Свайный фундамент и динамические испытания его компонентов
I. В проектной документации должно быть указано:
Организация проектировщик на основании инженерно-геологических изысканий, нагрузок от проектируемого здания расчетным методом определяет марку, количество свай и расчетную несущую способность одной сваи. После определения расчетом в проекте должно быть указано: максимальный отказ сваи, марка молота, вес ударной части молота, высота с которой наносится удар при свободном падении молота (без подачи топлива) и через какие прокладки наносится удар по свае.
Пример исходных данных указываемых в проекте:
1. Марка сваи – С 70.30-6 (серия 1.011.1-10, выпуск 1) – 76 штук (6 из них пробные (контрольные) на которых будет проводится испытание динамической нагрузкой);2. Максимальный отказ свай – 2,22см (по расчету);3. Расчетный отказ принят при заглублении свай в грунт дизель-молотом С-996, весом ударной части молота 1,8т при свободном падении с высоты h=2,8м, через деревянные прокладки общей толщиной 10см, укладываемые на головы свай;4. Расчетная максимальная нагрузка на сваю от здания – 14,0 т;5. Расчетная нагрузка на сваю по грунту с учетом коэффициента надежности (1,4) – 17,24 т – это сколько свая должна выдерживать;6. Инженерно-геологический разрез с описанием;
7. Чертежи с отметками верха свай после забивки и срубки оголовков, план свайного поля, с указанием мест забивки контрольных свай (на которых будет проводится испытание).
Обычно на объект завозятся только контрольные сваи, потому что после проведения динамических испытаний указанная в проекте марка свай либо подтвердится, либо их придется менять на более длинные или менять сечение, а может быть наоборот. Место забивки испытываемых свай не должно совпадать с основными (рабочими) сваями, т.к. при испытании они могут либо провалиться, либо разрушится либо отказ будет больше максимального расчетного отказа и т.д. Используемое строительной организацией сваебойное оборудование должно соответствовать указанному в проекте, на основании которого рассчитан проектный отказ.
Если оборудование не соответствует указанному в проекте, проектная организация должна выполнить перерасчет отказа сваи для сваебойной установки которая будет применяться при испытании и забивке.
1. Забивка пробных (контрольных) свай, при этом сваи не добиваются до проектной отметки на величину необходимую для добивки (см. пункт 3). Важно: при погружении свай в процессе забивки на величину менее 0,1 см от одного удара работы следует прекратить, так как такой режим работы выведет из строя сваебойное оборудование (требование ТР 108-00 “Технические рекомендации по натурным испытаниям грунтов железобетонными сваями в условиях строительства” п. 5.37. ).
При забивке сваи ведутся подсчеты числа ударов молота на каждый метр погружения и общего числа ударов, а на последнем метре – на каждые 10 см погружения.
2. Отдых – это перерыв между окончанием забивки и добивкой. За время отдыха грунт обволакивающий сваю частично восстанавливает свою структуру, нарушенную во время забивки. В соответствии с п. 7.2.3 ГОСТ 5686-2012 “Грунты. Методы полевых испытаний сваями” продолжительность “отдыха” устанавливается программой испытаний в зависимости от состава, свойств и состояния прорезаемых грунтов и грунтов под нижним концом сваи, но не менее : 3 сут – при песчаных грунтах, кроме водонасыщенных мелких и пылеватых; 6 сут – при глинистых и разнородных грунтах. В случае прорезания песчаных, крупнообломочных, плотных песчаных или глинистых грунтов твердой консистенции продолжительность отдыха допускается сократить до 1 сут. Более продолжительный срок отдыха устанавливают: – при прорезании водонасыщенных мелких и пылеватых песков – не менее 10 сут; – при прорезании глинистых грунтов мягко- и текучепластичной консистенции – не менее 20 сут.
Продолжительность отдыха необходимо согласовать с проектировщиком.
3. Добивка и определение отказов каждой контрольной сваи после “отдыха”. Добивку сваи до проектной отметки производят последовательно залогами из 3 и 5 ударов. Для каждого залога определяют средний отказ в сантиметрах. Высота падения ударной части молота при добивке должна быть одинаковой для всех ударов (в нашем случае h=2,8 м). При этом удары дизельного молота должны быть холодными, без подачи топлива в цилиндр молота.
Величина отказа измеряется специальным прибором – отказомером, который крепится на свае. Отказомер позволяет получить график перемещения сваи при её добивке (отказограмму).
