Как проводят динамические испытания свай? Динамические испытания свай

Согласно требованиям ГОСТ 5686 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями», СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» , СП 50-102-2003 «Проектирование и устройство свайных фундаментов», «Программы проведения испытаний свай», испытание свай производится двумя основными методами:

• статические испытания свай

Наша компания проводит оба вида испытаний , хотя вторые намного дешевле и технически проще. Стоит, однако, заметить, что испытания свай вторым методом не применяется на пластичных глинистых грунтах, а также на насыпных грунтах в виде строительного мусора или бытовых свалках.

Испытания свай: для чего это необходимо

Полевые испытания свай производятся:

• для определения необходимого вида и размеров, а также несущей способности свай
• для проверки реальной возможности погружения свай на проектную глубину и оценки степени однородности грунтов, для чего проводится испытание грунтов сваями
• для установления зависимости осадки свай в грунте от прилагаемых нагрузок и с течением времени

Таким образом, осуществляется проверка соответствия несущей способности свай расчетным проектным нагрузкам.

Статические испытания свай - что для этого нужно

Для проведения статических испытаний свай на вдавливающие и выдергивающие нагрузки, необходима специальная установка, которая состоит из:

• устройство для обеспечения нагрузки на сваю (это может быть платформа с тарированным грузом или с использованием домкрата). Испытания вертикальными статическими нагрузками также называются штамповые испытания.
  • Опорная конструкция, через которую нагрузки будут передаваться на сваю (система из металлических (железобетонных) балок или ферм с анкерными сваями) измерительные устройства, фиксирующие степень перемещения сваи в ходе испытаний с точностью измерения 0,01 мм.

Смотрите так же:

Процесс статических испытаний свай

При испытании сваи статическим методом, ее нагружают ступенями, вес которых рассчитывается в зависимости от проектной нагрузки на сваю (как правило, не более 1/10). При этом нагрузка очередной ступенью производится после стабилизации осадки на предыдущей ступени.

Перед нагружением испытываемой сваи на всех измерительных приборах выставляется нулевая отметка. Показания также снимаются со всех приборов на каждой ступени нагружения.
Условная стабилизация сваи определяется по следующему критерию: на данной ступени нагружения скорость осадки сваи не превышает 0,1 мм. В течение последних 30 минут наблюдения.

Значением частного предельного сопротивления считается нагрузка, при которой дальнейшее нагружение сваи остановлено.

Мы производим любым методом. Как мы уже упоминали, цена на статические испытания значительно выше, к тому же они требуют дополнительное оборудование. Однако, как говорилось выше, в некоторых случаях без статических испытаний обойтись просто невозможно.

Статические испытания буронабивных свай

Технология статических испытаний (на фото ниже) показывает реальное состояние допустимых нагрузок на испытуемые сваи.

Методика испытания довольно проста, но требует трудо-, времязатрат и специального оборудования. Принцип прост - нужно надавить на испытуемую сваю с достаточной силой, чтобы она осела вниз. При этом требуется именно давить, а не сбросить что-то сверху, как при динамических испытаниях. В этом случае изготавливаются специальные стенды над тестируемой сваей.

Стенд для статических испытаний свай и грунтов

Такие сваи называют анкерными. Сверху на анкерные сваи устанавливается металлическая балка, привариваемая к ним. Именно в эту преграду будет производится упор гидравлическим домкратом с измерителем-манометром.

Тестируемая свая забивается немного ниже анкерных для монтажа на ней домкрата. Давление подается постепенно ступенями под постоянным контролем. Тестирование прекращается либо по показаниям манометра (как правило на 20-30% больше плановой нагрузки), либо если свая не выдерживает нагрузки и погружается вниз. Статические испытания имеют большую стоимость, проводятся около суток, но при этом являются самыми точнми среди всех подобных. По данным СНиП, статическим испытаниям подвергаются до 1% от общего числа устанавливаемых свай.

Для расчета стоимости используется смета и по окончанию проведенных тестов выдается акт испытаний.

Стандарты, правила и нормы испытаний.

Действующий стандарт проведения испытаний - ГОСТ 5682 2012. Стандарт распространяется на способы полевого испытания грунта сваями (эталонные, натурные, сваи-зонды), которые проводятся при инженерных изысканиях в период строительства. Он также распространяется на контрольные испытания различных свай.

