Гост полевые испытания грунтов сваями

Испытания грунтов сваями статическими вдавливающими и выдергивающими нагрузками по ГОСТ 5686-2012

Вкратце суть статических испытаний свай можно описать так:

Испытания грунтов сваями статическими нагрузками могут проводиться во время инженерных изысканий , на стадии разработки проектной документации, до ( пробные сваи ) или после массовой забивки свай (контрольные испытания свай) .

Основная задача статических испытаний — определить несущую способность сваи по грунту и осадку сваи в зависимости от величины нагрузки во времени.

Разработка программы испытаний (разрабатывается специализированной изыскательской или проектной организацией), в которой указывается вся необходимая информация, например, схема испытания (анкерная система или грузовая платформа, комбинированная схема, самоанкерующаяся свая), величина испытательной нагрузки, шаг нагрузки-разгрузки сваи и т.д.

Программа испытаний должна быть разработана в соответствии с ГОСТ 5686-2012 "Грунты. Методы полевых испытаний сваями".

Устройство испытательной установки , которая может быть выполнена в виде грузовой платформы (система стальных балок) с грузами или системы стальных балок с анкерными сваями либо комбинированная схема , соединяющая в себе обе вышеописанные схемы. При статических испытаниях сваи конструкция любой из этих схем призвана воспринимать реактивное усилие от домкрата. При этом должна быть обеспечена прочность и жесткость испытательной установки в соответствии с ГОСТ 5686-2012. Установка устраивается так, чтобы передать усилие от домкрата строго по вертикальной оси сваи. На сваю устанавливается домкрат с манометром и насосной станцией. Монтируется реперная система, на которую устанавливаются датчики перемещений (прогибомеры).

В некоторых случаях при небольших значениях несущей способности сваи реактивное усилие от домкрата во время испытаний можно передавать на корпус тяжелой техники, если нет возможности провести испытания по иной схеме (по согласованию с проектной и изыскательской организацией). При этом вес техники должен быть достаточным, чтобы воспринять реактивное усилие от домкрата.

Помимо наиболее часто применяемых схем установок для испытания грунтов сваями в ряде случаев возможно использование других схем. Например, применение самоанкерующихся свай или испытания по методу погруженного гидравлического домкрата (МПГД), он же метод Остерберга (O-Cell) . Этот метод применяется преимущественно при больших испытательных нагрузках в условиях невозможности или нецелесообразности испытаний по классическим схемам с грузовой платформой или анкерной системой.

В ряде случаев целесообразны PDA испытания свай . Это метод, основанный на волновой теории удара. Точность метода близка к классическим схемам статических испытаний свай (расхождение составляет в среднем 10%). Преимущество метода — высокая скорость испытаний — за одну смену можно испытать 5-10 свай. В результате испытаний получаются аналогичные данные: график зависимости осадки от нагрузки, величина несущей способности свай. Этот метод также регламентирован п.4.1 ГОСТ 5686-2012.

Пошаговое загружение сваи нагрузкой с помощью домкрата. Нагрузка передается ступенями с шагом, указанным в программе испытаний. Величина нагрузки на каждом шаге должна быть не более 1/10 величины нагрузки, указанной в программе испытаний. Следовательно количество ступеней принимается не менее 10 .

Для крупнообломочных грунтов, плотных песков и глинистых грунтов твердой консистенции допускается первые 3 шага испытывать величиной 1/5 нагрузки. Таким образом, минимальное число ступеней нагрузки принимается не менее 7.

Каждый шаг нагрузки выдерживается до условной стабилизации деформации грунта , которая представляет из себя нормированную ГОСТ 5686-2012 величину скорости осадки за определенное время.

Статические испытания натурной сваей вдавливающей нагрузкой, например, проводятся до достижения осадки не менее 40 мм. Если данная величина осадки не будет достигнута, то сваю следует держать под нагрузкой на последнем шаге испытаний не менее 5 часов, даже если достигнута принятая условная стабилизация.

Если нижний конец сваи опирается на крупнообломочные, песчаные плотные и глинистые грунты твердой консистенции, нагрузка должна составить величину не менее 1,5 значения несущей способности сваи , рассчитанную теоретически по СП 24.13330.2011 "Свайные фундаменты".

При контрольных испытаниях свай нагрузка не должна превысить значения максимальной несущей способности сваи по материалу (бетону). В противном случае свая может получить повреждения и не может работать в составе фундамента в соответствии с начальным проектным решением.

Разгрузка сваи также проводится ступенями, равными удвоенному значению ступеней нагрузки. Выдержка каждой ступени нагрузки должна быть не менее 15 мин.

На каждом шаге данные (величина нагрузки и осадки, время условной стабилизации и т.д.) заносятся в журнал испытаний.

По полученным данным строят графики :

— перемещения сваи от нагрузки;

— изменения осадки сваи во времени (по ступеням нагружения);

Определяется величина несущей способности сваи, оформляется отчет по результатам полевых испытаний грунтов сваями статической нагрузкой.

Статические испытания свай при инженерных изысканиях проводятся для:

— определения вида и размеров свай и их несущей способности;

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

— определения зависимости перемещения свай в грунте от нагрузок и во времени.

*Испытания грунтов выдергивающими и горизонтальными нагрузками, и все испытания многолетнемерзлых грунтов проводят только натурными сваями.

Полевые контрольные испытания свай

Полевые контрольные испытания свай при строительстве проводят с целью проверки соответствия несущей способности свай расчетным нагрузкам, установленным в проекте свайного фундамента.