Отказомер фото
Образец отказограммы
В том случае, когда отказомера нет или он вышел из строя, в соответствии с п. 4.2. ТР 108-00 “Технические рекомендации по натурным испытаниям грунтов железобетонными сваями в условиях строительства” разрешается измерение остаточного отказа с прецизионного (высокоточного) нивелира. Для этого нивелир устанавливают на расстоянии 30-40 м от места забивки. При этом динамическое испытание сваи “под нивелир” оформляется соответствующим актом с обязательным указанием в нем типа и серийного номера нивелира, измеренной величины остаточного отказа сваи от конкретного числа ударов молота, даты забивки и номера испытываемой сваи. Акт подписывается геодезистами заказчика и генподрядчика, прорабом организации, выполняющей забивку свай, представителем испытательной лаборатории, а также представителем авторского надзора проектной организации.
Результаты испытания оформляют в журнале, форма которого приведена в ГОСТ 5686-2012 “Грунты. Методы полевых испытаний сваями” приложение Д.
После завершения добивки и определения отказов каждой пробной сваи результаты испытаний (журнал и отказограммы каждой сваи) направляются в проектную организацию, которая принимает окончательное решение о конструкции фундамента, расчетной нагрузке на сваи и необходимой глубине погружения их в грунт. При положительных результатах испытаний проектная организация дает разрешение на массовую забивку рабочих свай. Также в проектной документации должно быть указано, что нужно сделать с пробными (контрольными) сваями после проведения испытаний: удалить или срубить на определенной отметке.
Для того, чтобы возведение свайных конструкций было проведено на должном уровне, имело высокий уровень прочности, необходимо проводить испытания свай.
Компания «ПСК Основания и Фундаменты» предлагает статические и динамические виды испытания опорных конструкций. Динамическое испытание основывается на выявлении и тщательном просчете энергий ударов и несущих свойств опор.
В этой статье мы рассмотрим технологию, по которой принято производить испытания как специалистами ООО “Основания и Фундаменты”, так и всем, кто желает выполнить процедуру, не отклоняясь от норм.
Наши специалисты проведут испытания и определят несущую способность и возможные деформации свай.
Нормативные документы на динамические испытания свай
Тестирование несущих способностей опор фундамента проводят согласно нормам:
— ГОСТ 568694 «Полевые испытания свай”;
— СНиП 2.02.0385 «Опорные фундаменты”;
— СП50102-2003 «Нормы проектирования опорного фундамента”
Прежде, чем начать производство наши специалисты разрабатывают специальную программу испытания. После этого (это можно проводить в процессе возведение свайной конструкции) сваи нагружаются, и проводится серия наблюдений в течение всего времени углубления опор.
Это важно!
Данный вид испытания очень прост, он отображает поведение конструкции под статической нагрузкой. Он наиболее полезен для того, чтобы определить “отдачу” грунта, его поведение под опорной нагрузкой.
Точность данных, которые специалисты получают из эксперимента, очень высока, а сами численные значения, как правило, очень близки к предварительным теоретическим расчетам.
Технология динамических испытаний
Перед тем как начать испытание определяется количество свай, расстояние между ними и точные координаты грунта, в который они будут забиты.
После того, как это сделано, в отдельных участках (вне площади постройки объекта) погружают несколько опор. Находят самую худшую опору (например, из-за особо мягкого грунта) и на ней производят тестирование статической нагрузкой. “Худшей” считается та опора, которая дала наибольшее количество отказов при забивке.
Перед тем как проводить испытание, опора должна отстояться в почве, таким образом, восстановится структура грунтов, и результаты будут наиболее достоверны. Время, в течение которого свая должна находится в грунте называется “временем отдыха”. Этот период по ГОСТу равен:
Сутки. Если при испытаниях специалисты имели дело с плотными песочными почвами;Трое суток.
Если почва состояла преимущественно из песчаных грунтов;6 суток. Если в составе почвы были глинистые массы;10 суток. Самый долгий срок простаивания свай, применяется, если грунт был особо влажный, водосодержащий.
Перед тем как начать нагружать опоры выбирается по всем приборам «точка нуля» – начало калибровочного отсчета. На протяжении всех этапов нагрузки, датчики снимают показания.
Для того, чтобы определять и измерять условную стабилизацию деформации опорной конструкции, принято вводить величину называемую темпом погружения опоры (скорость ее осадочного углубления).
