Динамические и статические испытания грунтов сваями
При сооружении фундамента из свай необходимо убедиться в их надежности. Для этой цели проводят статические и/или динамические испытания свай под нагрузкой.
Испытания свай динамической (ударной) нагрузкой
Динамические испытания проводятся: а) в ходе изысканий, до начала рабочего проектирования свайного фундамента при забивке пробных свай; б) в процессе забивки рабочих свай; в) при приемке законченных свайных работ. Динамические испытания выполняются:
- при проведении изысканий — для определения степени неоднородности грунтовых условий в пределах контура проектируемого здания; оценки и сравнения несущей способности пробных свай и свай, принятых в проекте;
- в процессе забивки рабочих свай — для получения относительной оценки их несущей способности; выявления несущих слоев грунта и слабых участков свайного поля;
- при приемке работ — для определения возможно более достоверных данных о несущей способности забитых свай после их «отдыха».
Динамические испытания свай, как правило, проводятся тем же оборудованием, что и для производственной забивки. Конечным результатом испытания является получение величины отказа свай (погружение сваи от одного удара молотом) и затем определение путем расчета несущей способности сваи. Достоверность полученных отказов зависит от точности определения веса и высоты подъема ударной части молота одиночного действия, веса сваи и наголовника и точности измерения упругих перемещений грунта и сваи после удара.
Измерение отказа лучше всего производить специальными приборами — отказомерами. К числу наиболее известных конструкций относится отказомер П. Р. Тикунова. Точность регистрации упругих перемещений грунта и сваи этим прибором составляет 1 мм. При забивке пробных свай (на стадии изысканий) и при приемке забитых свай (контрольные испытания) динамические испытания проводятся только после «отдыха» свай. Продолжительность «отдыха» принимается: в песчаных грунтах — не менее трех суток, в связных глинистых грунтах — не менее шести суток с момента окончания забивки.
Методика динамических испытаний
При измерении отказа необходимо следить за тем, чтобы голова сваи была неповрежденной, высота падения ударной части была максимальной для данного типа молота, удар молота был центральным. Для молотов двойного действия число ударов молота и давление пара или воздуха в цилиндре должны соответствовать данным паспорта. Добивка пробных и контрольных свай после «отдыха» должна производиться тем же молотом, что и при забивке.
В процессе проведения динамических испытаний фиксируются:
- число ударов молота на каждый метр погружения до заданной проектной отметки;
- величина отказов после погружения до заданной проектной отметки;
- продолжительность «отдыха»;
- коэффициент засасывания, т. е. отношение отказа при забивке к отказу от одного удара при добивке.
За расчетный принимается отказ е при добивке.
Испытания свай статической нагрузкой
Статические испытания могут назначаться на стадии изысканий, до начала рабочего проектирования, в процессе забивки свай, при приемке забитых свай. Цель их на стадии изысканий — выбор длины и сечения свай и оценка их несущей способности; в процессе забивки и при приемке забитых свай — определение фактической несущей способности свай и сопоставление ее с расчетной, принятой в проекте.
Данные, полученные в результате статических испытаний, отличаются значительно большей достоверностью и точностью, чем при динамических испытаниях. Поэтому, несмотря на большую сложность и трудоемкость статических испытаний по сравнению с динамическими, они назначаются, как правило, при строительстве сложных и крупных объектов с большим числом свай в фундаменте.
Статические и динамические испытания должны проводиться в соответствии с ГОСТ 5686-2012 «Сваи и сваи-оболочки. Методы полевых испытаний».
Для проведения статических испытаний при изысканиях забивается несколько пробных свай. Число их и места забивки определяются проектирующей организацией. Испытания в процессе забивки и при приемке производятся на сваях, расположенных в местах с наихудшими для данного объекта грунтовыми условиями или давших наибольшие отказы при забивке. Испытания должны начинаться по истечении трех суток после забивки в песчаные грунты и шести суток в связные глинистые грунты.
Методика статических испытаний и оборудование
Статические испытания сваи заключаются в постепенном нагружении сваи статической нагрузкой и измерениями осадок свай от этой нагрузки. Различают величины критической и предельной нагрузок. При критической нагрузке происходит резкое и незатухающее увеличение осадки сваи (свая «проваливается»), превышающее осадку от предшествующей ступени нагрузки более чем в 5 раз. Предельная нагрузка принимается на одну ступень меньше критической.
Величина ступеней нагрузки назначается в размере 1/10—1/15 ожидаемой величины предельной нагрузки. Величина осадки фиксируется с точностью до 0,1 мм прогибомерами часового типа ИЧ-50.
После доведения нагрузки до критической осуществляется разгрузка так же ступенями, но равными удвоенным ступеням загрузки. Данные наблюдений за осадками свай записываются в журнал статического испытания сваи.
Выбор оборудования для статических испытаний зависит от принятого способа нагружения сваи. В настоящее время известны следующие способы нагружения: укладка груза на платформу, устанавливаемую на сваю, использование усилия гидравлических домкратов, применение натяжных муфт или лебедок. Преимущественное распространение получил способ с использованием гидравлических домкратов - наименее трудоемкий и наиболее дешевый.
Для статических испытаний обычно используются гидравлические домкраты грузоподъемностью 50, 100 и 200 т.
Реперная система предназначена для крепления приборов, измеряющих осадки испытываемой сваи.
Документация на проведение статических испытаний свай включает в себя:
- техническое задание, разрабатываемое проектной организацией;
- проект производства работ;
- план строительной площадки с указанием на нем испытываемых и анкерных свай;
- геологический разрез площадки и физико-механическая характеристика грунтов.
Нормативная документация:
- ГОСТ 5686-2012 "ГPУНТЫ. Методы полевых испытаний сваями";
- СП 50-102-2003 "Проектирование и устройство свайных фундаментов";
- СП 24.13330.2011 "Свайные фундаменты".