Выполняем работы по всей России, Беларуси, Казахстану
(дальний восток, сибирь, урал, приволжье, центр, северо-запад, юг России)
Статические испытания свай
Статическими испытаниями свай называют комплекс мероприятий, направленный на проверку соответствия несущей способности опорных конструкций в грунте расчетным нагрузкам, которые установлены в проекте возводимого здания (сооружения). Суть данного метода заключается в том, что на заглубленный в грунт стержень оказывает давление гидравлический домкрат, постепенно и равномерно увеличивающий величину нагрузки.
Согласно требований СП и ГОСТ 5686-2020 по результатам исследования инженеры приходят к заключению о пригодности подобного основания для будущего строительства. С помощью статических испытаний определяют необходимый вид и конструктив опор. При это для расчета берется наименьшее значение, полученное в результате исследований. Работы проводятся компаниями, обладающими необходимым оборудованием, квалификацией и соответствующим опытом проведения работ.
Посредством полевых работ решают следующие задачи:
- Выбор нужного вида, габаритов, конструктива свай для объекта.
- Установление опытным путем несущей способности опорной конструкции по грунту.
Благодаря выявленным в процессе обследования дополнительных значений специалисты определяют однородность грунта на участке по замерам сопротивления. Рассчитывается глубина погружения опор, несущая способность и стойкость к деформированию. Статические методы являются трудоемкими, но наиболее информативными при составлении проекта строительства.
Виды испытаний грунтов статической нагрузкой
- Вдавливающей нагрузкой. Нагружение выполняют равномерно, без ударов. На каждой ступени снимаются показания по всем устройствам для определения деформации (перед погружением опоры, сразу после нагружения, 3 раза последовательно с промежутком в 30 минут, затем — каждые 60 минут до условной стабилизации деформации). Разгрузка проводится при достижении ступенями предельной нагрузки, каждая ступень выдерживается как минимум 15 минут.
- Выдергивающей нагрузкой. Нагружение производится идентично вышеуказанному способу. Не используются ЖБ сваи без поперечного армирования, с уширенной пятой. Разрешается использование опор, которые прошли исследования вдавливающей нагрузкой.
- Горизонтальной нагрузкой. Измерительные устройства размещают на уровне поверхности грунта и прикладывания горизонтальной нагрузки. Нагрузку при обследовании доводят до величины, провоцирующей перемещение опоры на уровне приложения силы. Если же проводятся контрольные испытания, это значение должно находиться на уровне расчетной горизонтальной нагрузки.
- Методом Остерберга (МПГД). В исследованиях используют силовую ячейку, которую размещают в теле исследуемой сваи. Силовая ячейка делит опору на верхний (ВИЭ) и нижний (НИЭ) испытуемые элементы. Во время нагружения оба элемента подвергаются деформации сжатия, происходят перемещения. Величины деформаций и перемещений фиксируют специальной аппаратурой.
- Методом PDA (волновым методом). Нагрузка прикладывается ударным молотом по верхнему торцу исследуемой опоры. Посредством датчиков регистрируют реакцию конструкции на удар, а показатели отображаются на компьютере для дальнейшей обработки. Несущая способность сваи устанавливается путем анализа распространения по конструкции прямых и обратных волн напряжений и скоростей.
- В многолетнемерзлых грунтах. Испытания выполняют на вдавливание и выдергивание свай после полного вмерзания в грунт исследуемой конструкции. Средние температурные значения по длине конструкции не должны превосходить температуру окружающих слоев. Контроль температурных показателей проводят с промежутками в 1 м.
- В просадочных грунтах с замачиванием. Основания свай в таких условиях замачивают еще до старта работ и не прекращают до их завершения. Работы выполняют на специально предназначенном опытном участке на удалении от возводимого объекта. В определенных случаях исследования можно выполнять без замачивания грунтов на отдельной площадке.
