Проектные организации при разработке конструкторской части документации с применением свайных фундаментов рассчитывают несущую способность сваи на основании данных инженерно-геологических изысканий.

Для получения же фактического значения несущей способности сваи, перед началом массовой забивки, проектом предусматриваются т.н. пробные сваи, после получения результата испытаний которых, проектировщик принимает решение о подтверждении принятых проектом длин свай их количества, либо вносит изменения в проект свайного поля, меняя длину, либо шаг свай.

Отдых свай перед испытаниями

Перед испытаниями сваи должны отстояться для того чтобы восстановились структурные связи в грунтах и, соответственно, свая показала реальные результаты. Время т.н. "отдыха" сваи перед испытаниями согласно ГОСТ составляет:

1 день - в случае если под острием сваи крупнообломочные грунты, или плотные пески

3 дня - для песчаных грунтов

6 дней - для глины и разнородных грунтов

10 дней - для водонасыщенных песков

Для Москвы и Московской области в 95% случаев, время "отдыха" сваи принимают 6 дней с момента забивки.

Динамические испытания свай

Суть динамического испытания заключается в замере отказа (осадки сваи) при сбрасывании дизель-молота на оголовок уже погруженной на проектную отметку сваи. Данный тип испытаний может использоваться для любых типов забивных свай. Также можно испытать несущую способность забитых труб (шпунта).

Дизель-молот, без подачи топлива, то есть "вхолостую" сбрасывается с определенной высоты (для используемых нашей компанией молотов с ударной частью 2,5 тонны высота сброса - 1,8 метра). Далее лаборант замеряет осадку сваи с помощью специального прибора отказомера, либо обычным нивелиром. В случае если осадка слишком мала, записывается значение осадки (отказа) с 10 холостых ударов. На основании полученных результатов, лаборатория рассчитывает несущую способность сваи и выдает отчет установленной формы со всеми графиками и расчетами.

Преимущества динамических испытаний:

В низкая себестоимость

Время, затрачиваемое на испытание составляет не больше 20 минут (к концу дня можно получить отчет)

Достаточно точные показатели несущей способности

Обычно, проектировщик назначает динамические испытания до 1% от общего количества свай.

Пример отчета по динамическим испытаниям свай.

Статические испытания свай

Суть статического испытания сваи заключается в том, чтобы "нагрузить" забитую сваю сверху и отследить ее осадку при ступенчатом увеличении нагрузки. Вариантов как надавить на сваю существует несколько. Можно соорудить специальный стенд и, например, краном, добавлять бетонные блоки сверху. Но гораздо проще создать систему с помощью анкерных свай. Именно такую систему испытаний применяет наша компания на каждом объекте. Обратите внимание на фото внизу. Посередине небольшое синее устройство - это гидравлический домкрат. Он стоит между испытуемой сваей и большой металлической балкой. При увеличении давления, домкрат опираясь о балку (или систему балок) давит на нашу испытуемую сваю с заданной нагрузкой. В свою очередь балка крепится к т.н. "анкерным" сваям, для чего оголовки анкерных свай разбиваются, а арматура свай приваривается к балке. Анкерных свай, в зависимости от предполагаемой нагрузки может быть от 2 до 6 штук. Домкрат оснащен манометром. Свая нагружается ступенями. Показатели осадки на каждой ступени фиксируются. В случае если осадка превышает определенное значение, испытания прекращают и в результат испытаний записывают показания давления на предыдущей ступени.

Основное преимущество статических испытаний заключается в том, что при испытании имитируется реальная работа сваи в фундаменте. Зато стоимость такого испытания приблизительно в 10 раз больше в сравнении с "динамикой".

В среднем, стоимость испытания свай динамической нагрузкой составляет 6 тысяч рублей, статической - 60 тысяч.

