

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

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

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

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

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

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

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

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

Документация на проведение статических испытаний свай включает в себя:

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

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

Испытания свай

Статические испытания свай

Статические испытания свай выполняются в соответствии с требованиями:

— ГОСТ 5686-94 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями»;

— СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты»;

— СП 50-102-2003 «Проектирование и устройство свайных фундаментов»

Перед началом производства работ нашими специалистами разрабатывается и согласовывается «Программа проведения испытаний свай». Сами статические испытания свай можно проводить на разных этапах строительства и проектирования — на стадии изысканий, до начала рабочего проектирования, в процессе погружения свай, при приемке погруженных свай.

В зависимости от этапа будут различаться и цели статических испытаний свай:

— На стадии изысканий статические испытания свай проводят с целью выбора длины и сечения свай и оценки их несущей способности;

— В процессе погружения и при выемки погруженных свай целью статических испытаний будет определение соответствия фактической несущей способности свай и сопоставление ее с расчетной, принятой в проекте.

Полученные при статических испытаниях свай данные, как правило, отличаются существенно большей точностью и достоверностью, чем при динамических испытаниях свай.

Вместе с тем статические испытания свай более сложны, дороги и трудоемки по сравнению с динамическими и в связи с этим назначаются в основном при строительстве сложных и крупных объектов с большим числом свай в фундаменте

Технология проведения статических испытаний свай

Проведение статических испытаний свай начинается с определения проектирующей организацией числа испытуемых свай и мест их забивки. После этого в определенных местах погружается несколько пробных свай. 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.

Перед испытаниями сваи должны отстояться для того, чтобы восстановились структурные связи в грунтах и, соответственно, свая показала реальные результаты. Время т.н. «отдыха» сваи перед испытаниями согласно ГОСТ составляет:

1 день — в случае если под острием сваи крупнообломочные грунты, или плотные пески

3 дня — для песчаных грунтов

6 дней — для глины и разнородных грунтов

10 дней — для водонасыщенных песков.

В большинстве случаев время «отдыха» сваи — 6 дней с момента забивки.

Испытываемую сваю нагружают ступенями, переход к следующей ступени нагружения осуществляют после условной стабилизации осадки на предыдущей ступени. Для измерения осадки испытываемой сваи устанавливают прогибомеры часового типа с ценой деления 0,01 мм или с электронным циферблатом.

Перед нагружением сваи берут нулевые отсчеты по всем приборам. На каждой ступени нагружения сваи снимают отсчеты по всем приборам.

За критерий условной стабилизации деформации принимают скорость осадки сваи на данной ступени нагружения, не превышающую 0,1 мм за последние 60 или 120 мин наблюдений.

За частное значение предельного сопротивления испытываемой сваи принимается нагрузка, при которой прекращено нагружение сваи.

Схемы установок для проведения статического испытания свай:


Установка с гидравлическим домкратом, системой балок и анкерными сваями


Установка с грузовой платформой, служащей упором для гидравлического домкрата

1 — испытываемая свая

2 — анкеpная свая

3 — pепеpная система с пpогибомеpами

4 — домкpат с манометpом

5 — система упоpов, балок

8 — гpуз (упоp для домкpата)

Способы статического испытания свай

Выбор оборудования для статических испытаний сваи зависит от принятого способа нагружения.

В настоящее время известны следующие способы нагружения:

— укладка груза на платформу, устанавливаемую на сваю;

— использование усилия гидравлических домкратов;

— использование собственного веса СВУ.

Преимущественное распространение получил способ статического испытания свай с использованием гидравлических домкратов — наименее трудоемкий и наиболее недорогой. Специалисты нашей компании чаще всего используют для нагружения сваи собственный вес сваевдавливающей установки, что позволяет нашим клиентам экономить до 50% средств на испытаниях.