В качестве предельного уровня нагрузки принимают такую нагрузку, при которой свая перестает погружаться.
Динамика в испытаниях
Тестирование свай под динамической нагрузкой дает возможность сравнить и сопоставить теоретические данные отказов опорных конструкций с фактическими данными.
При динамических тестированиях выявляется не только отказ, но и проводится глубокий анализ грунта. Как правило, во время испытаний всплывает множество нюансов, которые не были учтены в теоретических расчетах (несмотря на то, что грунт, его поведение под нагрузкой сваи было просчитано согласно всем требованиям). При динамических испытаниях строятся графики и диаграммы, отображающие поведение опор в нагрузочном режиме.
В отличии от статических испытаний динамические обладают следующими преимуществами:
- Они довольно компактны, не требуют длительных подготовок;Не требуют лишних трат времени на простаивание;Применимы ко всем видам опор;
Однако, из недостатков, следует заметить, что динамические испытания довольно часто дают несколько завышенные показатели несущих способностей.
Это происходит тогда, когда свая проходит своей острой частью в более мягкие слои грунта. Следует заметить, что статические испытания тоже не безупречно точны в таких случаях. Вариантов решения этой проблемы есть два:
- Внести в расчеты поправки, отображающие мягкий слой грунта;Не использовать при испытании мягкую почву (это не всегда можно реализовать).
Это важно!
Динамические испытания нельзя применять также в тех случаях, когда фундаментные конструкции возводятся на грунтах, содержащих большое количество сыпучих песочных почв.
Технология проведения динамических испытаний свай
Испытания следует проводить три раза. Перед тем как начать основную забивку испытывают имеющиеся сваи. Главная цель этого испытания – проверить грунт.
Вторую часть испытаний проводят когда сваи уже начинают проходить в почву. Это позволяет оценить несущую способность каждой опоры, определить слабое место в почве.
Третьи, финальные испытания, проводят после того как свая забита и прошло «время отдыха». Это позволяет полностью оценить «реакцию» почвы на опору, проверить несущую способность уже отстоявшейся опоры. Результаты этого измерения являются наиболее точными из всех трех.
Для того чтобы провести испытание свай с применением динамической нагрузки, используют тоже оборудование, которое необходимо для основной забивки опоры.
После того, как все тесты завершены, у специалистов имеются величины отказов, таким образом на руках есть все численные значения уровня погружения каждой опоры в почву. Более того известно расстояние которое проходила каждая свая после каждого удара. Эти данные являются особо ценными так как полностью описывают картину состава грунта в каждой точке участка.
После этого проводятся все расчеты, определяется несущая способность каждой сваи. Чем точнее будут посчитаны входящие параметры (масса молота, высота), тем выше будет точность конечного результата. Следует помнить о том, что точность замера каждого сдвига опоры должна быть максимальной.
Это важно!
Для того чтобы точно измерить уровень отказа опоры при испытании, необходим высокоточный нивелир. Точность данного прибора составляет 1 миллиметр.
Программа испытаний свай с динамической нагрузкой
Все нормативные требования и государственные стандартны требуют, чтобы динамические испытания проходили согласно программам, которые рассчитаны на три дня (в случае песчаного, пылеватого или насыщенного влагой грунта) и на шесть дней (в случае, если почва содержит глинистые массы).
Существует, конечно, множество факторов из-за которых программы могут быть составлены на меньший или больший период.
Так, возможны программы, сроки которых будут достигать один день, либо наоборот – порядка 20 дней. Зависит это, в первую очередь, от грунтов. Если грунт на участке обнаружен особо повышенной плотности, время отказов опор не вызывает подозрений, практические данные сходятся с теоретическими, то нет необходимости ждать простаивание.
В программу динамических испытаний включаются следующие процедуры:
- Измерение отказа при погружении опоры вглубь почвы (в случае добивок, точность составляет порядка 1 миллиметра);Точный расчет каждого отдельного удара;Общий счет ударов:Когда последний метр опоры уходит в грунт, удары необходимо подсчитывать каждые 10 сантиметров;Измерение отказа по истечению «времени отдыха»;Полное составление документа, заполненного численными результатами, которые были получены при тестировании.
Во время проверок опорных конструкций, заполняется таблица в специальном журнале проведенных работ.
Мы выполняем все работы под ключ, начиная с геологических исследований и заканчивая устройством ростверка.