При составлении проекта любого дома, помимо всего прочего, следует определиться и с тем, каким будет его фундамент. Разновидностей оснований для зданий существует несколько. При этом самым надежным считается свайный. Возводят такие конструкции обычно на грунтах со слабой несущей способностью. При этом сваи заглубляются в землю до достижения плотных слоев. Подобное решение позволяет придать зданию максимальную устойчивость и полностью исключает возможность подвижек, а следовательно, и разрушения несущих конструкций. Перед возведением оснований этого типа часто производится такая процедура, как испытание свай. Выполняется такое мероприятие с соблюдением определяемых СНиП и ГОСТ нормативов.

Что представляет собой свайный фундамент

Впервые основание этого типа было сооружено под домом в 1838 году. Использовался такой фундамент изначально только при строительстве зданий на воде и болотистых участках. Позднее сваи начали ставить под домами в зоне вечной мерзлоты и просто на не слишком прочных грунтах. В наше время фундаменты этого типа могут возводиться в том числе и на склонах.

В основе конструкции такого основания лежат длинные опоры, собственно и называемые сваями, соединенные горизонтальным ростверком. Последний может представлять собой как бетонную сплошную плиту, так и ленту. В грунт опоры, в зависимости от их конструкции, или забиваются, или ввинчиваются.

Плюсы и минусы свайных оснований

Сваи, методы полевых испытаний которых бывают разными, изготавливаются только из очень прочных материалов. Обычно это сталь или железобетон. Основными достоинствами являются:

возможность использования на нестабильных грунтах;

возможность проведения работ при любых погодных условиях;

относительно низкая стоимость;

высокая степень надежности.

Помимо всего прочего, к плюсам таких фундаментов относят и то, что возведенные на них здания практически не дают усадки. Недостатков у свайных оснований очень мало. Но они все же, конечно же, имеются. К минусам таких фундаментов относят в первую очередь:

необходимость использования спецтехники при возведении;

невозможность обустройства под зданием цокольного этажа.

Основные технологии определения несущей способности

Перед возведением фундамента проектирующей организации, помимо всего прочего, следует определиться и с такими параметрами, как диаметр и длина свай. Опоры в первую очередь должны, конечно же, надежно удерживать сооружение. Но при этом во время возведения фундамента следует постараться также и избежать ненужных расходов.

Для того чтобы узнать в точности, каким именно запасом прочности отличается та или иная опора, могут использоваться разные способы:

математический расчет с учетом требований СНиП;

статическое испытание и стальных;

динамическое испытание.

Последние две методики по-другому называют испытанием грунтов сваями. Проводить такие процедуры можно на любых этапах строительства — во время изысканий, при проектировании, при погружении самих опор и т. д.

В большинстве случаев при определении несущей способности опор проводятся одновременно и расчет их сопротивления по формуле, и испытания. Далее за основу принимается наименьшее из полученных значений. Это позволяет в конечном итоге возвести максимально надежный фундамент. Конкретные методы испытания сваи в полевых условиях выбираются обычно в зависимости от состава грунта.

Формула по СНиП

Эта методика определения степени сопротивления сваи нагрузкам является самой простой и при этом наименее точной. Выглядит формула расчета прочности опоры следующим образом: Fdu= R*А + u*Σ γcf∙fi∙h, где:

R - сопротивление грунта того или иного состава под подошвой (определяется по таблице);

A — площадь основания сваи;

fi — среднее значение сопротивления боковой поверхности опоры (зависит от материала изготовления);

u — периметр сечения сваи;

hi — толщина слоя грунта.

Для буронабивной сваи, диаметр которой может доходить до 1.5 м, а длина — до 40 м при строительстве дома на глинистом грунте эти параметры будут иметь такие значения:

R для глинистого грунта - 794 кПа.

А = π∙d2/4 = 3,14 * 0,8/4 = 0,5 м2.

u = π∙d = 3,14 * 0,8 = 2,5 м.

Σ γcf∙fi∙hi = 222 (определяется с помощью табличных значений fi и hi).

Подставив эти данные в формулу, можно получить такой результат Fdu = 794 * 0,5 + 2,5 * 222 = 952 кН = 95,2 т.