Цены на испытания свай и грунтов
| Наименование работ | Цена, руб. |
|---|---|
| Динамические испытания свай | от 25 000 |
| Испытания свай статической вдавливающей нагрузкой | от 79 000 |
| Испытания свай статической выдергивающей нагрузкой | от 79 000 |
| Испытания свай статической горизонтальной нагрузкой | от 69 000 |
| Испытания свай волновым методом (метод PDA) | от 69 000 |
| Испытания свай методом погруженного домкрата (метод Остерберга) | от 500 000 |
| Испытания свай в просадочных грунтах | от 150 000 |
| Испытания свай в вечномерзлых грунтах | от 150 000 |
| Штамповые испытания грунта ГОСТ 20276.1-2020 | от 79 000 |
| Штамповые испытания грунтов поверхностным штампом согласно ОДМ 218.5.007-2016 | от 39 000 |
| Испытания штампом в забое скважины | от 89 000 |
| Ультразвуковая дефектоскопия свай, УЗД свай | от 29 000 |
| Сейсмоакустическая дефектоскопия свай, "СОНИК" | от 20 000 |
*расчеты стоимости производятся индивидуально согласно ТЗ заказчика, представлены в ознакомительных целях. Не является публичной офертой.
Количество контрольных испытаний грунтов сваями согласно ГОСТ и СП
- При выполнении исследований грунтов статической вдавливающей нагрузкой проверяют не более 1% свай. Для небольших объектов — не менее 3 штук.
- Для получения объективных результатов испытаний статических выдергивающих и горизонтальных нагрузок — не менее 1%. В отдельных случаях — не менее 4 штук.
- Из общего количества выбирают опоры с наибольшим числом отказа при забивании.
- Места установки опытных свай определяет проектировщик. Обычно это грунты с самыми неблагоприятными прогнозами.
- Для просадочных грунтов используют метод предварительного замачивания. Для этого применяют специальное водяное оборудование, рассчитывают время необходимой выдержки и допустимые показания измерительных приборов.
- При исследовании буронабивных конструкций измеряют предварительные статические показатели прочности бетона. Обычно они составляют не менее 80% от проектных значений.
- Экспертизу грунта под сваями проводят перед стадией проектирования. Даже за несколько лет данные сильно устаревают, меняется структурный состав, физические и механические показатели.
- Все проверки грунта классифицируются на лабораторные и полевые, при этом важно получить как можно больше информации.
Технология испытаний грунтов статической нагрузкой на сваи
Вся техника и оборудование для испытаний грунтов подбираются согласно техническому заданию, измерительные приборы предварительно проходят поверку. Это обеспечит правильность манипуляций и точность статических измерений на вдавливающую нагрузку. Специалисты, которые выполняют работы, должны обладать практическим опытом исследований, квалификацией и придерживаться пунктов разработанной для объекта программы.
Для испытаний применяют следующее оборудование:
- Домкрат или тарированный груз для передачи рассчитанного усилия на сваи.
- Упорная конструкция, платформа с пригрузом для опор или система балок с анкерными сваями.
- Гидравлическая станция специального назначения и рукава высокого давления.
- Высокочувствительные датчики, установленные на реперную систему.
Основное назначение домкрата — передача усилий на сваю ступенями при постоянном давлении. Для других случаев, например для метода погруженного домкрата, используют силовые ячейки, вмонтированные в каркас опоры. Эти ячейки состоят из нужного количества домкратов и дополнительного оборудования, список которого определяется особенностями исследуемых грунтов. Заданная нагрузка указывается в программе испытаний.
Особое внимание уделяется измерительным приборам. Для проведения измерений перемещения опор допускается применять индикаторы часового типа с величиной хода не менее 50 мм (ИЧ-50) по ГОСТ 577 с ценой деления 0,01 мм и классом точности 1, для диапазона рабочих температур от минус 15°С до плюс 35°С. Допускается применение прогибомеров Максимова с ценой деления 0,1 мм.
Виды принципиальных схем испытаний грунтов сваями
Используемые сваи должны отвечать требованиям утвержденных строительных нормативов. Все отклонения от расчетных нагрузок и изменения параметров в обязательном порядке обсуждаются с проектировщиком. В этом случае могут потребоваться дополнительные исследования и новые расчеты.
До старта исследований разрабатывают программу испытаний грунтов, которую согласовывают с проектировщиком объекта. В работе запрещены отбракованные опоры, а также не соответствующие заданным в документации параметрам материалы. В документально оформленной программе испытаний отражают выбранный метод проверки и привлеченное оборудование.
Виды упорных конструкций для статических исследований:
- Грузовая платформа, которая выполняет функцию упора для применяемого гидравлического домкрата.
- Система балок с анкерными сваями для восприятия реактивных сил.