Строительные правила и нормы СП №50-¬102-¬2003, СНиП №2.02.03-¬85 распространяются на обследование фундаментов, обследование оснований и проектирование свайных фундаментов реконструируемых и возводимых зданий и сооружений.

ГОСТ 5686-2012 Грунты. Методы полевых испытаний сваями

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

Терминология

Стандартом предусмотрено использование для испытаний трех типов опорных элементов:

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

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

Рисунок А.1 - Схема конструкции сваи-зонда

Рисунок А.2 - Схемы конструкций эталонной сваи

Стадии работ

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

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

Таблица типов конструкций свай

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

Задачи, решаемые при статической проверке

В полевых условиях испытательные мероприятия осуществляют для следующих целей:

• Выбора конструкции изделий, запланированных к использованию на возводимом объекте, определение их геометрических параметров, способности воспринимать усилия.
• Определения на практике возможности производить погружение свай на предусмотренную проектом глубину для данного вида почвы, оценки ее однородности.
• Определения величины перемещения свай пропорционально приложенным воздействиям в течение определенного стандартом времени.

Проверка свай статической нагрузкой осуществляется с целью подтверждения реальной способности изделий воспринимать суммарные усилия, предусмотренные проектом здания.

Способы статических испытаний

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

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

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

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

Рисунок В.2, лист 2

Технология статических испытаний

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

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

Статические испытания свай

Проверка свай статической нагрузкой предусматривает три этапа работ:

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

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

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

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

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

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

Динамическая проверка

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

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

Динамические испытания свай с установкой на них дополнительного веса

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

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

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

Технология динамической проверки

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

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

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

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

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

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

Нивелир работает с точностью до 1мм

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

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

Динамические испытания буронабивных свай производятся с целью определения несущей и вдавливающей способности представленных железобетонных изделий.

Технология, с помощью которой производится тестирование вдавливающей способности и несущих характеристик, регламентируется отдельными положениями СНиПа и ГОСТа 5686-94.

Для произведения точной оценки вдавливающей способности изделий, активно применяется осциллографический анализатор забивки.

После этого данные о вдавливающей и статической нагрузке, испытываемой сваями, согласно требованиям СНиПа и ГОСТа 5686-94 фиксируются в соответствующей документации. Туда же вносятся данные, касательно характеристик грунтов.

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.

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.

Исходя из требований ГОСТа и СНиПа, вес этого молота для буронабивных свай равен 3,2 тоннам. Его монтаж производится из элементов, находящихся между сваями.

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.

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.

Основные преимущества испытания динамической нагрузкой

Метод динамических испытаний имеет ряд неопровержимых преимуществ перед статическим методом. При реализации такого метода доступна высокая степень мобильности, он достаточно экономичен и применим ко всем видам существующих в настоящее время свай.

Представленный метод дает реальную возможность значительно увеличить параметр несущей способности изделия. Все это производится в соответствии с положениями СНиПа.

Такое увеличение параметра возможно в том случае, если свая, во время осуществления забивки, погружается своим острием в слабый слой, который имеет большую сжимаемость.

В грунтах глинистого типа, которые отличаются своей однородностью в пределах площади фундамента здания, при осуществлении погружения свай на одинаковую глубину, величина отказов может разниться.

Вкупе с небольшим интервалом погружения предоставленные данные могут вводить в заблуждение, в связи с чем может сформироваться мнение от разных значениях несущей способности изделий.

В таком случае рекомендуется внимательно сверить полученные результаты с теми, которые были получены в ходе проведения статических изысканий. В процессе выявится одно общее значение уровня сопротивляемости представленных железобетонных изделий.

Технология проведения динамических испытаний

В большинстве случаев, проведение динамических испытаний инициируется три раза. Первый раз все действия производятся над уже имеющимися в наличии изделиями, которые отобраны для проведения работ и строительства. Это происходит до начала действий с проектом свайного фундамента.

В процессе определяется показатель уровня неоднородности грунтовых отложений в том месте, где будет производиться строительство.

Следующий после этого этап производится непосредственно в момент забивки. В процессе производится оценка несущих качеств изделия и исследование свойств несущих грунтовых слоев и ослабленных участков.

