Динамические испытания свай

Процесс создания качественного фундамента – это один из наиболее важных этапов возведения сооружения. Именно поэтому перед тем, как установить сваи, изначально следует оценить состояние грунта, подобрать оптимальные виды опор.

Практически при любом строительстве с использованием свайного фундамента, проводятся полевые испытания грунтов сваями. Очень важно определить, правильно ли были подобраны сами опоры и решить, какой именно из возможных фундаментов стоит строить для объекта.

 

Когда необходимы испытания свай

 

Непосредственно динамические испытания проводятся в ряде случаев:

1. Перед проектированием фундамента проводится пробная забивка. В этом случае изучается неоднородность грунта и несущие возможности проектных и пробных свай;
2. Во время основного процесса погружения свай — так можно определить несущие и слабые участки имеющейся площадки, чтобы оборудовать наиболее качественное свайное поле;
3. После окончания работ во время приемки — для получения окончательных и достоверных данных о несущих характеристиках опор после продолжительного «отдыха» (в обязательном порядке применяется, если грунт глинистый).

 

Стоит отметить, что очень важно соблюдать ГОСТ испытания грунтов сваями — только так можно гарантировать прочность будущего фундамента. И именно для этого проводятся тесты по динамическим нагрузкам.

При составлении проектной документации учитываются данные состава грунта и его особенности. Исходя из имеющихся данных, подбираются соответствующие опоры по составу материала и глубине их погружения. Эта информация обязательно прописывается в проекте.

Стоит отметить, что самой документации недостаточно для того, чтобы устанавливать рабочие опоры. Предварительно необходимо провести испытание свай с использованием пробных вариантов опор. Первоначально на строительный объект поставляются контрольные сваи, которые подбираются исходя из заявленной документации. В ходе испытания можно будет изменять марку используемых опор или глубину их погружения, которые ранее были прописаны в проекте.

Проведение динамических испытаний

Испытание осуществляется в три этапа:

• Вбиваются пробные опоры на глубину, не доходящую до нужно отметки.
• Далее необходимо дать сваям «отдохнуть» перед итоговым добиванием. В этот период времени грунт восстанавливает свою структуру и обволакивает опору. Благодаря этому можно понять, насколько надежным будет предполагаемый фундамент.
• Завершающим этапом испытания свайных опор является добивка. Этот процесс основан на выполнении трех или пяти ударов.

После проведения испытания свай динамической нагрузкой на строительной площадке, можно составлять более детальный проект с учетом используемого оборудования и расходных материалов. Стоит отметить, что рабочие опоры устанавливаются не в тех точках, где производились динамические испытания свай. По завершению всех работ проект передается нашим мастерам, которые занимаются возведением свайного фундамента.

Технология динамических испытаний

Перед стартом динамического испытания происходит оценка количества свай, измерение дистанции между ними, а также определение точных координат их дальнейшего расположения в грунте. После этого необходимо протестировать опору посредством статической нагрузки на нее. Для осуществления такого мероприятия используется наихудшая (из погруженных) опора, за пределами пространства дальнейшей постройки. Такую сваю определяют по самому маленькому отклику на забивку, причиной которого может стать, например, слишком мягкий грунт.

Для проведения динамического испытания важно использовать опоры, которые находились в грунте дольше одного дня, поскольку структура почвы должна быть восстановлена. Это необходимо для получения достоверности результата. ГОСТом определяется необходимое время нахождения сваи в почве – так называемое, «время отдыха», которое зависит от состава грунта:

• песочная почва высокой плотности – 1 сутки;
• преимущественно песчаный грунт – 3 суток;
• почва, в составе которой есть глина – 6 суток;
• влажная почва с большим содержанием воды – 10 суток.

Перед нагрузкой опор необходимо установить на всех приборах начало отсчета калибровки или «точку нуля», показания которой датчики будут фиксировать в ходе испытания.

Во время испытания оценивают темп погружения опоры в грунт – это величина, показывающая скорость осадочного углубления опоры, которая необходима для определения и измерения условной стабилизации деформации опоры. Максимальным уровнем нагрузки считается тот, при достижении которого свая останавливается в погружении.