При подборе принципиальной схемы передачи усилий опираются на планируемые показатели нагрузки.
Грузовую платформу, передающую усилия на сваю, применяют для исследований с нагрузками не выше 200 тонн.
Системы балок с анкерными сваями применяют для относительно больших объектов с передаваемой нагрузкой на опору до 1500 тс. Способ подходит, если нет возможности обеспечить грузы такой массы, а расходы на устройство анкерных свай экономически обоснованы.
При исследованиях нагрузкой более 2000 тс, в стесненных условиях, например для свайных фундаментов мостов и объектов гидротехнического строительства, используют метод погруженного домкрата. С помощью этого метода специалисты выполняют работы с нагрузками более 10000 тс и без использования дополнительных анкерных свай.
Методика выполнения испытаний свай статической вдавливающей нагрузкой
- Подключенные к каждой исследуемой опоре датчики фиксируются в исходном положении. Показания приборов отмечаются как стартовые.
- Нагрузка на сваи растет в ступенчатом порядке. Увеличение на каждом этапе составляет ⅒ от максимальных проектных значений. После снятия показаний на каждой опоре датчики обнуляются для дальнейшего измерения.
- Каждая последующая ступень нагрузки начинается только после стабилизации состояния сваи.
- Верный расчет характеристик используемых свай, который проводят посредством полученных данных еще на стадии предварительных изысканий.
- Анализ показателей планируемой и реальной несущих способностей до массовой забивки опор.
"Отдых" свай перед статическими испытаниями грунтов
Важно верно определить тип грунта на объекте, чтобы выбрать правильный срок «отдыха» установленных опорных конструкций. В процессе «отдыха» опор происходит усадка грунта, а скорость процесса определяется его структурой и составом.
Время «отдыха» опор для разных типов грунта:
- При вбивании в крупнообломочные массивы или плотный песок время выдержки составит 24 часа.
- Установленные в песчаные почвы опоры требуют выдержки до 3 дней.
- Для глинистых или разнородных поверхностей срок «отдыха» конструкций составляет от 6 суток.
- При вбивании в мелкодисперсные или водонасыщенные грунты период выдержки — 10 дней.
- Для установленных на пластичных, мягких и текучих глинистых почвах опор срок «отдыха» продлевается на 20 суток.
Исследования буронабивных свай начинают только после схватывания бетонного основания как минимум на 80%. Проверка проводится согласно разработанной программе, ведется рабочий журнал, обязательна схема котлована с указанными местами забивки опор.
Обработка результатов и отчетность
Камеральная обработка полевых исследований проводится для установления частных величин предельного сопротивления сваи (для каждой опоры отдельно). Показатели определяются, чтобы оценить несущую способность опорной конструкции.
Результаты исследований — установление в полевых условиях фактической несущей способности сваи. Все сведения измерительных устройств отражают в журнале проверки. На базе выявленных показателей усадки опоры инженеры строят график распределения нагрузки на заданном отрезке времени.
Установленные значения и расчетные показатели соизмеряют с проектной нагрузкой на опоры. Если эти результаты превосходят степень расчетной нагрузки не менее чем на 20%, последующее строительство фундамента разрешается.
После сбора и анализа всех показаний приборов наши инженеры составляют отчет, подготовленный согласно ГОСТ 5686-2020. Документ содержит текстовую и графическую части, обязательно отображаются графики зависимости «нагрузка-осадка».
Часто задаваемые вопросы
Испытания свай статическими нагрузками выполняют с целью проверки соответствия несущей способности свай расчетным нагрузкам, заданным в проекте свайного фундамента.
Количество свай для статического испытания — до 0,5% от их общего числа, но не меньше двух штук (за редким исключением). Количество исследований может быть увеличено до 2%, что определяется характером/типом конструкции.
Проведение статических испытаний включает приложение осевой нагрузки к оголовку исследуемой сваи посредством одного или нескольких гидравлических домкратов. Сила реакции передается на анкерные сваи, переходящие на растяжение при испытании на вдавливание или на сжатие при испытании на выдергивание.
Статическая нагрузка — это механическая сила, медленно прикладываемая к конструкции. Статические нагрузки не меняются со временем, а остаются постоянными. Это позволяет проводить испытания для определения максимальных нагрузок для таких конструкций, как мосты или перекрытия в многоэтажных домах.