Динамические испытания свай

Работы, связанные с сооружением свайного фундамента не обходятся без испытания имеющихся свай. Помимо статического испытания свай, производят также испытания свай динамической нагрузкой. По мере погружения сваи возрастает сопротивление грунта проникновению сваи. Внешне это проявляется в том, что с заглублением острия в грунт уменьшается отказ сваи, т. е. величина ее погружения от одного удара молотом. Динамические испытания свай основаны на связи между энергией удара молота при забивке сваи в грунт и несущей способностью сваи.

При пробной забивке динамические испытания свай позволяют назначить рациональную длину свай и проверить соответствие фактической и расчетной величин отказов свай. При забивке рабочих свай наблюдения за изменениями отказов позволяют выявить несущие слои грунта, дать относительную оценку несущей способности забитых свай и выявить слабые участки свайного поля. Во время проведения динамического испытания свай составляются графики, которые описывают изменения состояния сваи в зависимости от приложенных к ней нагрузок.

Динамические испытание свай имеют некоторые преимущества перед статическим испытанием свай — они более мобильны, не требует высоких затрат, применяется к любым видам свай независимо от их несущей способности. Но при этом динамический метод испытаний свай может дать завышенную величину несущей способности свай. Это возможно, если свая при забивке прорезает толщу относительно плотных грунтов и входит острием в более слабый слой, обладающий большей сжимаемостью. Необходимо отметить, что в этом случае и статический метод испытания свай может ввести в заблуждение. Дело в том, что в таких грунтовых условиях при длительном действии на сваю статической нагрузки, вследствие деформаций ползучести происходит перераспределение нагрузки и значительно повышается ее доля, приходящаяся на острие сваи, что вызывает перегрузку слабого грунта основания. Поэтому при многослойных напластованиях необходимо, чтобы острия свай входили в более прочный подстилающий слой грунта.

Читайте также  Картонная опалубка для свай

В глинистых грунтах (однородных в пределах фундамента здания) при забивке свай на одинаковую глубину величины отказов как в конце забивки, так и во времени, могут сильно отличаться для разных свай, что может натолкнуть на неправильное заключение о их весьма различной несущей способности. Однако в этом случае результаты динамических испытаний свай сравнивают с результатами статических испытаний, которые показывают одинаковый уровень сопротивляемости свай.

Динамический метод испытания свай непригоден также и при сооружении свайных фундаментов на сыпучих основаниях из песка, строительного мусора, бытовых свалках и т.п.

Технология проведения динамических испытаний свай

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

Следующий этап динамических испытаний проводят в момент забивки основных свай в грунт — чтобы оценить их несущие качества и возможности, а также для определения несущих слоев в грунте и слабых участков в зоне, где забиваются сваи. По завершению свайных работ сваи проходят еще одно динамическое испытание для более достоверного определения несущих способностей свай после того как они «отдохнули». Длительность «отдыха» свай в связных глинистых грунтах приближается к шести суткам, а в песчаных грунтах составляет не менее трех суток со времени окончания забивки.

При забивке рабочих свай наблюдения за изменениями отказов позволяют выявить несущие слои грунта, дать относительную оценку несущей способности забитых свай и выявить слабые участки свайного поля. Контрольная добивка свай выявляет изменения несущей способности свай после «отдыха». Она должна выполняться тем же молотом, которым велась забивка свай. В глинистых грунтах ее следует производить короткими сериями ударов, чтобы вновь не нарушить структуру грунта

Динамические испытания свай проводят с помощью того же оборудования, которое применяется для проведения основных свайных работ. После всех испытаний получают величину отказа свай, равную степени погружения сваи в грунт после одного удара. Далее производятся необходимые расчеты для определения несущей способности забитой сваи. При этом точность полученных данных отказов полностью зависит от точности вычисления высоты молота и веса его ударной части, а также веса самой сваи и наголовника. Не следует также забывать и о точности замеров упругих перемещений сваи и грунтов после удара.