Особенности динамического испытания свай

Для проведения испытания опор динамической нагрузкой важно правильно подобрать используемое забивное оборудование. Все полученные в ходе исследования данные фиксируются в специальном акте. Если применяемые опоры полностью отвечают заявленным требованиям, эти рабочие элементы будут устанавливаться согласно полученных в ходе исследования данных.

В случае изменения марки применяемых свай или глубины погружения вносится корректировка в документы. Важно понимать, что фундамент — это основа конструкции, к его созданию необходимо относиться с максимальной ответственностью. Даже незначительное несоответствие может привести к негативным последствиям и разрушению конструкции в последующем.

Часто в теоретических расчетах поведения почвы под нагрузкой свайного мтолба (даже с учетом выполнения всех требований исследования) невозможно учесть весомые нюансы, которые появляются только во время динамического тестирования свай. Именно поэтому динамическое испытание играет такую важную роль.

Тестирование помогает не только сопоставить отказ опорных конструкций в теории и на практике, но и углубленно проанализировать состав грунта. То, как ведут себя опоры во время динамического тестирования, отображается на различных специальных диаграммах и графиках.

Динамические испытания свай имеют ряд достоинств в сравнении со статическими исследованиями:

• требуют меньшего времени в период простаивания;
• подходят для опор всех видов;
• не нуждаются в долгой подготовке за счет своей компактности.

Программа испытаний

Программы динамических испытаний должны быть рассчитаны на трое или на шесть суток в зависимости от состава грунта. Это условие продиктовано государственными стандартами и требованиями нормативных актов Российской Федерации.

Конкретные мероприятия, включенные в программу динамические испытания свай, выглядят так:

• измерение отказа во время углубления опоры внутрь почвы с точностью до 1 миллиметра в случае добивки опоры;
• четкий расчет всех ударов по отдельности;
• общее количество ударов;
• подсчет ударов через каждые 10 сантиметров во время углубления опоры на расстоянии последнего метра и ниже;
• измерение отказа после окончания «времени отдыха»;
• заполнение документа с полученными результатами тестирования в численной форме.

При этом во время испытания ведется специальный журнал проведенных работ, в котором данные проверок опор фиксируются в соответствующих разделах таблицы. Наша компания выполнит динамические испытания свай максимально качественно.

Чтобы подтвердить несущую способность, глубину погружения, длину и размер сечения опорного элемента, которые приняты согласно проектной документации, необходимо в обязательном порядке организовать динамические испытания. Выбранный способ организации обследования свай указывается в проекте.

Пример испытания опорных элементов динамической ударной нагрузкой

Организация, которая занимается проектированием свайного фундамента, на основе проведенных геологических/инженерных изысканий и нагрузки со стороны будущего дома или иной постройки подбирает опоры с оптимальными характеристиками, а также их количество. Специалист определяет требуемую несущую способность каждой опоры.

В предварительно созданной проектной документации после проведения расчетов обязательно указывается:

• Максимально возможный отказ каждого опорного элемента.
• Марка применяемого при проведении испытаний молота.
• Высота, с которой будет нанесен удар в ходе свободного падения молота.
• Через какие прокладочные изделия осуществляется воздействие на опору.

Стоит рассмотреть пример изначальных данных, которые указываются в проектной документации:

1. Маркировка опорного элемента – С 60.20-5 (серия 1.012.1-20, выпуск 3).
2. Количество свай – 66 шт. Шесть из них используются для пробы. С их помощью осуществляются динамические испытания.
3. Максимально возможный отказ опоры, согласно расчитанным данным, – 2,22 см.
4. Отказ был получен при погружении сваи в почву с помощью специального дизельного молота С-996. Масса ударной части установки составляет 1,8 тонны, высота свободного падения – 2,8 метра. Удар осуществлялся через прокладочное изделие из древесины, толщина которой 10 сантиметров (укладывалась на оголовок опоры).
5. Максимально возможный уровень нагрузки на каждую опору со стороны сооружения составляет 14 тонн.
6. Расчетная нагрузка на опорный элемент по земле – 17,34 тонны. Она рассчитывается с учетом коэффициента надежности 1,4, указывает на показатели, которые способна выдержать свая.
7. Геологический разрез земельного участка, где планируется проведение строительных работ. Здесь должно присутствовать подробное описание.
8. Чертеж с указанием отметки верха опоры после ее погружения, удаления оголовков. Подробно описывается специфика свайного поля, где указываются места установки свай, на которых в последующем проведено тестирование.