Пример заполнения
Расчет несущих способностей опор по результатам динамических испытаний
При s => 0,003м.
При s =< 0,003м.
Поле констант:
Коэффициент материала свай n=150
Коэффициент восстановления удара: E2= 0,20
Коэффициент вида забивки: М=1
np= 0,0025
nt= 0,25
g=9,81
Поперечное сечение сваи:
Поля ввода данных:
a = 0,3
b = 0,3
h = 0,3
Проектная масса сваи: 1,38
Средняя плотность бетона: 2,50
Полная масса молота: 2,66
Масса наголовника: 0,10
Масса ударного части молота: 1,25
Масса опоры и наголовника: 1,48
Расчетная энергия удара молота Е: 1,25
Периметр сваи: 1,20 м
Площадь боковой поверхности сваи: 6,6 м2.
Поля параметров пробной сваи:
Номер сваи по рабочим чертежам: 1
Факт остаточного отказа: 0,00110
Факт упругого отказа при добивке: 0,0039
Фактический отказ при забивке: 0,0110
Коэффициент надежности: 1,25
Поле результатов расчета:
Факт остаточного отказа: 0,11
Факт упругого отказа: 0,39
Факт отказа при забивании: 1,10
Высота Н = 150 см.
Высота h = 50 см.
Расчетная энергия: 125
Коэффициент надежности: 1,25
Расчетная нагрузка на сваю, с расчетом коэффициента надежности: 53
Как заказать динамические испытания свай в «ПСК Основания и Фундаменты»
Вам нужно просто позвонить по телефону 8 (495) 133-87-71, 8 (495) 532-51-90и оставить заявку на проведения тестов.
Компания «ПСК Основания и Фундаменты» предоставляет высокоточные испытания свай как динамическими так и статическими методами.
Точность измерений уровня погружения, которые готова предложить ООО «Основания и Фундаменты» составляет не более 1 мм, таким образом, сотрудничая с компанией, можно узнать не только точный состав грунта в каждой точке, но и все несущие способности свай.
Оставьте заявку на консультацию технического специалиста
Узнайте сколько вы сможете сэкономить с нами
- Дата: 31-07-2015Просмотров: 1161Рейтинг: 39
При сооружении фундамента из свай необходимо убедится в их надежности. Для этой цели проводят статические и динамические испытания свай под нагрузкой.
Для осуществления строительного проекта достаточно их провести, применив методы, которые будут описаны ниже. При сооружении свайного фундамента по мере заглубления сваи резко (иногда скачком) увеличивается величина сопротивления грунта погружению в него острия сваи от одного удара молотом. При динамическом испытании устанавливают связь между энергией удара молота, забивающего сваю, и ее несущей способностью.
рис. 1. Схема отказомера.
Проведение исследований
При пробном забивании изделия его динамическое испытание дает возможность определить необходимую длину сваи и определить разницу между реальной и расчетной величиной отказа проверяемого изделия.
При испытании опоры выявляются ее несущие способности, определяются несущие слои грунта и ослабленные или негодные отрезки свайного поля. При проведении испытания изделий нагрузкой составляются графики зависимости изменения состояния испытуемой конструкции от прикладываемых контрольных усилий. В отличии от статических испытаний, динамические требуют меньшие затраты, чем статические, не портят испытуемые элементы, применимы к их различным видам вне зависимости от их несущих качеств.
Но надо учесть и то обстоятельство, что при проведении измерений возможно получение завышенных величин несущей способности свай.
Рис. 2.
Формула для вычисления P2.Это происходит в случаях забивки изделий в разнородный грунт, верхняя часть которого более плотна, чем глубинный слой.Такие условия не дадут правильного результата и при статических испытаниях из-за сжимаемости слабого слоя грунта и его ползучести, так как нагрузка перераспределяется так, что на острие опоры приходится ее значительная часть. Это вызовет перегрузку в слабом грунте основания и вследствие этого исказит полученные данные. Для ликвидации вышеописанных препятствий и получения надежных результатов при испытаниях на многослойном грунте необходимо следить за тем, чтобы острие сваи вбивалось в более прочный подстилающий слой.При динамическом испытании нагрузкой на глинистых почвах могут быть получены различные величины отказов свай в начале забивки изделия в грунт и на конечном этапе испытания.