Существует два основных типа испытаний свай под нагрузкой: предварительное и испытание рабочей сваи. Предварительное исследование обычно проводят до начала работ по забивке свай. Испытание рабочей сваи проводят во время закладки или после завершения забивки свай.
Чем тяжелее нагрузка от конструкции, тем глубже должен быть фундамент. Глубина свайного фундамента колеблется от нескольких метров до 30 м, в редких случаях сваи могут быть забиты до 150 м. Стальные трубчатые сваи, используемые в морском строительстве, могут быть установлены значительно глубже. Помимо величины приложенной нагрузки, на глубину фундамента влияют следующие факторы:
- тип грунта и его несущая способность;
- близость к другим строениям;
- тип используемых свай;
- глубина грунтовых вод и прочее.
Несущая способность — максимальная нагрузка, которую грунт может вынести без разрушения при сдвиге. Показатель получают через деление предельной несущей способности на коээициент запаса прочности (обычно 2 или 3).
«Отдых» свай — это период времени между окончанием их забивки и началом добивки. «Отдых» конструкций нужен, чтобы в грунте восстановились структурные связи. Тогда при исследованиях будут получены точные сведения о несущей способности свай.
п.7.2. ГОСТ 5686-2020. Продолжительность «отдыха» сваи устанавливается программой испытаний в зависимости от состава, свойстви состояния прорезаемых грунтов и грунтов под нижним концом сваи, но не менее:
3 суток — при песчаных грунтах в пределах боковой поверхности свай и под их нижними концами, кроме рыхлых, воддонасыщенных мелких и пылеватых;
6 суток — при глинистых, песчаных рыхлых, а также при разнородных грунтах.
Примечания
1.При прорезании песчаных грунтов в случае наличия под острием сваи крупнообломочных, плотных песчаных или глинистых грунтов твердой консистенции прдолжительность «отдыха» допускается сократить до 1 суток.
2.Более продолжительный срок «отдыха» устанавливают:
- при прорезании водонасыщенных мелких и пылеватых песков — не менее 10 суток;
- при прорезании глинистых грунтов мягко- и текучепластичной консистенции — не менее 20 суток.
Статические испытания — самый точный способ для установления несущей способности сваи, при котором измеряют ее реакцию на приложенную нагрузку. Исследования определяют как предельную разрушающую нагрузку опорной конструкции, так и ее способность выдерживать нагружение без чрезмерного или непрервыного смещения.
Для зданий и сооружений 1 и 2 уровней ответственности перечисленные в 5.2 и 5.3 работы рекомендовано дополнять исследованиями грунтов эталонными и натурными опорами (ГОСТ 5686-2020). (п 5.4 СП 24.13330.2011).
Испытания динамической и статической нагрузкой используются для определения несущей способности свай. Испытание статической нагрузкой проводится путем постепенного наращивания нагрузки на сваю до установленной величины и наблюдения за ее перемещением. Затем нагрузка удерживается на протяжении определенного периода времени, чтобы убедиться в стабилизации грунтов и отсутствии деформаций, испытания может длиться до 15 часов. Испытание динамической нагрузкой основывается на применении быстрого удара по оголовку сваи и затем измерения реакции сваи на удар. Этот метод более быстрый и менее затратный, чем испытание статической нагрузкой, но также менее точный. Результаты испытания динамической нагрузкой обычно сопоставляются с результатами статического испытания.
Исследования буронабивных свай начинают после того, как бетон опор достигнет 80% проектной прочности. До начала работ сваи проверяют на сплошность стволов (п.8.1 ГОСТ 5686-2020).
В качестве пригруза можно использовать тяжелую дорожную технику либо дорожные ж/б плиты, например ПДН 6000х2000х140 вес одной плиты 4,2тн.
Либо блоки ФБС, вес блока 1,6тн.
Датчики подключаются к анализатору забивки свай (PDA) либо по беспроводной сети, либо с помощью основного кабеля. При каждом ударе молотка происходит обработка измерения деформации и иускорения в режиме реального времени, обеспечивая как графическое отображение данных, так и числовые результаты.
Если по проекту передаваемые на сваи горизонтальные нагрузки превышают 5% вертикальных, то должны проводиться испытания грунтов сваями на горизонтальные нагрузки (СП 50-102-2003).