После окончания работ производится заключительный этап испытания. Он дает самые достоверные данные о несущих способностях после того, как они некоторое время побыли в грунте.

При осуществлении забивки в процессе наблюдения за текущими изменениями отказов можно выявить те слои грунта, которые являются несущими.

Также это позволяет произвести сравнительную оценку параметров несущей способности уже забитых изделий, для того, чтобы выявить возможные ослабленные участки.

В слоях глинистого типа пробная забивка производится с помощью молота, который проводит короткую серию ударов. Это позволяет сохранить нетронутой структуру грунта.

Все текущие динамические испытания проводятся при содействии того оборудования и техники, которое задействовалось при выполнении основного спектра работ.

По завершению становится доступным значение величины отказа. Оно равно степени погружения изделия в грунт после осуществления по нему одного удара молотом.

Точность тех данных, которые будут получены, напрямую коррелирует с высотой молота и удельным весом его ударной части.

Сюда также входить параметры веса сваи, и ее наголовника. Некоторое внимание уделяется уровню точности производимых замеров при упругих перемещениях изделия в грунте после нанесения удара.

Испытания грунтов

При строительстве здания и последующем его вводе в эксплуатацию грунты песчаного и глинистого типа подвергаются уплотнению в результате влияющей на них статической нагрузки.

Испытания грунтов оказывает очень серьезное влияние на весь процесс возведения здания. Это связанно с тем, что от параметров несущей способности грунта напрямую зависят характеристики прочности и устойчивости всей строящейся конструкции.

Эта процедура производится для того, чтобы подробно изучить физико-механические характеристики грунтов, определить особенности их геологической структуры и выявить условия, которые оказывают влияние на равновесие всей почвенной массы на данном участке. В большинстве случаев проводятся два обязательных этапа испытаний такого типа.

1. Лабораторные.
2. Полевые.

Лабораторные позволяют определить нужные параметры физико-механических качеств грунтов, а полевые выявляют уровень сопротивления почвы в ее естественных условиях.

Проводимые работы помогают составить наиболее оптимальный график выполнения работ и спрогнозировать степень устойчивости будущего здания.

Кроме того, это способствует выбору наиболее эффективного способа, направленного на укрепление фундамента. Эти процедуры также проводятся для того, чтобы избежать обрушения возведенных зданий.

Испытания могут проводиться не только на открытых строительных площадках, но и при исследовании уже готово фундамента. Если строительство осуществляется на старом фундаменте, то грунт обязательно подвергается процедуре обязательного изучения.

Статическое испытание свай

При выборе оборудования, которое необходимо для корректных испытаний такого рода, ориентировка осуществляется на особенности способа, посредством которого будет проводиться погружение. Сейчас активно применяются такие способы, как:

• Проведение укладки нужного груза на платформу, установленную на сваях;
• Применение натяжной муфты или лебедки;
• Применение гидравлического домкрата и использование его усилия;
• Использование собственного удельного веса СВУ.

Статическое испытание свай начинается с того, что обозначается численность уже существующих изделий, и тех мест, где будет производиться их дальнейшая забивка.

После этого производится погружение пробных железобетонных конструкций. Все текущие испытательные работы проводятся с участием тех конструкций, которые лежат в областях с наихудшими грунтовыми условиями.

Все испытательные работы начинаются с того, что выжидается период «отдыха» сваи. Те конструкции, погружение которых будет производиться с помощью других способов, приводят в готовность не раннее, чем за сутки до начала процесса.

Все работы начинаются только после того, как изделие, изготовленное из бетона, застывает на 80% своей прочности. Все работы производятся равномерно без осуществления ударов и с соблюдением степеней нагрузки на конструкцию. Порядок действий устанавливается заранее и отображается в программе испытаний.

При осуществлении заглубления нижних концов конструкции в грунты обломочного типа допускается достижение трех ступеней (уровней) нагрузки, которые составляют 1/5 всех нагрузок, объединенных суммарно.

Первая пробная свая должна обладать высокой прочностью, благодаря этому может быть обеспеченно получение всех необходимых характеристик. В случае необходимости свая подвергается усилению с помощью подключения внешней обоймы.

Динамическое испытание свай автокраном (видео)

Нет похожих записей.