Для измерения отказа при динамических испытаниях свай в основном применяется нивелир. Точность фиксируемых упругих перемещений сваи и грунта нивелиром равна 1 мм. Во время забивки пробных свай и при контрольных испытаниях (приемка забитых свай) динамические испытания свай принято проводить лишь после «отдыха» свай. Условные обозначения:

Для правильного определения несущей способности сваи динамическим методом важное значение имеет достаточно точное измерение высоты падения молота. Для этого обычно пользуются рейкой с четкими делениями через 5 см, прикрепляемой к молоту или наголовнику сваи. Таким способом визуально можно определить высоту падения молота с требуемой точностью до 2 см.

Методика испытаний свай

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

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

Виды испытаний, их нормирование и назначение

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

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

Исследования проводятся по нескольким методикам:

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

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

Все проверочные мероприятия подчиняются нормативным документам, представленным в таблице.

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

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

Динамические испытания позволят смоделировать поведение свай при нагрузке

Динамические испытания имеют своей целью:

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

Подвергание статическим воздействиям позволяет выбрать длину и диаметр опор.

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

Проведение динамических испытаний

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

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

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

Обычно мероприятия проводятся в 3 этапа:

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

Во время испытание свай под динамической нагрузкой фиксируют:

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

На основе величины отказа сваи высчитывают несущую способность опоры

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

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

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

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

Технология статических испытаний

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

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

Испытуемую конструкцию нагружают поэтапно

Испытание свай действующей статической нагрузкой проводятся в таком порядке:

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

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

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

Гидравлический домкрат

Для испытания свай статической нагрузкой применяется следующие способы:

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

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

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

Испытание грунтов динамической ударной нагрузкой забивными сваями (динамические испытания свай).

I. В проектной документации должно быть указано:

Организация проектировщик на основании инженерно-геологических изысканий, нагрузок от проектируемого здания расчетным методом определяет марку, количество свай и расчетную несущую способность одной сваи. После определения расчетом в проекте должно быть указано: максимальный отказ сваи, марка молота, вес ударной части молота, высота с которой наносится удар при свободном падении молота (без подачи топлива) и через какие прокладки наносится удар по свае.

Пример исходных данных указываемых в проекте:

1. Марка сваи – С 70.30-6 (серия 1.011.1-10, выпуск 1) – 76 штук (6 из них пробные (контрольные) на которых будет проводится испытание динамической нагрузкой);
2. Максимальный отказ свай — 2,22см (по расчету);
3. Расчетный отказ принят при заглублении свай в грунт дизель-молотом С-996, весом ударной части молота 1,8т при свободном падении с высоты h=2,8м, через деревянные прокладки общей толщиной 10см, укладываемые на головы свай;
4. Расчетная максимальная нагрузка на сваю от здания – 14,0 т;
5. Расчетная нагрузка на сваю по грунту с учетом коэффициента надежности (1,4) – 17,24 т – это сколько свая должна выдерживать;
6. Инженерно-геологический разрез с описанием;
7. Чертежи с отметками верха свай после забивки и срубки оголовков, план свайного поля, с указанием мест забивки контрольных свай (на которых будет проводится испытание).

II. Проведение испытания:

Обычно на объект завозятся только контрольные сваи, потому что после проведения динамических испытаний указанная в проекте марка свай либо подтвердится, либо их придется менять на более длинные или менять сечение, а может быть наоборот. Место забивки испытываемых свай не должно совпадать с основными (рабочими) сваями, т.к. при испытании они могут либо провалиться, либо разрушится либо отказ будет больше максимального расчетного отказа и т.д.
Используемое строительной организацией сваебойное оборудование должно соответствовать указанному в проекте, на основании которого рассчитан проектный отказ.
Если оборудование не соответствует указанному в проекте, проектная организация должна выполнить перерасчет отказа сваи для сваебойной установки которая будет применяться при испытании и забивке.