Для предотвращения получения неправильного результата эти данные сравнивают с результатами статических испытаний и отдают им большее предпочтение.Само испытание сваи проводят не менее трех раз:проверяются нагрузкой все имеющиеся на строительном участке опорные элементы для определения уровня неоднородности грунта;забиваются в грунт основные сваи, и производится оценка их несущих возможностей, а также выявляются на участке строительства слабые зоны грунта;испытуемым изделиям дают «отдохнуть» и затем проводят последний этап динамических испытаний под нагрузкой для получения полноценных данных о несущих способностях примененных опор. Длительность «отдыха» проверяемых элементов зависит от консистенции грунта и принимается:Песчаник — не менее 3-х суток.Глинистая почва — не менее 6-ти дней от окончания забивки.Схема выбора конструкции свай.Во время этих испытаний рабочих опор наблюдают за изменениями их отказов, что позволяет изучить расположение слоев грунта на участке строительства и выявить слабые места, а также определить несущие способности используемых изделий. Контрольная забивка «отдохнувших» опор нужна для определения изменений их несущих способностей.Она производится тем же инструментом (молотом), который применялся на начальной стадии динамического испытания свай.
Для глинистых почв забивка должна проводится сериями из коротких ударов, а иначе возможны структурные нарушения грунта. Принято, что для динамических испытаний надо применять оборудование, которым будут произведены основные работы по забивке свай.Окончив все испытания, выводят предполагаемое число отказов свай, равное длине, на которую опускается в грунт изделие за один удар молота.Производятся расчеты по несущей способности забитых свай. Точность вычислений зависит от определения высоты падения молота, массивности его рабочей (ударной) поверхности, веса самой сваи и ее головной части.
Необходимо также как можно точнее произвести замеры перемещений изделия и самого грунта после очередного удара молота.Основным приспособлением для измерения отказов свай является специальный прибор — отказомер. Он позволяет проводить все измерения перемещений грунта и забиваемой сваи с достаточно высокой точностью, равной одному миллиметру. Прибор представляет собой планшет и двигающийся над ним укрепленный на каретке карандаш, совершающий возвратно-поступательные движения c регулируемой скоростью по горизонтали.Схема устройства ленточно-свайного фундамента.Планшет имеет размеры 50х36 см и при опускании сваи он движется вместе с ней.
Карандаш вычерчивает отказограмму в форме ступенек.Рама планшета сделана из алюминия толщиной 20 мм и имеет окантовку такой же ширины, в которой закреплен лист бумаги, защищенный от дождя козырьком из алюминия шириной 55-70 см. К свае прибор крепится хомутом из железа 3х0,5 см болтами калибром 10-12 мм. Карандаш состоит из штифта и патрона с пружиной, внутрь вставляется графит (Рис.1).При динамическом испытании большое значение имеет правильное и точное измерение высоты падения ударной части молота.Для измерения этого параметра используют специальную линейку с нанесенными через 50 мм хорошо видимыми отметками.
Она прикреплена или к молоту, или к головной части сваи. Точность определения высоты падения молота при таком методе равна 2-м см, что вполне приемлемо.Вернуться к оглавлениюДля определения несущей способности испытуемой опоры в тоннах применяется следующая формула:P = P1 * P2P1 = k * m * ( n * F/2),в которой k — показатель однородности почвы, он равен 0,65-0,75;m — индекс определения рабочих условий. Он равен 1;F — площадь сечения элемента в кв.
метрах;n — показатель, который зависит от способа забивания свай и их материала:Для железобетонных изделий квадратного сечения (сплошных) и с круглой полостью и полых круглого сечения с наконечником он равен 150 т/ кв. м.Для деревянных конструкций без наголовника он равен 100 т/ кв. м.Для вычисления P2 применяют следующее соотношение (см.
рис.2).В этой формуле:Q — вес в тоннах ударной части молота;q — масса сваи с наголовником в тоннах;e — отказ, то есть погружение забиваемого изделия в грунт за один удар молота;H — расчетная высота падения ударной кромки молота (она определяется по специальной таблице и зависит от вида применяемого молота).Вернуться к оглавлениюлинейка с метками через 50 мм;отказомер;молот;хомуты и болты;лист чертежной бумаги и черный карандаш.Этот метод испытания свай применим на самых разных грунтах. Но он негоден для возведения свайных фундаментов на сыпучем песочном грунте. Для такого случая применимы только статические нагрузки и соответствующий тип закладки фундамента.
Источники:
- xn--80ahyhwag.xn--p1ai
- www.inzhenery.ru
- moifundament.ru