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ СТРОИТЕЛЬСТВА Москаа

РАЗРАБОТАН Государственным институтом по проектированию оснований и фундаментов «Фундаментпроект» Минмонтажспец-строя СССР

Директор и руководитель темы Ю. Г. Трофименков

Исполнители: Л. Г. Мариупольский, А. А. Ободовский, А. А. Шерман

С УЧАСТИЕМ

Научно-исследовательского института оснований и подземных сооружений (НИИОСП) им. Герсеванова Госстроя СССР

Директор Б. С. Федоров Руководитель темы В. В. Михеев Исполнитель 6. В. Бахолдин

Всесоюзного научно-исследовательского института транспортного строительства (ЦНИИС) Минтрансстроя

Директор Д. И. Федоров Руководитель темы А. А. Луга Исполнители: Н. М. Глотов, В. П. Рыбчинский

ВНЕСЕН Министерством монтажных и специальных строительных работ СССР

Зам. министра К. К. Лилодат

ПОДГОТОВЛЕН К УТВЕРЖДЕНИЮ

Отделом технического нормирования и стандартизации Госстроя СССР

Начальник отдела В. И. Сычев

Начальник подотдела норм проектирования сооружений В. И. Байко Главный специалист Л. Е. Темкин

Отделом научных основ стандартизации ЦНИИпромзданий Госстроя СССР

Начальник отдела С. Н. Нерсесов Ст. научный сотрудник С. В. Тимофеев

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета Совета Министров СССР по делам строительства от 18 апреля 1978 г. № 56

4.3.6. Нагрузка при испытании свай должна быть доведена до величины, вызывающей их осадку не менее чем 40 мм, кроме случаев заглубления нижних концов свай в крупнообломочные грунты, плотные пески, а также глинистые грунты твердой консистенции; нагрузка в последних случаях должна быть доведена до величины, предусмотренной программой испытаний, но не менее полуторной величины несущей способности сваи, определенной по результатам статического зондирования грунта согласно требованиям главы СНиП II-17-77 или до расчетной нагрузки; передаваемой на сваю.

При контрольном испытании свай, проводимом в процессе производства работ, наибольшая нагрузка не должна превышать несущей способности свай, определенной из условия прочности материалов.

Примечание. При отсутствии условной стабилизации в течение суток испытания прекращают вне зависимости от величины осадки.

4.3.7. Разгрузку испытываемых свай производят после достижения наибольшей нагрузки (п. 4.3.6) ступенями, равными удвоенным величинам ступеней загружения.

4.3.8. Наблюдения за упругим перемещением (осадкой) сваи следует вести при каждой ступени разгрузки в течение 15 мин.

После полной разгрузки (до нуля) наблюдения за упругим перемещением следует вести в течение 0,5 ч - при песчаных грунтах, залегающих под нижним концом сваи, и 1 ч - при глинистых грунтах, со взятием отсчетов через каждые 15 мин.

4.3.9. При проведении испытаний свай в зимнее время следует выполнять требования, предусмотренные п. 2.7.

4.4. О бр а ботка результатов

4.4.1. В процессе испытаний свай статическими осевыми вдавливающими нагрузками должен вестись журнал испытаний (рекомендуемое приложение 3).

4.4.2. Результаты испытаний каждой сваи должны оформляться в виде графиков зависимости осадки (перемещения) от нагрузки S = f(P) и изменения осадки (перемещения) во времени по ступеням нагружения S = f(t) (рекомендуемое приложение 5).

Масштаб графиков принимается: по вертикали - 1 см, равный 1 мм перемещения; по горизонтали - 1 см, равный 5 тс нагрузки и 1 мм, равный 10 мин времени выдержки нагрузки. Допускается уменьшение масштабов графиков при обязательном сохранении соотношения между указанными выше масштабами вертикальных и горизонтальных координат.

ЗГДК 624.154.001.4 Группа HOV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Методы полевых испытаний

Sield test methods

гост

5686-78

^Постановлением Государственного комитета Совета Министров СССР по делам -строительства от 18 апреля 1978 г. № 56 срок введения установлен

Настоящий стандарт |раопр01Страняется на методы полевых нс-» пытаний свай всех видов, в том числе свай-оболочек и свай-столбов (далее - свай), независимо от их материала, способа погружения или устройства в грунте (забивных, вибропотружае-мых, набивных, буронабивных и т. п.), проводимых в комплексе проектно-изыскательских работ, и контрольные испытания при строительстве.

