Испытание свай

Цель проведения испытаний

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

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

Виды и характеристики

Разные условия строительства обусловили наличие нескольких разновидностей буронабивных свай. Обобщенная характеристика приведена в таблице:

№	Классификационный признак	Детализация
1	Конструкция	– цилиндрические; – с подошвой.
2	Технология устройства	– без оболочки; – снимаемая оболочка; – не снимаемая оболочка.
3	Устройство	– равномерного сечения; – с камуфлетной пятой; – буроинъекционные; – буросекущие.
4	Ростверк	– низкий; – обычный; – высокий.
5	Диаметр	200-1000 мм.

Более подробный обзор технических характеристик, приведенных в таблице.

По конструкции:

цилиндрические . Данный тип свай отличает правильная цилиндрическая форма и одинаковое сечение по всей длине изделия;

с подошвой . Опорная подошва позволяет повысить устойчивость опоры, и ее несущую способность. Визуально такую сваю отличает более широкая нижняя часть.

По технологии устройства:

без оболочки . Такой вариант является самым быстрым и наиболее экономичным из всех других. Однако его применение ограничено свойствами грунта. Буронабивные сваи без оболочки допустимо применять только в прочных, устойчивых к осыпанию грунтах, а также при минимальном уровне грунтовых вод;

снимаемая оболочка . Эту функцию принимает на себя обсадная труба, которая постепенно вынимается по мере заполнения скважины раствором;

неснимаемая оболочка . Случай аналогичный предыдущему, но обсадная труба остается в почве.

По устройству:

равномерного сечения ;

с камуфлетной пятой (расширяющиеся к низу). Это позволяет увеличить площадь подошвы сваи и ее несущую способность. Используется на слабых грунтах. Чтобы получить пятку, взрывается полость в нижней точке скважины. Затем полость заливается раствором;

буроинъекционные . В данном случае бурят скважину небольшого диаметра, которую заполняют смесью цемента и отсева;

буросекущие . Это аналог технологии строительства фундаментов «стена в грунте». В этом случае расстояние между буронабивными сваями настолько незначительное, что получается сплошная лента из свай. По сути – это аналог ленточного фундамента, обладающий повышенной прочностью.

Ростверк

Конструктивно ростверк – это верхняя часть фундамента, благодаря которой нагрузки распределяются равномерно на сваи.

• низкий . Позволяет повысить несущую способность сваи благодаря тому, что ростверк помещается ниже уровня промерзания почвы;
• обычный . Расположен на грунте;
• высокий . Размещается на высоте 200-300 мм над уровнем грунта. Высокий ростверк незаменим при сложном рельефе местности.

Характеристики и размеры:

глубина заложения – до 40 метров;

диаметр – 250-1000 мм. Диаметр буронабивных свай зависит от веса будущей конструкции. Так в промышленном строительстве востребованными является размеры более 500 мм. Популярные в частном строительстве размеры, а также их несущая способность и расход бетона указаны в таблице:

несущая способность буронабивной сваи 200-400 т. (при изготовлении механизированным способом) и до 7 т. (при изготовлении своими руками);

минимально допустимое количество стержней арматуры – 6 шт. для промышленного строительства, и 4 шт. для частного;

минимально допустимая толщина продольных стержней арматуры – 18 мм. для промышленного строительства, и 8-12 мм. для частного;

толщина поперечных элементов – 4-8 мм. или листовой металл.

Размеры свай определяются проектом.

Проведение динамических испытаний

Для испытания используют молот 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

Динамические испытания буронабивных свай (СНиП)

Динамический метод несколько уступает статическому в точности, но дешевле и быстрее. Его мы применяем на большинстве объектов. В этом процессе не задействовано никакое оборудование, кроме того, которое и так используется при возведении фундамента.

Принцип работы – динамическое воздействие на сваю и замер осадки от удара. Осадку (отказ) мы замеряем нивелиром либо отказомером. Нагрузка на забивные сваи оказывается копровым молотом, которым выполняется погружение; на буронабивную с высоты сбрасывается бетонный либо металлический груз («баба»).

Несущая способность определяется на основании известных величин:

• величина осадки;
• параметры сваи;
• вес груза;
• высота сброса.

В соответствии с нормативами испытания динамикой проводятся на 1 % всех свай.

Технологические нюансы испытаний зависят от характера грунта. Например, песок и глина при забивке ведут себя по-разному. Песок уплотняется равномерно по всей глубине, величина отказа постепенно уменьшается. У глинистых грунтов с некоторой отметки отказ может увеличиться: сопротивление грунта понижается за счет вибрационного разжижения глины. Поэтому мы рекомендуем для глин статические испытания. Если все-таки применяем динамические, то после разжижения прекращаем работы на несколько дней, пока грунт устоится. Для забивных свай интервал между погружением и испытанием на песке – три дня, на глине – шесть.