Испытание проводится в 3 этапа:

1. Забивка пробных (контрольных) свай, при этом сваи не добиваются до проектной отметки на величину необходимую для добивки (см. пункт 3).
Важно: при погружении свай в процессе забивки на величину менее 0,1 см от одного удара работы следует прекратить, так как такой режим работы выведет из строя сваебойное оборудование (требование ТР 108-00 «Технические рекомендации по натурным испытаниям грунтов железобетонными сваями в условиях строительства» п. 5.37. ).
При забивке сваи ведутся подсчеты числа ударов молота на каждый метр погружения и общего числа ударов, а на последнем метре — на каждые 10 см погружения.

2. Отдых — это перерыв между окончанием забивки и добивкой. За время отдыха грунт обволакивающий сваю частично восстанавливает свою структуру, нарушенную во время забивки. В соответствии с п. 7.2.3 ГОСТ 5686-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями» продолжительность «отдыха» устанавливается программой испытаний в зависимости от состава, свойств и состояния прорезаемых грунтов и грунтов под нижним концом сваи, но не менее :
3 сут — при песчаных грунтах, кроме водонасыщенных мелких и пылеватых;
6 сут — при глинистых и разнородных грунтах.
В случае прорезания песчаных, крупнообломочных, плотных песчаных или глинистых грунтов твердой консистенции продолжительность отдыха допускается сократить до 1 сут.
Более продолжительный срок отдыха устанавливают:
— при прорезании водонасыщенных мелких и пылеватых песков — не менее 10 сут;
— при прорезании глинистых грунтов мягко- и текучепластичной консистенции — не менее 20 сут.
Продолжительность отдыха необходимо согласовать с проектировщиком.

3. Добивка и определение отказов каждой контрольной сваи после «отдыха».
Добивку сваи до проектной отметки производят последовательно залогами из 3 и 5 ударов. Для каждого залога определяют средний отказ в сантиметрах. Высота падения ударной части молота при добивке должна быть одинаковой для всех ударов (в нашем случае h=2,8 м). При этом удары дизельного молота должны быть холодными, без подачи топлива в цилиндр молота.
Величина отказа измеряется специальным прибором — отказомером, который крепится на свае. Отказомер позволяет получить график перемещения сваи при её добивке (отказограмму).

Отказомер фото

Образец отказограммы

В том случае, когда отказомера нет или он вышел из строя, в соответствии с п. 4.2. ТР 108-00 «Технические рекомендации по натурным испытаниям грунтов железобетонными сваями в условиях строительства» разрешается измерение остаточного отказа с прецизионного (высокоточного) нивелира. Для этого нивелир устанавливают на расстоянии 30-40 м от места забивки. При этом динамическое испытание сваи «под нивелир» оформляется соответствующим актом с обязательным указанием в нем типа и серийного номера нивелира, измеренной величины остаточного отказа сваи от конкретного числа ударов молота, даты забивки и номера испытываемой сваи.
Акт подписывается геодезистами заказчика и генподрядчика, прорабом организации, выполняющей забивку свай, представителем испытательной лаборатории, а также представителем авторского надзора проектной организации.
Результаты испытания оформляют в журнале, форма которого приведена в ГОСТ 5686-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями» приложение Д.

III Обработка результатов

После завершения добивки и определения отказов каждой пробной сваи результаты испытаний (журнал и отказограммы каждой сваи) направляются в проектную организацию, которая принимает окончательное решение о конструкции фундамента, расчетной нагрузке на сваи и необходимой глубине погружения их в грунт. При положительных результатах испытаний проектная организация дает разрешение на массовую забивку рабочих свай.
Также в проектной документации должно быть указано, что нужно сделать с пробными (контрольными) сваями после проведения испытаний: удалить или срубить на определенной отметке.