Стандарт не распространяется,на методы испытаний свай: в вечномерзлых грунтах; с замачиванием грунтов; нагрузками, имитирующими сейсмические и динамические воздействия (в том числе от технологического оборудования и т. п.); в свайных кустах, а также на методы долговременных испытаний и специальных испытаний для научно-исследовательских целей.

1.1. Полевые испытания свай производятся нагрузками, пре* дусмотренными в таблице.

с 01.01 1979 г.

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

^Издание официальное

Перепечатка воспрещена

©Издательство стандартов, 1978

1.2. Полевые испытания овай другими видами статических нагрузок, не предусмотренных в п. 1.1 (непрерывно возрастающими* знакопеременными и последовательно возрастающими с полной разгрузкой каждой ступени нагрузки до нуля), должны проводиться по специальным программам.

1.3. Полевые испытания свай должны проводиться в комплексе проектно-изыскательских работ с целью получения данных* необходимых для обоснования выбора проекта фундаментов и определения их (Параметров, в том числе:

проверки возможности погружения свай на намечаемую глубину, а также относительной оценки однородности грунтов по их сопротивлению погружению свай;

определения зависимости перемещений свай в грунте от нагрузки.

1.4. Полевые испытания свай при строительстве должны проводиться е целью контроля соответствия их несущей способно» сти расчетным нагрузкам, предусмотренным в проекте авайного фундамента.

1.5. Полевые испытания свай в комплексе проектно-изыскательских работ должны проводиться по программе, отвечающей требованиям, приведенным в обязательном приложении 1.

1.6. Количество свай, подлежащих полевым испытаниям, проводимым в комплексе проектно-изыскательских работ (п. 1.3), устанавливается и обосновывается программой.

Испытания свай должны проводиться на участке, отведенном под строительство проектируемых зданий и сооружений, на расстоянии не более 5 и не менее 1 м от горных выработок, из которых отбирают монолиты грунтов для лабораторных исследо-

ваний и где выполняют полевые последования грунтов, а также от мест статического зондирования грунта.

1.7. Количество свай, подлежащих контрольным испытаниям при строительстве (и. 1.4), устанавливается техническим заданием в следующих пределах:

при испытаниях динамической (ударной и вибрационной) нагрузкой - до 1% общего количества свай на данном объекте, но не менее 5 шт.;

при испытаниях статической вдавливающей нагрузкой - до 0,5% общего количества свай на данном объекте, но не менее 2 шт.;

при испытаниях статической выдергивающей или горизонтальной нагрузкой - количество свай устанавливается программой испытаний, но не менее 2 шт.

1.8. Цена деления манометров, применяемых при полевых испытаниях овай статическими нагрузками, определяется в зависимости от максимальной нагрузки, которую предполагается передать на сваю, количества домкратов и площади поршня домкрата.

1.9. В процессе проведения полевых испытаний свай должны вестись журналы испытаний (рекомендуемые приложения 2 и 3), а результаты испытаний - оформляться в виде графиков (рекомендуемые приложения 4-7).

1.10. Несущая способность свай по результатам полевых испытаний должна определяться в соответствии с главой СНиП II-17-77.

2. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЯМ

2.1. Забивные сваи, предназначенные для полевых испытаний, до погружения их в грунт должны быть проверены на соответствие требованиям:

3.2.2. Добивка свай (п. 3.3.1) должна производиться тем же оборудованием, которое применялось при забивке, с наголовником, имеющим обмятую деревянную прокладку.

3.2.3. Точность измерения отказов должна быть не менее 1 мм.

При наличии соответствующих измерительных приборов должны раздельно фиксироваться остаточные и упругие перемещения свай.

3.3. Проведение испытаний

3.3.1. Испытания свай динамической нагрузкой должны включать:

при забивке свай - подсчеты количества ударов молота на каждый метр погружения и общего количества ударов, а на последнем метре - на каждые 10 см погружения;

при вибропопружении свай - подсчеты времени на каждый метр погружения и общего времени погружения, а на последнем метре - времени на каждые 10 см погружения;

определение отказов забивных свай при добивке после «отдыха», т. е. после перерыва между окончанием забивки и началом добивки.