Когда необходимы статические испытания свай

Эта методика позволяет определить несущую способность опор максимально точно. Однако обходятся статические испытания обычно довольно-таки дорого. Также недостатком этой технологии считается то, что она занимает очень много времени. От начала проведения работ до получения конкретного результата при использовании такой методики обычно проходит не менее недели. Но чаще этот временной промежуток бывает еще более длительным.

Проводятся статические испытания обычно только в случае особой необходимости. К примеру, при при угрозе обрушения зданий старой постройки. Также по этой технологии часто проверяются глинистые грунты. Методы полевых испытаний сваями на таких участках могут использоваться разные, в том числе и динамические. Но статические дают все же наиболее достоверный результат. То же самое касается и насыпных грунтов (из строительного мусора) или лессов.

Каким образом проводятся статические испытания: общая схема

Определяют несущую способность свай по этой технологии путем моделирования механизма их работы на специально отведенной площадке — с наихудшими для данного конкретного объекта грунтовыми условиями. Это позволяет получить максимально точный результат. Проводятся полевые испытания грунтов сваями по статической технологии в несколько этапов. Сначала опоры забиваются в землю до условного уровня. Затем им дают выстояться в течение 3-20 дней, в зависимости от состава земли. Это необходимо для того, чтобы в грунте восстановились структурные связи.

Далее испытуемую сваю поэтапно (ступенями), также с выстаиванием, нагружают, каждый раз измеряя осадку с помощью специальных инструментов. В талых грунтах общая продолжительность этой процедуры составляет обычно около 2-х дней, в вечной мерзлоте — примерно 10. Необходимая нагрузка при испытании свай может создаваться с использованием установок:

с анкерными сваями и системой балок;

с грузовой платформой, используемой в качество упора для домкрата;

с тарированным грузом;

комбинированных.

Помимо этого, статические испытания свай могут производиться с использованием выдергивающих нагрузок. В данном случае в качестве основного оборудования применяются домкраты.

Подготовительные мероприятия

Начинать работы по определению несущей способности по статической методике, согласно нормативам, можно только после того, как прочность бетона свай достигнет 75 %. Опоры предварительно осматриваются на предмет наличия сколов и других дефектов. К испытаниям допускаются только качественно изготовленные сваи. При необходимости их головы усиливают с использованием внешней обоймы. Сколы в некоторых случаях допускается заделывать цементно-песчаной смесью.

Одну из свай перед проведением испытаний готовят в качестве эталонной. Перед забиванием ее, помимо всего прочего, проверяют на прямолинейность. Также внимательно осматривают места ее стыковки на предмет изношенности. Отклонения по прямой у таких опор, согласно нормативам, не должны быть выше 10 мм по всей длине в любой из плоскостей.

Помимо осмотра, испытание свай предполагает проведения такого вида подготовительных работ, как насыщение грунта влагой. Ведь земля под домом в последующем сухой будет далеко не всегда. А следовательно, и нагрузка на сваю может оказаться более высокой чем в обычных условиях. Для увлажнения грунта при испытаниях по периметру площадки выкапываются траншеи шириной 0.5 м и глубиной 1-1.5 м. Иногда также бурятся скважины (обычно в количестве 3-х штук). Их диаметр чаще всего составляет 20 см. Располагают скважины также на краю площадки.

Во время проведения испытаний следят за тем, чтобы уровень воды в шахтах и траншеях оставался постоянным. Минимальное время замачивания грунта СНиП определяют как 24 часа на каждый метр глубины. Однако этот показатель может изменяться в зависимости от состава земли.

Особенности технологии

Выполняя собственно сами полевые испытания свай статические, следят за тем, чтобы вертикальная нагрузка была максимально отцентрирована. Осадку на каждой ступени измеряют с помощью индикаторов почасового типа с ценой деления 0.01 мм.