Подготовка к испытаниям

Важно, чтобы сваи соответствовали всем требованиям, предъявляемым к подобной продукции. Разрабатывается программа проверки прочности, в соответствии с которой и проводятся статические испытания

Предназначенная для испытания свая с разрушенной головой на участке с дефектом должна быть обрублена. Обратная сторона должна быть выровнена, в ней необходимо образовать плоскость. Нормативными документами регулируется возможное отклонение от проектных данных.

Если предполагается использовать выдергивающую нагрузку, сначала сваю готовят необходимым образом, который выбирают в соответствии с определенным способом передачи нагрузки.

Практично выполнять статические испытания в вечномерзлых грунтах, для них используются стандартная и ускоренная методики. Специальные термические датчики позволяют определять температуру почвы.

Важно, чтобы испытатели обладали опытом работы с просадочными и другими сложными грунтами. Перед тем как приступить к работе, необходимо увлажнить грунт, который находится вокруг сваи

ГОСТ 5689-2012 четко определяет, как рассчитывать необходимое количество воды.

Методы проверки и проведение испытаний

Современные технологии позволяют применять три варианта статических испытаний для свайных конструкций. Один из вариантов – использование собственной массы сваи, но его применяют только тогда, когда свая забивается в мягкие слои грунта с минимальным сопротивлением. Кроме того, для ускорения погружения разрешено использовать платформа с дополнительным грузом или гидравлический домкрат.

Самый популярный в строительстве метод проверки и контроля нагрузочной способности – применение гидравлического домкрата. Эту технологию использую из-за ее быстрой реализации и сравнительной дешевизны. Статические испытания могут проводится не только на экспериментальных участках, но и на строительной площадке, где будут забиваться проектные сваи. Для проверки статических нагрузок строители должны забить несколько опытных свай. Количество изделий и место погружения свай рассчитывает проектное бюро, все работы проводятся с соблюдением требований ГОСТ 5686. Нагрузка на опытную сваю прикладывается постепенно, с переходом к следующей ступени испытаний только после 100%-ной стабилизации отстаивания сваи на предшествующем этапе.

Для измерения отстаивания опытной сваи на площадке устанавливается четыре индикатора часовой конструкции, которые показывают параметры усадки с ценой деления шкалы 0,01 мм. Реактивные нагрузки на свайное прикладываются от системы балок. Для регистрации возможного выдавливания сваи на конструкцию монтируют два часовых индикатора с такой же ценой деления шкалы – 0,01 мм

Принимая во внимание возможное выдвижение верхней части сваи ее выдавливание не должно быть более 2 мм

Ультразвуковая дефектоскопия свай

Ростверк для свайного фундамента

В наших статьях мы неоднократно рассказывали о различных конструкциях фундаментов, о том как они устроены, для каких строений больше подходят, как самостоятельно рассчитать фундамент. Мы так же писали, что одним из наиболее экономичных основании для легких каркасных домов, для домов из газобетона или бревна является столбчатый или как часто его называют свайный фундамент.

В этой статье мы расскажем вам о том, как сделать монолитный бетонный ростверк для свайного фундамента, как правильно его армировать и утеплять.

По своей конструкции, ростверк представляет из себя бетонную, металлическую или деревянную ленту, которая крепится к верхней части столбчатого фундамента или фундамента на винтовых сваях. Основной задачей ростверка является перераспределение нагрузки от всего строения на сваи, которые в свою очередь передают ее на грунт.

https://youtube.com/watch?v=cpl3LhTJN1M

Например, при возведение сруба, его нижние бревна, которые лежат на столбах, выполняют функцию ростверка. В каркасном домостроении, нижняя обвязка дома так же выполняет подобную функцию.

Технология проведения статических испытаний свай

Схема разметки свайного фундамента.

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

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

Схема испытания свай статической нагрузкой.

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

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

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

Схема устройства фундамента на винтовых сваях.

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

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

Особенности и назначение испытаний

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

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

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

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

Динамические испытания свай в процессе

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

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

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

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

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

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

Динамические испытания свай

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

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

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

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

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

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

Методика проведения испытания грунтов статической вдавливающей нагрузкой

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. Примечание — Для свай диаметром 800 мм и более допускаются раздельные испытания по боковой поверхности натурной сваи и под ее нижним концом. 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). При испытании грунтов эталонной сваей или сваей-зондом отсчеты на каждой ступени нагружения снимают в такой 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 следующих значений: 50% — при осадках менее 1 мм; 30% — при осадках от 1 до 5 мм; 20% — при осадках более 5 мм. 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. 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 составить 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. Разгрузку сваи (натурной, эталонной или сваи-зонда) проводят после достижения наибольшей нагрузки 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. В процессе испытания ведут журнал согласно ГОСТ 5686-2012.