3.3.2. Продолжительность «отдыха» устанавливается программой полевых испытаний в зависимости от состава, свойств и состояния прорезаемых грунтов и грунтов под нижним концом свай, но не менее:

3 суток - при песчаных грунтах, кроме водонасыщенных мелких и пылеватых;

б суток - при глинистых либо разнородных грунтах.

Примечания:

1. При прорезании песчаных грунтов и наличии под острием свай крупнообломочных, плотных песчаных или глинистых грунтов твердой консистенции, продолжительность «отдыха» допускается сокращать до 1 суток.

2. Более продолжительный срок «отдыха» (кроме мостов и транспортных гидротехнических сооружений) должен устанавливаться при прорезании водо-яасыщенных мелких и пылеватых песков - не менее 10 суток; при прореза-яии глинистых грунтов мягко- и текучепластичной консистенции - не менее 20 суток.

3.3.3. Добивку свай следует производить последовательными залогами из 3 и 5 ударов. Высота падения ударной части молота при добивке должна быть одинаковой для всех ударов.

За расчетный принимают наибольший средний отказ.

Примечание. При необходимости контроля отказа в конце производственной забивки допускается после добивки производить дополнительно 30 ударов. В этом случае средний отказ от последних 10 ударов принимается равным отказу в конце производственной забивки.

3.4. Обработка результатов испытаний

3.4.1. В процессе испытания свай динамической (ударной или вибрационной) нагрузкой должен вестись журнал испытаний согласно рекомендуемому приложению 2.

3.4.2. Результаты испытаний каждой сваи должны быть оформлены в виде графиков изменения отказов по глубине и зависимости общего количества ударов от глубины погружения (рекомендуемое приложение 4).

Масштаб графиков принимается: по вертикали - глубина забивки 1: 100; по горизонтали - отказ 1: 1 и 1 см, равный 50 ударам при забивке и 1 мин при вибропогружении.

4. МЕТОД ИСПЫТАНИЯ СВАЙ СТАТИЧЕСКИМИ ОСЕВЫМИ ВДАВЛИВАЮЩИМИ НАГРУЗКАМИ

4.1. Испытания свай статическими осевыми вдавливающими" нагрузками проводят для установления их несущей способности на вдавливание и зависимости перемещений в грунте от -нагрузок.

4.2. Оборудование

4.2.1. Оборудование, применяемое для испытаний свай статическими вдавливающими нагрузками, в зависимости от способа нагружения испытываемой сваи и системы восприятия реактивных сил (рекомендуемое приложение 8) подразделяется на:

установки, в которых упором для гидравлического домкрата служит система балок или ферм, закрепленных на анкерные сваи;

установки, в которых упором для гидравлического домкрата служит грузовая платформа;

установки с тарированным грузом;

установки комбинированные, в которых упором для гидравлического домкрата служат совместно грузовая платформа и система балок или ферм с анкерными сваями.

Оборудование для испытаний должно включать систему упоров, домкраты или тарированный груз, реперную систему с измерительными приборами.

4.2.2. Нагрузка на сваю должна передаваться центрально и соосно.

Примечание. При использовании установок с гидравлическими домкратами конструкция опоры домкрата на сваю должна обеспечивать строгую соосность передаваемой нагрузки с осью сваи.

При применении грузовой платформы вес каждого элемента груза, а также вес платформы должны быть отградуированы и помечены несмываемой краской. Для исключения возможности передачи нагрузки на испытываемую сваю до установки измерительных приборов и снятия с них отсчетов и для обеспечения-техники безопасности при производстве работ грузовая платформа должна быть смонтирована на специальных опорах.

4.2.3. При испытании свай установками с анкерными сваями количество последних следует назначать в зависимости от заданной программой максимальной нагрузки при испытании, величины предельного сопротивления анкерных свай выдергиванию (по грунту) и их прочности по материалу при растяжении.

4.2.4. Глубина погружения или заложения анкерных свай не должна превышать глубины погружения или заложения испытываемой сваи.

4.2.5. Расстояние в осях от испытываемой сваи до анкерной или до ближайпгёй опоры грузовой платформы, а также до опор реперной установки должно быть не менее 5 наибольших размеров поперечного сечения сваи (диаметром до 800 мм).