При погружении свай в грунт неизбежно возникают разного рода реактивные усилия. Через систему блоков они передаются на анкерные сваи, являющиеся опорами используемой для создания нагрузки установки. Контроль за этими элементами также осуществляется с помощью почасовых индикаторов. Согласно нормативам, максимально допустимое значение их выдергивания составляет 0.2 см. Показания всех установленных приборов в обязательном порядке снимаются на каждой ступени проведения испытаний. Далее они регистрируются в специальном журнале.

опор согласно ГОСТ

Как уже упоминалось, перед проведением каждого этапа испытаний сваи положено выстаивать. Время отдыха опор определяет ГОСТ. Испытание грунтов сваями по статической технологии выполняется с учетом их состава. Какие именно в данном случае существуют соотношения, можно узнать из таблицы, представленной ниже.

Определяют тип грунта на месте возведения здания путем проведения лабораторных исследований.

Динамические испытания: в каких случаях проводятся

Плюсами этого способа являются дешевизна и небольшие временные затраты. Однако по точности получаемых результатов динамические испытания статическим уступают. Проводят их очень часто и практически на всех значимых объектах одновременно с выполнением математических расчетов несущей способности свай. Оборудование при этом в большинстве случаев используется то же, что и собственно при выполнении работ по возведению фундамента.

Динамические испытания свай: общая схема

По мере погружения сваи в грунт происходит уплотнение последнего. Проявляется это в том, что одновременно с заглублением острия уменьшается отказ сваи. В конечном итоге опора и вовсе прекращает входить в грунт. Динамический метод расчета, по сути, представляет собой попытку связать величину отказа сваи и ее несущую способность. В общем виде это выражается в формуле: G*H=Fu∙Sa+G*h+α∙G∙H, где:

G*H — работа молота;

Fu∙Sa — работа на погружение;

α∙G∙H — работа на неупругие деформации;

G∙h — работа на упругие деформации;

Sa — отказ сваи в метрах;

Fu — предельное сопротивление опоры нагрузке (кН);

А — коэффициент превращения части энергии в тепловую.

Параметр Sa определяется обычно как среднее значение погружения сваи при серии ударов (от 4 до 10). Измеряют отказ испытуемых опор с помощью разных приспособлений (отказомера, рулетки, мерной линейки).

Испытание грунтов сваями динамическое должно производиться с использованием достаточно тяжелого молота. Дело в том, что с увеличением его веса растет и точность расчета.

При проведении испытаний фиксируются:

количество ударов молота;

величина отказов после погружения до заданной отметки;

коэффициент засасывания (отношение отказа при забивке к отказу при добивке).

Особенности проведения динамических испытаний на разных видах грунта

Песок при применении такой технологии по мере забивания свай равномерно уплотняется. На глинистых грунтах же наблюдается совершенно другая картина. Сначала, как и в песке, происходит постепенное уменьшение отказов. Но с определенной глубины этот показатель меняться прекращает. Иногда даже наблюдается увеличение отказов. В связи с этим может сложиться впечатление, что забивка свай не дает повышения их несущей способности. Однако это, конечно же, не так. Уменьшается сопротивление глины прежде всего из-за ее ударного разжижения.

Именно из-за этого эффекта полевые испытания грунтов сваями на таких участках принято проводить статическим методом. В некоторых случаях можно использовать и динамический. Но при этом после разжижения грунта следует сделать перерыв в работе на неделю-другую.

На песчаных участках во время динамических испытаний иногда наблюдается обратный эффект. После перерыва в забивке свай на некоторое время, отказы начинают увеличиваться. Связано это прежде всего с переуплотнением грунта под острием сваи. В связи с этим по нормативам динамические испытания на песчаных участках производится через трое суток после забивки свай, а на глинистых — через 6 дней.

О чем стоит знать

Динамическое испытание свай в определенных ситуациях может показывать либо слишком завышенный результат несущей способности, либо наоборот — заниженный. Связано это прежде всего со слоистой структурой грунта. Свая может прорезать плотный слой и войти в более рыхлый или же наоборот. На таких сложных грунтах зачастую неточные результаты показывают даже и статические испытания. Именно поэтому перед началом проведения работ на участке обязательно следует производить тщательные геологические изыскания.

