Испытание буронабивных свай
Наше строительная компания ПСК «Основания и фундаменты», специализирующееся на возведении и укреплении фундаментов любого типа, проводит динамические и статические (в том числе штамповые) испытания буронабивных свай в Московском регионе и других районах РФ.
Главная характеристика фундамента – его несущая способность, т.е. свойство сохранять целостность и функциональность при воздействии нагрузок со стороны сооружения и со стороны грунта. Чтобы успешно противостоять этим нагрузкам, фундамент должен обладать несущей способностью не меньшей, чем совокупность нагрузок с учетом ряда поправочных коэффициентов. Этот параметр определяется первым в процессе проектирования. На его основании рассчитываются технические характеристики фундамента. Для свай это сечение и длина (глубина погружения), количество, шаг, особенности крепления.
Несущая способность определяется несколькими способами:
- формульный метод;
- графологический метод;
- испытание буронабивных свай статической нагрузкой (СНиП);
- динамические испытания буронабивных свай.
Обычно методы используются в совокупности: истинность расчетного значения проверяется экспериментально в ходе испытаний. При испытаниях мы руководствуемся следующими нормативами:
- методики испытаний – 5686-96 ГОСТ;
- полевые методы определения температур — 25258-82 ГОСТ;
- свайные фундаменты — 2.02.03-85 СНиП;
- земляные сооружения — 3.02.02-87 СНиП;
- устройство свайных фундаментов — 50-102-203 СП.
Зачем выполняется испытание буронабивных свай
Главная задача проектировщиков фундамента – обеспечить основанию необходимую несущую способность, т.е. способность выдерживать проектную нагрузку от данного сооружения на данном типе грунта с учетом влияния природных и техногенных факторов.
Н.с. (несущая способность) должна быть не меньше суммы всех нагрузок, действующих на основание, с учетом поправочных коэффициентов. На первом этапе она определяется по формулам или графическим методом. От этого параметра будут зависеть все конструктивные особенности фундамента – в нашем случае габариты и конфигурация свай, количество, шаг, дополнительное крепление (если нужно).
Кроме расчетных существуют также эмпирические методы – испытания свай. Их несколько видов:
- статические;
- штамповые, схожие со статическими в плане технологии;
- динамические;
- проверка монолитности ствола (контроль сплошности).
Далее мы рассмотрим основные методы испытания буронабивных свай и особенности выбора технологии.
Мы монтируем буронабивные сваи более 10 лет
По всем вопросам звоните: 8 800 707-72-09
Порядок проведения статического испытания свай
Для получения достоверных и адекватных результатов, отвечающих требованиям гости снип, потребуется соблюдать порядок проведения работ. В методы испытания свай входит:
- Определение количества требующихся опор
- Выбор возможных мест проведения забивки
После проведения расчетов этих параметров, проводятся контрольные испытания свай при строительстве и осуществляется погружение пробных свай. Проведение данной деятельности осуществляется только в тех местах, которые отличаются самыми негативными параметрами грунтовых условий. Районы проведения исследований на предварительном этапе показали самый большой отказ при проведении забивки.
Основные условия
Любые статические испытания выполняются не ранее чем через сутки после проведения пробной забивки. Также потребуется выполнить целый ряд условий:
- Когда осуществляется испытание свай статической нагрузкой в случае использования буронабивных свай, начало проверки осуществляется не ранее, чем после 80% высыхания использованного при заливке бетона
- На талых грунтах внедрение свай производится равномерно, ступенями нагрузки, без ударов
- При оценке на крупных обломочных грунтах, глинистых грунтах и плотных песках работы проводятся при заглублении свай на первые 3 степени нагрузки
Серьезные требования предъявляются к порядку заглубления свай. Загрузочная конструкция монтируется с обеспечением точного центрального приложения строго вертикальной нагрузки.
Определить необходимые параметры позволит только использование тех пробных вариантов, которые полностью соответствуют техническим требованиям, основанным на несущих особенностях грунта и требуемых характеристиках.
Проверка свай статической нагрузкой может проводиться с дополнительным применением несущей обоймы, которая усиливает голову сваи. Такое усиление позволит полноценно осуществить испытание свай и выявить структурные связи в грунтах. Столь тщательное проведение анализа позволяет даже в случае масштабного строительства подчас не проводить сложные динамические испытания свай, методика отличается значительной стоимостью.