При испытании свай-оболочек, набивных свай диаметром более 800 мм, свай с уширенной пятой, а также винтовых свай расстояние между испытываемой и анкерной сваями в свету допускается уменьшать до 2 tf, где d - диаметр сваи-оболочки, набивной сваи, уширенной пяты (для свай с уширенной пятой) или завинчиваю-» щейся лопасти (для винтовых свай).

4.2.6. Наибольший прогиб инвентарной конструкции, служащей упором для домкрата, должен быть не более 0,004 ее расчетного пролета.

4.2.7. Измерение перемещений свай должно производиться специальными приборами (индикаторами, прогибомерами и т. п.) с точностью не менее 0,1 мм; количество приборов, устанавливаемых симметрично на равных (не более чем 2 м) расстояниях от испытываемой сваи, должно быть не менее двух.

Величина перемещения сваи определяется как среднее ариф* метическое результатов показаний всех приборов.

4.2.8. При использовании прогибомеров следует применять стальную проволоку диаметром 0,3 мм, которая перед началом измерений должна быть подвергнута предварительному растяжению в течение двух дней грузом в 4 кгс. При испытании величина гру-за на проволоке должна составлять 1,0-1,5 кгс.

Измерительные приборы должны быть защищены от непосредственного воздействия солнечных лучей, сильного ветра, песчаной пыли и атмосферных осадков.

4.2.9. Реперная система для установки индикаторов, прогибомеров и т. п. должна быть изолирована от случайных толчков в процессе работы, а ее конструкция - исключать возможность температурных деформаций системы и влияние деформаций грунтов. При проведении испытаний на акваториях реперная система должна быть выполнена в соответствии с проектом.

4.2.10. Приборы, применяемые для измерения перемещений свай, а также манометры (при использовании в испытаниях гидравлических домкратов) должны быть протарированы.

Приборы и другое оборудование должно периодически проверяться согласно паспортным требованиям. Перед отправкой при* боров и оборудования на место испытаний должна производиться внеочередная проверка.

4.3. Проведение испытаний

4.3.1. Испытание статической вдавливающей нагрузкой забивных свай следует начинать после их «отдыха» согласно п. 3.3.2.

Для свай, погруженных другими способами, начало испытаний назначается программой испытаний, но не ранее чем через 1 сутки после их погружения.

Набивные (буронабивные) сваи должны испытываться после достижения бетоном свай проектной прочности.

4.3.2. Загружение испытываемой сваи должно производиться равномерно, без ударов, ступенями нагрузки, величина которых определяется программой испытаний, но не более ‘/ы заданной в программе наибольшей нагрузки на сваю.

При заглублении нижних концов свай в крупнообломочные грунты, гравелистые и плотные пески, а также глинистые грунты твердой консистенции допускается при испытании первые 3 ступени нагрузки принимать равными */s заданной в программе наибольшей нагрузки на сваю.

4.3.3. При каждой ступени загружения сваи снимают отсчеты по всем приборам: первый отсчет - сразу после приложения нагрузки, затем последовательно четыре отсчета с интервалом через 15 мин, два отсчета с интервалами через 30 мин и далее через каждый час до затухания перемещения (осадки), именуемого условной стабилизацией (п. 4.3.4).

Расхождения в показаниях приборов не должны превышать:

50% -при осадках мене’е 1 мм;

30% - при осадках от 1 до 5 мм;

20% - при осадках более 5 мм.

4.3.4. За условную стабилизацию принимается скорость осадки (перемещения) сваи в грунте:

не более 0,1 мм за последний час наблюдений, если под нижним концом испытываемой сваи залегают песчаные грунты или глинистые грунты от твердой до тугопластичной консистенции;

не более 0,1 мм за последние два часа наблюдений, если под нижним концом сваи залегают глинистые грунты от мягкопластичной до текучей консистенции.

4.3.5. При испытании свай фундаментов мостов осадку на данной ступени загружения считают стабилизированной, если она составила:

не более 0,1 мм за последние 30 мин - при опирании на крупнообломочные и песчаные грунты; глинистые грунты твердой консистенции;

не более 0,1 мм за последний час - при опирании на глинистые грунты полутвердой и тугопластичной консистенции.

Примечание. При соответствующем обосновании допускается проводить испытания свай без условной стабилизации перемещений.

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:

Условные обозначения:

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.

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.