Порядок организации испытания

Первый этап — подготовительный.

Первоначально на строительный объект транспортируются лишь контрольные опоры. Это обусловлено тем, что после проведения обследования указанная согласно проектных документов марка сваи может как подтвердиться, так и требовать замены.

Точки, куда забиваются опорные элементы при тестировании, не должны совпадать с рабочими. В ходе осуществления динамического испытания возможно разрушение столбов или их провал в грунт.

Строительная организация должна использовать именно то специализированное оборудование, которое указано в проектной документации. На основании такой техники предварительно рассчитывается отказ согласно проекта.

Если используемая в ходе забивки опор техника не соответствует проекту, в обязательном порядке проводится перерасчет отказа свай. Здесь учитываются технические характеристики применяемой при тестировании установки.

Обследование динамическими нагрузками осуществляется в три этапа. На первом выполняется забивка контрольных опорных элементов. В данном случае пробные сваи не нужно добивать до отметки, которая указана в проекте, оставляется величина для последующей добивки (осуществляется на третьем этапе).

Важно знать, что в ходе достижения уровня погружения опоры на расстояние менее 0,1 сантиметра за один удар работа по испытаниям прекращается. Это может привести к выходу оборудования из строя.

При проведении испытаний обязательно считается количество совершаемых ударов с учетом каждого метра погружения. На последнем метре погружения учет ударов ведется на каждые 10 см.

Второй этап проведения испытания свай – «отдых».

Делается перерыв после забивки опорных элементов в грунт. За этот промежуток времени почва, которая обволакивает сваю, частично восстановит изначальную структуру (она нарушалась в ходе забивки). Время «отдыха» напрямую связана с особенностями грунта, но может быть не меньше:

• 3 суток. Этот срок нужно выдержать на песчаной почве. Исключением является водонасыщенный мелкий и пылеватый грунт.
• 6 суток. Такой срок выдерживается на глинистой или разнородной почве.

В некоторых случаях допускается сокращение время «отдых» до одних суток. Данного срока будет достаточно, если свайный фундамент возводится на крупнообмолочном, плотном песчаном/глинистом грунте.

Более продолжительный срок отстаивания чаще всего устанавливается:

• На водонасыщенной мелкой и пылеватой почве. Он составляет не меньше 10 суток.
• На глинистой почве, имеющей мягкую или текуче-пластичную консистенцию. Он составляет не меньше 20 суток.

Длительность проведения «отдыха» обязательно предварительно нужно согласовать с фирмой, которая составляла проектную документацию на объект.

Третий этап испытания опор – добивка.

Она позволит определить отказ каждой пробной сваи после выжидания «отдыха». Процедура осуществляется последовательно – по три или пять ударов. В ходе каждого подхода фиксируют средние показатели отказа. Применяется аналогичная высота нанесения ударов молотов, которая в данном случае составляет 2,8 метра.

Величину отказа можно измерять с помощью специального прибора – отказомера. Он фиксируется в верхней части опорного элемента, дает возможность получить график перемещения опоры при совершении каждого из ударов.

Если нет отказомера, допускается проведение измерений с помощью прецизионного нивелира, который отличается высокой точностью. Этот прибор располагается на расстоянии примерно в 30 метров от места погружения опоры. Об использовании такого оборудования (его вид и серия) нужно обязательно прописать в проектных документах.

После организации испытания подписывается акт несколькими сторонами – клиентом и генеральным подрядчиком, мастером, сотрудником испытательной лаборатории, сотрудником проектной фирмы.

Особенности обработки итоговых данных после осуществления испытания

После того, как будет выполнена добивка и определен уровень отказа каждой контрольной опоры, результаты тестирования обязательно отправляются на изучение в проектную фирму. Именно она принимает заключительное решение по поводу изменения конструкции свайного основания, рассчитывает оптимальную нагрузку и требуемую глубину установки опорных элементов.

Если результаты проведенного тестирования оказались положительными, проектировщик обязательно даст разрешение на проведение строительных работ. После этого сразу можно приступать к массовой забивке рабочих опор.

Нужно заметить, что проектная организация также указывает на перечень работ, которые необходимо выполнить с оставшимися в грунте сваями. Они могут удаляться из почвы, а также срубаться до определенной отметки.