Важная информация
Срок «отдыха» сваи в соответствии с требованиями гост и снип разнится в зависимости от типа почвы и вида грунта:
- При погружении в плотные слои песка или в крупнообломочные массивы на отдых потребуются 1 сутки
- Погруженные в песчаные основания опоры должны отдыхать после проведения работ 3 дня
- При работе на разнородных массах и глинистой поверхности на отдых заглубленной свае можно выделить 6 суток
- 10 дней отдыха требуются при определении готовности справляться с нагрузками при заглублении в мелкодисперсные и водонасыщенные пески
- Для мягких, пластичных, текучих глинистых фракций период отдыха должен составлять 20 дней
По время испытания требуется проведение последовательного увеличения нагрузки. В этот период контроль значения осадки осуществляется с использованием проверки прогибомерами часового типа. Также обязательно используются электронные проверочные приборы, с шагом измерения в 0.1 миллиметр. Этот шаг не должен быть преодолен за 60-120 минут проведения наблюдений.
Основные технологии определения несущей способности
Перед возведением фундамента проектирующей организации, помимо всего прочего, следует определиться и с такими параметрами, как диаметр и длина свай. Опоры в первую очередь должны, конечно же, надежно удерживать сооружение. Но при этом во время возведения фундамента следует постараться также и избежать ненужных расходов.
Для того чтобы узнать в точности, каким именно запасом прочности отличается та или иная опора, могут использоваться разные способы:
математический расчет с учетом требований СНиП;
статическое испытание буронабивных свай и стальных;
Последние две методики по-другому называют испытанием грунтов сваями. Проводить такие процедуры можно на любых этапах строительства — во время изысканий, при проектировании, при погружении самих опор и т. д.
В большинстве случаев при определении несущей способности опор проводятся одновременно и расчет их сопротивления по формуле, и испытания. Далее за основу принимается наименьшее из полученных значений. Это позволяет в конечном итоге возвести максимально надежный фундамент. Конкретные методы испытания сваи в полевых условиях выбираются обычно в зависимости от состава грунта.
Какие нормативные документы определяют испытания грунтов?
После окончания строительства здания песчаные, лёссовые и даже глинистые грунты под воздействием статической нагрузки, его веса, проходят стадию уплотнения. А это влечет за собой изменение характеристик грунтов, в основном физико-механических, которые могут привести к нарушению состояния равновесия слоев. Поэтому для правильной эксплуатации зданий необходимо отслеживать состояние грунтов полевыми и лабораторными испытаниями.
Для качественного проведения инженерных изысканий лучше всего воспользоваться опытом предшественников, который обычно отражается и обобщается в нормативной документации: ГОСТах (ГОсударственных СТандартах), СНиПах (Санитарных Нормах и Правилах), СанПиНах (Санитарных Правилах и Нормах), СП (Сводах Правил), ТСН (Территориальные Строительные Нормы) и мн. др.
Основополагающими документами являются ГОСТы (оставшиеся в использовании от СССР), ГОСТы межгосударственные (СНГ), ГОСТ Р (российские).
Испытания грунтов в условиях лаборатории
При проведении лабораторных исследований характеристик грунтов методы исследований, необходимое оборудование и обработку результатов определяют такие документы:
— характеристики просадочности грунтов определяются по ГОСТ 23161-78;
— характеристики прочности и деформируемости – по ГОСТ 12248-96;
— характеристики усадки и набухания – по ГОСТ 24143-80;
— коэффициенты фильтрации грунтов – по ГОСТ 25584-90.
Лабораторные исследования предполагают взятие проб грунта при копании шурфов (с небольшой глубины) или бурении (с большой глубины, вплоть до скального основания). Отобранные образцы исследуются в условиях лаборатории с целью определения параметров слоев грунта на разных глубинах, необходимых для расчетов при проектировании фундаментов и т. п.
Испытания грунтов в полевых условиях
Исследование поведения грунтов под механическим воздействием от нагрузки проводят в естественных (полевых) условиях на территории будущей строительной площадки. Эти условия позволяют определить как физико-механические характеристики слоев грунта на разной глубине, так и их удельное сопротивление нагрузкам. Также можно выявить деформационные параметры грунтов в разных условиях проведения строительства.
Методы и методики проведения полевых испытаний, необходимое для этих работ оборудование, инструменты и материалы, а также правила обработки и трактовки результатов изложены в таких нормативных документах:
— характеристики деформируемости – по ГОСТ 20286-85;
— испытание грунтов на срез в массиве и в скважинах – по ГОСТ 21719-80;
— испытания в горных выработках грунта на срез – по ГОСТ 23741-79;
— испытания грунтов статическим зондированием – по ГОСТ 20069-81.
Все эти виды испытаний проводятся при проверке прочностных характеристик и параметров грунтов на строительной площадке будущего строительства.
Испытания свай
Работы по испытанию свай проводятся в полевых условиях для проведения контроля соответствия этих свай их расчетной несущей способности под действием расчетных нагрузок, полученных при проектировании одного из видов свайных фундаментов. Для этого используются методы статических и динамических испытаний свай, а также испытания грунтами.