4.3. Статические испытания грузоподъемных машин

4.3.1. Статические испытания грузоподъемных машин проводят согласно методикам и программам, составленным с учетом их типов, конструктивных особенностей, условий установки (монтажа) и эксплуатации.

4.3.2. Статические испытания крана мостового типа проводят грузом массой 1,25Q

ном, где (Q ном — номинальная грузоподъемность кранов (для грейферных и магнитных кранов с учетом массы грейфера и магнита). Груз подвешивается на крюке или на грузозахватном органе в соответствии с разработанной схемой строповки контрольного груза.

Статические испытания проводят в такой последовательности.

Кран устанавливают над опорами подкрановых путей, а тележку располагают в середине пролета. У крана с консолями каждую консоль испытывают отдельно.

К месту измерения прогиба — середине одной из балок моста (консоли) на струне подвешивают отвес, скользящий по направляющей вдоль металлической линейки, и делают замер. Затем поднимают испытательный груз на высоту 100 — 200 мм и производят отсчет по линейке. В поднятом состоянии груз выдерживают в течение 10 мин, контролируя величину прогиба. При нарастании прогиба груз немедленно опускают на землю и испытания прекращают до выяснения причин. Если величина прогиба не увеличивается, то по истечении 10 мин груз опускают и проверяют положение отвеса.

При отсутствии остаточных деформаций в металлоконструкции моста (консоли) отвес должен вернуться в первоначальное положение. В случае появления остаточных деформаций, трещин и других повреждений испытания должны быть прекращены, выявлены причины, устранены дефекты и принято решение о возможности проведения дальнейших испытаний.

4.3.3. Статические испытания крана стрелового типа, крана-манипулятора проводят нагрузкой, на 25 % превышающей его паспортную грузоподъемность на всех расчетных грузовых характеристиках с основной стрелой и сменным башенно-стреловым оборудованием.

Статические испытания кранов-трубоукладчиков проводят в соответствии с Методическими указаниями по проведению статических испытаний кранов-трубоукладчиков (МУ 36.22.14-00) грузом, на 40 % превышающим их номинальную грузоподъемность.

Кран считается выдержавшим испытания, если в течение 10 мин груз, поднятый на высоту 100 — 200 мм, не опустился на землю, не обнаружено трещин, остаточных деформаций металлоконструкций, просадки гидроцилиндров, ослабления или повреждения разъемных соединений, отслаивания краски или повреждений, влияющих на работоспособность крана и безопасность его эксплуатации.

4.3.4. Статическое испытание подъемника (вышки) проводится нагрузкой, на 50 % превышающей его грузоподъемность, при установке подъемника на горизонтальной площадке в положении его наименьшей расчетной устойчивости.

На подъемниках, оборудованных люлькой, груз массой, равной 110 % паспортной грузоподъемности, располагают в люльке, а груз массой, равной 40 % паспортной грузоподъемности, подвешивают к люльке на гибкой подвеске на высоте 100 — 200 мм от земли и выдерживают в течение 10 мин.

Подъемник считается прошедшим статическое испытание, если в течение 10 мин поднятый груз не опустился или в металлоконструкциях не обнаружены повреждения.

4.3.5. Результаты статических испытаний оформляют протоколом, в котором указывают параметры испытаний грузоподъемной машины (рабочее оборудование, паспортная грузоподъемность, вылет, масса контрольного груза, состояние выносных опор и др.). В протокол испытаний заносят выводы и рекомендации комиссии по обнаруженным неисправностям, дефектам и повреждениям грузоподъемной машины и предложения по устранению неполадок, а также, при необходимости, рекомендации по доработке конструкции и технологии изготовления грузоподъемной машины.

Что необходимо для удачного испытания при статических нагрузках?

Схема свайного фундамента.

Выполняют статическое испытание всех свай на вдавливающие и на выдергивающие нагрузки, обязательно применяя специальную установку.

Зачастую она включает в себя следующие элементы:

• нагружающие устройства: домкраты либо платформы с грузом, массу которых можно будет произвольно поменять;
• опорная конструкция, состоящая из железобетонных, металлических ферм, имеющая анкерные сваи, которая будет передавать нагрузку на испытываемый элемент;
• устройство для замера величины осадки сваи, находящейся под нагрузкой (должна быть точность измерения приблизительно до 0,01 мм), включающее в себя несколько специальных измерительных приборов, качественно объединенных в целую систему.