Испытания свай нагрузкой в соответствии с особенностями поставленных задач следует обязательно проводить с учетом:

— использования типа сваи или метода их устройства, не имеющего сопоставимых опытных данных;

— отсутствия испытаний в сопоставимых грунтовых условиях и условиях нагружения;

— когда на сваи будет действовать нагрузка, применительно к которой теория и практика разработаны недостаточно;

— если наблюдения в процессе устройства свай показывают, что инженерно-геологические или гидрогеологические условия участка строительства сильно отличаются в неблагоприятную сторону от тех, которые прогнозировались на основе изысканий и опыта строительства, а также если дополнительные изыскания не дают возможности выяснить причины этих отклонений.

Испытания свай нагрузкой

Испытания свай нагрузкой допускается проводить для:

— обоснования выбранного метода строительства;

— определения осадок свай и предельной для них нагрузки;

— оценки несущей способности свайного фундамента в целом.

Необходимое число испытываемых свай для обоснования принятых в проекте решений назначается с учетом:

— грунтовых условий и их неоднородности на площадке;

— геотехнической категории сооружения;

— существующих документированных данных по сваям того же типа в сходных грунтовых условиях;

— общего числа и типов свай в проекте фундамента.

Если при соответствующем обосновании проводится испытание нагрузкой одной сваи, то она должна располагаться в наихудших грунтовых условиях. Если это невозможно, следует учесть характерное значение сопротивления грунтов в месте ее устройства.

Если испытания нагрузкой проводятся для двух и более испытываемых свай, то места испытаний должны быть наиболее характерными для площадки проектируемого свайного фундамента, и одна из испытываемых свай должна находиться в месте с предположительно наихудшими грунтовыми условиями.

Между моментом установки испытываемых свай и началом испытаний нагрузкой должно пройти достаточное время для обеспечения необходимой прочности материала сваи и стабилизации в грунте поровых давлений до начального уровня.

Методика испытаний пробных свай нагрузкой по числу этапов нагружения, продолжительности этих этапов и применяемых циклов нагружения должна быть такой, чтобы по результатам измерений можно было получить данные о предельной нагрузке, деформациях, ползучести и разгрузке свайного фундамента.

Виды и число испытаний при инженерных изысканиях для строительства и число контрольных испытаний свай устанавливают в программе испытаний.

Испытания грунтов сваями проводят на участке, отведенном под строительство проектируемых зданий или сооружений, на расстоянии не более 5 м и не менее 1 м от горных выработок, из которых отобраны монолиты грунтов для лабораторных испытаний или выполнено статическое зондирование.

Испытания должны быть выполнены на участках, где выявлены наиболее слабые грунты, а также на участках с грунтами, наиболее характерными для данной площадки.

В процессе проведения испытаний грунтов сваями всех типов следует вести журналы испытаний , а результаты испытаний оформлять в виде графиков зависимостей перемещений сваи от нагрузки , приложенной к свае для испытаний статическими нагрузками.

Графики всех испытаний грунтов должны сопровождаться инженерно-геологическим разрезом по ближайшей к месту испытания выработке, а при испытаниях в многолетнемерзлых грунтах — инженерно-геокриологическим разрезом.

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.

Стандарт рекомендует сопоставлять данные динамических замеров с показателями статических проверок. Данный способ проверки не применяется при обустройстве свайных оснований на легких песчаных грунтах.

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.

Неотъемлемый этап строительства дороги – испытание естественного основания. Он необходим для того, чтобы понять, допустимы ли работы в исследуемом районе. Поговорим о процедуре более подробно.

Естественное основание дорожного полотна – это грунт или горная порода, расположенная в месте, где будет проходить дорога. Именно на него впоследствии в ходе строительных работ будут накладываться:

• искусственное основание;
• все слои дорожного полотна.

По сути, оно является фундаментом для дорожной одежды.

Перед началом строительства грунт, на котором планируют расположить дорогу, исследуют. Его исследования необходимы в первую очередь для того, чтобы понять, насколько он прочен. Ведь от этого напрямую зависит прочность и долговечность проложенной по естественному слою автомобильной дороги.

Требования к грунту, по которому будет пролегать дорога, установлены ГОСТом 33149-2014.

Проведение испытаний

Исследования включают в себя два этапа:

Полевые работы проводятся непосредственно в месте строительства. В ходе них проводится первичный визуальный осмотр естественного основания, а также отбор образцов для изучения в лаборатории.

Лабораторные исследования представляют собой изучение образцов грунта в условиях специально оборудованной лаборатории. В ходе них устанавливают влажность, плотность, консистенцию и другие параметры почвы.

По результатам проведенных изысканий подготавливают заключение. В нем указывают: кто, когда и где проводил проверку, какие методы при этом использовались и какие получены результаты.

Если испытания показали, что грунт соответствует требованиям нормативных актов, строительство продолжают. Если выявлены отклонения от необходимых характеристик, основание укрепляют различными методами или выбирают другое место для прокладки дорожного полотна.

Услугу можно получить в нашей компании. Заказать испытания естественного основания дороги можно на сайте строительной лаборатории ООО «ФСС №1» или по телефону +7 (499) 649-45-50 в Москве.

Вас интересуют испытания естественного основания дороги? Хотите узнать стоимость работ?

Закажите обратный звонок с сайта, мы перезвоним за 24 секунды и ответим на все вопросы!