Чем следует руководствоваться

Проводится испытание свай с соблюдением нормативов, предписываемых следующими документами:

ГОСТ 5686-96 «Грунты. Методики испытаний сваями»;

СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты»;

СНиП 3.02.02-87 «Основания, земляные сооружения, фундаменты»;

СП 50-102-203 «Устройство и проектирование свайных фундаментов»;

ГОСТ 25258-82 «Метод полевого определения температуры»;

Межгосударственный стандарт к проведению геологических изысканий (Беларусь, Казахстан, РФ).

Перед проведением статических испытаний составляются техническое задание, проект выполнения работ, а также чертятся план строительной площадки и ее По окончании всех полевых работ и после проведения математических расходов определяются оптимальные диаметр и длина свай.

Настоящий стандарт распространяется наталые и вечномерзлые (используемые по принципу I) дисперсные грунты иустанавливает методы их полевых испытаний сваями (натурными, эталонными,сваями-зондами), проводимых при инженерных изысканиях для строительства, атакже на контрольные испытания свай при строительстве.

Стандарт не распространяется нанабухающие и засоленные грунты при необходимости их исследования сзамачиванием, на грунты, содержащие крупнообломочные включения более 40 % помассе при испытании их эталонными сваями и сваями-зондами, кроме случаев ихзалегания под нижними концами этих свай, а также на испытания, имитирующие сейсмическиеи динамические воздействия.

2. НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

Термометрические трубки располагают набоковой поверхности буроопускных, опускных и буронабивных свай, а термометрическиескважины - за пределами забивных, бурозабивных и бурообсадных свай, но не далее1 м от их боковой поверхности. Глубина погружения в грунт термометрическихустройств должна быть не менее глубины погружения испытываемых свай.

6. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЯМ

Масштаб графиков принимают:

По вертикали – 1 см, равный 1 мглубины забивки сваи;

По горизонтали - 1 см, равный 1 смотказа сваи, 50 ударам молота при забивке; 1 мин при вибропогружении.

8.ИСПЫТАНИЯ ТАЛЫХ ГРУНТОВ СТАТИЧЕСКИМИ ВДАВЛИВАЮЩИМИ, ВЫДЕРГИВАЮЩИМИ ИГОРИЗОНТАЛЬНЫМИ НАГРУЗКАМИ

Допускается использовать результатыиспытания грунтов эталонной сваей типа III также для построения графиказависимости осадки натурной забивной сваи от нагрузки (приложение ).

9.ИСПЫТАНИЯ ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ СТАТИЧЕСКИМИ ВДАВЛИВАЮЩИМИ И ВЫДЕРГИВАЮЩИМИНАГРУЗКАМИ

Графиков изменения деформации вовремени по ступеням нагружения (приложения и ).

ПРИЛОЖЕНИЕА

Схемы конструкций эталонной сваи

Общий вид

Нижняя часть с наконечником

1 - труба (ствол сваи); 2 - наконечник; 3 - муфта трения; 4 - гидроцилиндр

1 - труба (ствол сваи); 2 - ниппель; 3 - наголовник; 4 - глухой наконечник; 5 - муфта; 6 - выдвигаемый наконечник; 7 - датчик усилия; 8 - наконечник; 9 - войлочная прокладка; 10 - болт для крепления датчика усилия к наконечнику

ПРИЛОЖЕНИЕГ

Объект ______________________

Сооружение _________________

ЖУРНАЛ

полевого испытания талых грунтов динамической нагрузкой

Дата испытания: начало«_____» _________________ 199 _____ г.

окончание«_____» _________________ 199 _____ г.

Вид сваи __________________________«_____» 199 ___________ г.