Динамические испытания свай от 3 000 рублей

Сущность этого метода испытаний свай сводится к вычислению несущей способности свай на основании данных о величине их заглубления на последнем этапе принудительного погружения или при контрольной добивке. Испытания свай динамической нагрузкой проводят для определения возможной глубины их погружения и изменения величины отказов, а также для оценки несущей способности свай.

Отказом сваи считают величину погружения ее в грунт от одного удара молота. Вся суть проверки обеспечения несущей способности свай по грунту сводится к выполнению следующего условия: фактический отказ не должен превышать величину расчетного отказа. Расчетный отказ определяется в соответствии с аналитическими формулами или на основе волновой теории удара, фактический — в результате проведения динамических испытаний свай.

Задачи динамических испытаний

  1. Контроль несущей способности свай по грунту принятой в проекте по величине ее фактического отказа
  2. Определение несущей способности свай по грунту
  3. Подбор оборудования для забивки свай по величине отказа
  4. Оценка растягивающих и сжимающих напряжений в стволе сваи при забивке для контроля ее целостности

Виды динамических испытаний свай по величине отказа

  • Динамические испытания свай без измерения упругой части (при отказах более 2 мм)
  • Динамические испытания свай с измерением упругого отказа

Основой формулы для определения несущей способности свай является положение о том, что энергия импульса (удара) погружающего оборудования расходуется на выполнение полезной работы, т.е. непосредственно на заглубление сваи, и на потери, связанные с преодолением сопротивлений упругой деформации наголовника и погружаемой сваи и т.п.

В практике отечественного фундаментостроения длительное время применяется формула Н.М. Герсеванова, принятая в СП 24.13330.2011. Формула имеет следующий вид:

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:

Методика проведения динамических испытаний свай

Комплекс работ по динамическому испытанию свай включает подсчет общего количества ударов и общей осадки на каждый метр погружения.
Добивку свай после «отдыха» следует производить тем же молотом и при той же высоте подъема ударной части. Полученный при добивке отказ испытуемых свай должен быть равен или меньше расчетного отказа.

По результатам испытаний оформляется отчет в соответствии с ГОСТ 5686-2012. Отчет содержит текстовую часть и графические приложения. График зависимости общего количества ударов и осадки на каждый метр погружения приведен ниже.

Если погруженные на проектную глубину сваи не дали расчетного отказа при забивке и добивке, то решение о возможности использования этих свай устанавливается на основе проведения статических испытаний грунтов сваями.

Оборудование и измерительные приборы

ООО НПО «ГЕОСМАРТ» имеет в своем арсенале уникальное оборудование, позволяющее раздельно определять упругую и остаточную часть отказа свай. Это необходимо в случае, если расчетный отказ сваи (среднее значение от 10 ударов) составляет менее 2 мм. В этом случае упругая часть отказа является слагаемым в формуле для определения несущей способности свай по результатам динамических испытаний.

Измерительная аппаратура состоит из датчиков деформаций и акселерометров, которые устанавливаются на сваю. Блок сбора данных считывает сигналы с датчиков, сохраняет данные в режиме реального времени и передает их с помощью беспроводного подключения (по Wi-Fi) к полевому компьютеру инженера. Беспроводное соединение предлагает большие преимущества, т.к. позволяет инженеру выполнять свою работу на безопасном расстоянии от сваи и без проблем, связанных с необходимой длиной кабеля, который может выйти из строя во время транспортировки или укладки.

Динамические испытания свай при отказах более 2 мм

Основой формулы для определения несущей способности свай является положение о том, что энергия импульса (удара) погружающего оборудования расходуется на выполнение полезной работы, т.е. непосредственно на заглубление сваи, и на потери, связанные с преодолением сопротивлений упругой деформации наголовника и погружаемой сваи и т.п.