Статические испытания
Этот вид испытаний проводится на разных этапах строительных работ:
— на стадии инженерных изысканий – для выбора сечения и длины свай и определения их несущей способности;
— в ходе забивания (погружения) и при извлечении из грунта погруженной сваи – определение действительной (фактической) несущей способности и сравнение ее с расчетной при проектировании.
Испытания проводятся по методикам и требованиям следующих нормативных документов:
— полевые испытания грунтов с помощью свай – по ГОСТ 5686-94;
— испытания свайных фундаментов – по СНиП 2.02.03-85;
— испытания при проектировании и устройстве фундаментов из свай – по СП 50-102-2003.
При этом полевые методы испытаний свай и грунтов при инженерных изысканиях в начале строительных работ установлены упомянутым ГОСТом. Для этого должны (могут быть) использованы сваи-зонды, эталонные и/или натурные сваи. Этим же нормативным документом определяется последовательность проведения операций при контрольных испытаниях свай.
Статические испытания свай могут проводиться на самых разных этапах – на этапе изысканий, до начала проектирования, в ходе погружения свай, при приемке готовых свайных конструкций и т. д.
Проведение статических испытаний – процесс трудоемкий, дорогой, достаточно длительный и сложный в сравнении с динамическими испытаниями. Поэтому такие испытания обычно проводятся при строительстве в основном крупных и весьма сложных строительных объектов со сложными фундаментами, имеющими большое количество забиваемых (или забитых) свай.
По виду использованных статических нагрузок на сваи испытания бывают выдергивающими, вдавливающими или горизонтальными.
Статические испытания, технология проведения
Начинается процесс статических испытаний свайных конструкций с определения количества свай для испытаний и мест их установки (забивки). Для этого забивается несколько пробных свай в местах наихудших грунтовых условий испытываемой площадки. Перед началом нагружения свай и измерений они (сваи) должны некоторое время отстояться для восстановления и стабилизации в грунте структурных связей, для того, чтобы свая показала правильные результаты. Сроки отстоя – от 1 до 10 суток. Обычно этот срок равен 6 дням с окончания погружения сваи в грунт.
Испытания ведут нагружая сваю ступенчатой нагрузкой. При этом переходят к следующей ступени нагрузки после стабилизации положения сваи от действия нагрузки от предыдущей ступени. Измеряют перемещение сваи (осадку) индикаторами часового типа, имеющими цену деления в 0,01 мм. Реакцию сваи на нагрузку (реактивные усилия) при нагружении передают на анкерные сваи с помощью системы испытательных балок. Условной стабилизацией деформации считается перемещение сваи на 0,1 мм за 30, 60 или 120 минут после снятия нагрузки. Значением предельного сопротивления испытуемой сваи считается последняя нагрузка, после которой нагружение было прекращено.
Оборудование для испытаний выбирается в зависимости от использованного способа нагрузки – выдергивания, вдавливания или горизонтального нагружения.
Для испытаний применяют такие способы нагружения:
— груз помещают на платформу, которая установлена на оголовке сваи;
— нагружают лебедками и/или натяжными муфтами;
— нагружают гидравлическими домкратами;
— нагружение собственным весом СВУ (сваевдавливающей установки).
Испытательная установка статическими выдергивающими, вдавливающими и горизонтальными нагрузками состоит из:
— сваенагружаюшего устройства (оттарированные грузы, домкраты или лебедки);
— опорное устройство для компенсации реактивных сил (система из измерительных ферм и/или балок, или платформа с грузами);
— измерительное устройство (измерение перемещений свай) или реперная система измерительных приборов.
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.
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.
Технологические особенности
Буронабивная свая подбирается по диаметру на основе данных, которые получают в ходе геодезического исследования площадки, а также анализа других природных факторов.
В ходе создания проекта рассчитывают массу дома и определяют, сколько свай потребуется для строительства.
Буровые сваи и их несущая способность представлены табличными данными.
НАШИ РАБОТЫ
Смета
Исходя из основного перечня работ, составляется смета, в которой перечисляется детальный список производимых мероприятий с расчетом их стоимости. В нее входит:
- тариф за перевозку оборудования;
- стоимость машино-смен на период работы;
- расценки за вынужденный простой во время монтажа и демонтажа механизмов;
- оплата испытания свай;
- дополнительные расходы, включающие затраты на топливо и амортизацию.
Согласно данным специализированных компаний, стоимость динамического испытания, подтвержденного лабораторным заключением, может составить не менее 8тыс.р. за одну сваю, а статического – более 40тыс.р.