Материал сваи _____________________Копер _____________________________

Дата изготовления сваи _____________Молот (тип) ________________________

Сечение (диаметр) сваи наОбщая масса молота _______________ тс

верхнем и нижних концах ___________Масса ударной части молота ________ т

СмПаспортная энергия удара

Длина сваи (без острия) _____________молота ________________________ кг·м

МПаспортное количество ударов

Длина острия ____________________ мв минуту ___________________________

Масса сваи ___________ тМасса наголовника _________________ т

Паспорт предприятия-Прокладка в наголовнике _____________

изготовителя ___________Способ измерения перемещений сваи

(отказомером, линейкой и др.) ________

Забивка сваи

Ближайшая геологическая

выработка № ______________________Абсолютные отметки:

пройдена «____» __________ 199 ___ г.- головы сваи после забивки ________ м

Расстояние выработки- нижнего конца __________________ м

от сваи _________________________ м- поверхности грунта у сваи _________ м

Краткая характеристикаГлубина забивки сваи ______________ м

инженерно-геологическогоСостояние головы сваи после забивки

разреза в месте расположения__________________________________

сваи _______________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

Температура воды (при испытаниях__________________________________

на акватории) _______________ °СТемпература воздуха _________ °С

Добивка сваи

Дата	Время «отдыха», сут	Число ударов	Отказ, см	Средний отказ от одного удара, см

Способ измерения перемещений

сваи (отказомером, линейкой

и др.) ____________________

Схема расположения точек испытаний, а также ближайших инженерно-геологических выработок и точек зондирования

ПРИЛОЖЕНИЕЕ

Объект _________________

Сооружение _____________

ЖУРНАЛ

полевого испытания талых грунтов статическими вдавливающими, выдергивающими и горизонтальными нагрузками

Свая № __________________________Дата погружения сваи

Вид сваи _________________________«___» ___________ 199 ___ г.

Материал сваи ____________________Способ погружения или устройства ____

Дата изготовления сваи _______________________________________________

Сечение (диаметр) сваи на верхнемОборудование, применявшееся при

и нижнем концах ________________ смпогружении или устройстве сваи ______

Длина сваи (без острия) ___________ м________________________________

Длина острия ____________________ мАбсолютные отметки:

Масса сваи ______________________ т- головы сваи после погружения

Ближайшая геологическая________________________________ м

выработка № _____________________- головы сваи перед испытанием

пройдено «____» ________ 199___г.______________________________ м

Расстояние выработки от сваи ______ м- нижнего конца

Краткая характеристика инженерно-________________________________ м

геологического разреза в месте- поверхности грунта у сваи

расположения сваи _________________________________________________ м

Состояние головы сваи после

Погружения (забивки) _______________

_______________________________________________________________

Температура воздуха _____________ °СГлубина погружения (заложения) сваи

Температура воды (при испытаниях на_________________________________ м

акватории) ______________________ ° СТип приборов для измерения

перемещений сваи __________________

_______________________________

_______________________________

Схема испытательной установки и расположения приборов для измерения перемещений сваи, а также расположения ближайших инженерно-геологических выработок и точек зондирования

Объект_________________ Испытание № __________________ Стр. _________

Время, ч, мин

D Т , мин

Отсчеты по приборам, мм

Перемещение

Приращение перемещений D S , мм

Сумма перемещений S S, мм

Суммарное время S Т, мин

Примечание

общая

для эталонной сваи или сваи-зонда

первому S 1

второму S 2

...

S n

Мм

под нижним концом сваи

на боковой поверхности сваи

* n - число приборов

Домкрат № ________ на _______ кН (тс) Манометр № _______ на _______ МПа (атм) Номер ступени нагрузки Ступень нагрузки, кН (тс) Показания манометра, кН (тс) Примечание ... ... ... ... m m - число ступеней нагрузки (подпись)(Ф.И.О.) (подпись)(Ф.И.О.) ____________________________ (подпись)(Ф.И.О.)