В практике отечественного фундаментостроения длительное время применяется формула Н.М. Герсеванова, принятая согласно п.7.3.7 формула 7.20 СП 24.13330.2011. Формула имеет следующий вид:

В формуле приняты обозначения: η — коэффициент, принимаемый по табл. 7.11 СП24.13330 в зависимости от материала сваи, кН/м 2 ;

А – площадь, ограниченная наружным контуром сплошного или полого поперечного сечения ствола сваи (независимо от наличия или отсутствия у сваи острия), м 3 ;

Ed – расчетная энергия удара молота, кДж;

m1 – масса молота, т; m2 – масса сваи и наголовника, т; m3 – масса подбабка, т;

ε − коэффициент восстановления удара, принимаемый при забивке железобетонных свай и свай-оболочек молотами ударного действия с применением наголовника с деревянным вкладышем ε 2 =0,2/

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.

Проектный и фактический отказ

Для оценки достаточности принятых проектных решений в части фундаментов из забивных свай используют понятия проектного и фактического отказа.В соответствии с требованиями по обеспечению эксплуатационной надежности и технической безопасности зданий и сооружений, фактический отказ должен быть меньше или равен проектному значению отказа. То есть должно выполняться следующее условие: Sa≤S

Расчет проектного отказа сваи определяется по формуле Н.М. Герсеванова, выраженной относительно несущей способности сваи по грунту:

где:
η – коэффициент для железобетонных свай, η=1500 кН/м 2 ;
A – площадь поперечного сечения сваи, А = 0.09 м 2 ;
Ed – расчетная энергия удара молота;
ε2 = 0,2 – коэффициент восстановления удара;
m1 – масса молота, т;
m2 – масса сваи с наголовком, т;
m3 – масса подбабка, т.

Проектный отказ на этапе разработки проектных решений позволяет произвести выбор сваебойного оборудования при погружении свай длиной до 25 м.

Выбор своебойного оборудования

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. Более подробно про основы данного метода можно прочитать в разделе cтатических испытаний свай методом PDA.

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.

Цель расчета сводится к выбору необходимого оборудования для погружения свай. В случае неправильного выбора сваебойного оборудования при забивке сваи фиксируется «ложный» отказ, когда свая погружается маломощным молотом. При этом нижние концы не достигают проектных отметок. Малая энергия удара молота расходуется в основном на разрушение голов свай, а не на их погружение.

Расчетный отказ, полученный по результатам расчета, сравнивают с фактическим, измеренным в ходе динамических испытаний после отдыха свай. Если фактический отказ превышает расчетный, необходимо предусмотреть проведение дополнительных статических испытаний.

При погружении составных ж/б свай как правило применяют гидравлические молоты с возможностью изменения энергии удара. При этом необходимо контролировать уровень напряжений, возникающих в свае при их забивке для недопустимости ее разрушения, вследствие превышения напряжений предельному значению прочности материала сваи. Ниже приведен пример регистрации сжимающих и растягивающих напряжений в теле сваи при забивке (на объекте «Леруа Мерлен» в г. Кемерово).

Применение автоматизированных средств измерений позволяет получать результаты в графическом виде непосредственно в процессе испытаний.

Ниже приведен график зависимости глубины погружения от количества ударов, глубины погружения от уровня напряжения в материале сваи, мобилизация динамического сопротивления в процессе забивки.

Испытание свай – динамические и статические способы

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

Испытание статическими нагрузками

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

Более объектов уже выполнено. Более свай испытано. Более заказчиков

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

Фотогалерея завершенных объектов с проведением испытаний

г. Москва, 2-ой Иртышский проезд

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

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

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

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

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

г. Москва, ул. Лужники,

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

г. Москва, ЗАО, ул. Косыгина, вл. 28

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

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

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

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

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

г. Москва, ЦАО, Новая площадь, д.3/4

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

г. Москва, ул. Лужники,

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

Смотреть другие наши проекты

Результаты испытаний

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

Особенности динамических испытаний

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

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

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

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

Методика проведения испытаний

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Что входит в программу полевых испытаний

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

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

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

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

В число регламентируемых ГОСТ пунктов программы входит:

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

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

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