ПРИЛОЖЕНИЕ И

Интервал осадок, мм

Ступень осадки, мм

Глинистые от текучепластичной до

<3

0,5

мягкопластичной консистенции

3 - 10

1,0

>10

3,0

Глинистые от тугопластичной до

<6

1,0

твердой консистенции, песчаные

6 - 12

2,0

рыхлого сложения

>12

4,0

Песчаные средней плотности и плотные

<6

6 - 12

>12

1,5

3,0

5,0

(последующие страницы журнала)

Объект_________________ Испытание № __________________ Стр. ______

Время, ч, мин

Интервал времени между отсчетами D Т , мин

Задаваемая ступень деформирования (осадки), мм

Отсчеты по приборам, мм

Перемещение

Приращение перемещений D S , мм

Суммарное время S Т , мин

Примечание

Первому S 1

Второму S 2

...

S n

мм

Текущее значение

Разность нагрузки за интервал отсчета

Скорость падения за интервал измерения

* n - число приборов

График изменения осадки сваи S во времени (по ступеням нагружения)

График изменения осадки сваи S во времени Т по ступеням нагружения)

Примечание - Аналогично графику S - f (Р ) зависимости общей осадки сваи S от нагрузки Р строят графики зависимости перемещений наконечника и стволаэталонных свай типов II и III и сваи-зонда от нагрузки.

ПРИЛОЖЕНИЕ Л

где F s - сопротивление натурной сваи при осадке s ,задаваемой при построении графика, кН;

Коэффициент условияработы грунта под концом сваи, принимаемый по таблице в зависимости от удельногосопротивления грунта под концом эталонной сваи и относительной осадки натурнойсваи s /d (где d - приведенныйдиаметр сваи);

R s - удельное сопротивление грунта под концом эталонной сваи при ее осадке s , кПа;

А - площадь поперечного сечения натурной сваи, м 2 ;

Коэффициент условийработы грунта на боковой поверхности сваи, определяемый по формуле ;

Коэффициент условийработы i -го слоя грунта на боковойповерхности сваи, принимаемый по табл. в зависимости от вида грунта изначения удельного сопротивления на боковой поверхности f s при осадке s ;

l i - толщина i -го слоя грунта, м;

f s - среднее значение удельного сопротивления грунта на боковой поверхностиэталонной сваи при ее осадке s , кПа;

u - периметр поперечного сечения натурной сваи, м;

h - глубина погружения натурной сваи, м.

Значение коэффициента условий работы при достигнутом удельном сопротивлении грунтов под концом эталонной сваи R s , МПа

£ 1

³ 10

£ 0,005

0,78

0,58

0,38

0,28

0,18

0,17

0,17

0,16

0,16

0,15

0,010

1,00

0,75

0,57

0,45

0,35

0,27

0,20

0,18

0,18

0,17

0,015

1,30

0,95

0,75

0,62

0,50

0,44

0,38

0,32

0,30

0,28

0,020

1,60

1,17

0,95

0,78

0,68

0,60

0,55

0,45

0,38

0,36

0,040

1,75

1,35

1,10

0,95

0,80

0,72

0,65

0,62

0,59

0,57

³ 0,080

1,95

1,50

1,22

1,08

0,90

0,80

0,75

0,70

0,65

0,62

Значение коэффициента условий работы при удельном сопротивлении грунтов на боковой поверхности f s , кПа

£ 20

40

60

80

100

120

³ 140

Песчаные

2,16

1,38

1,12

1,00

0,92

0,87

0,83

Глинистые

1,45

0,97

0,79

0,70

0,65

0,62

0,59

Частное значение предельного сопротивления натурнойзабивной сваи по результатам полевого испытания талых грунтов эталонной сваейтипа III определяют с помощью построенного графика по указаниям разд. 5 СНиП 2.02.03 .

ПРИЛОЖЕНИЕ П

Объект _________________ Сооружение _____________ ЖУРНАЛ полевого испытания вечномерзлых грунтов статическими вдавливающими и выдергивающими нагрузками Дата испытания: начало «___» ___________ 199 ___ г. окончание «___» ___________ 199 ___ г. Свая № ___________________________Дата погружения сваи Вид сваи __________________________«____» __________________ 199 ____ г. Материал сваи _____________________Способ погружения или Дата изготовления сваи _____________устройства ________________________ Сечение (диаметр) сваи на верхнемОборудование, применявшееся для и нижнем концах ________________ смбурения скважин и погружения Длина сваи (без острия) ___________ м(устройства) сваи __________________ Длина острия _________ м__________________________________ Масса сваи ___________ т__________________________________ Способ исключения сезонного смерзанияЛидерная скважина: грунта со своей ____________________диаметр ____________________ см Ближайшая геологическая выработкаглубина _____________________ м ________________________________ №способ проходки _______________ пройдено «____» ________ 199____г.Абсолютные отметки: Расстояние выработки от сваи _______ мголовы сваи после погружения __ м Краткая характеристика инженерно-головы сваи перед испытанием __ м геокриологического разреза в местенижнего конца сваи ____________ м расположения сваи _________________забоя лидерной скважины __________ м Поверхности грунта у сваи __________ м Верхней границы вечномерзлых Время погружения сваи _________ минСостояние головы сваи после Продолжительность вмерзания сваипогружения (забивки) ________________ СутГлубина погружения сваи Тип приборов для измерения:общая ________________________ м перемещения сваи __________________ниже максимального сезонного Промерзания-оттаивания ___________ м температура грунта _________________ниже верхней границы вечномерзлых Грунтов __________________________ м ниже забоя скважины ______________ м Схема испытательной установки и расположения приборов для измерения перемещений сваи и температуры грунта, а также расположения ближайших инженерно-геологических выработок

(последующие страницы журнала)

Объект_________________ Испытание № ___________________ Стр. ___________

Время, ч, мин

Интервал времени между отсчетами D Т , мин

Отсчеты по приборам, мм

S 1 + S 2 + ... + S n , мм

Перемещение мм

Приращение перемещений D S , мм

Сумма перемещений S S , мм

Суммарное время S Т , мин

Примечание

первому S 1

второму S 2

...

S n

n * - число приборов

	Температура грунта, ° С, на глубине h (h ¢ ), м
					в вечномерзлом грунте
	h 1	h 2	...	h n	h 1	h 2	...	h n

(последняя страница журнала)

Площадь плунжера __________________ см 2 Цена деления манометра __________ МПа (атм) Номер ступени нагрузки Ступень нагрузки, кН (тс) Показания манометра, кН (тс) Температура вечномерзлого грунта, ° С на отметке низа сваи средняя по длине сваи ... ... ... ... m m - число ступеней нагрузки В журнале пронумеровано _____ стр., заполнено _______ стр. Начальник полевого подразделения _______________________________ (подпись)(Ф.И.О.) Наблюдатели_______________________________ (подпись)(Ф.И.О.) ____________________________

ПРИЛОЖЕНИЕ Р

Время, ч, мин

Интервал времени между отсчетами D Т , мин

, кН (тс)

Осадка сваи по приборам, мм

Снижение нагрузки при релаксации, D Р , кН (тс)

Приращение осадки при релаксации, D S , мм

Примечание

первому S 1

второму S 2

Среднее значение

	Температура грунта, ° С, на глубине h (h ¢ )
	в слое сезонного промерзания-оттаивания				в вечномерзлом грунте
	h 1	h 2	...	h n	h 1	h 2	...	h n (на глубине расположения нижнего конца сваи)

Графикизменения осадки сваи S во времени Т (по ступеням нагружения)

D v во времени Т (по ступеням нагружения)

ПРИЛОЖЕНИЕ У

Графикизменения осадки сваи S во времени Т по ступеням нагружения)

Графикизменения выхода сваи из грунта D v во времени Т (по ступеням нагружения)

ПРИЛОЖЕНИЕ Ф

При контрольных испытаниях сваи пристроительстве - нагрузке, определяемой по формуле

где F н - предельная нагрузка при испытаниях, определяемая как наибольшая нагрузка насваю, при которой не начинает развиваться осадка с увеличивающейся скоростью всоответствии с ;

k t -коэффициент, учитывающий кратковременность испытаний, принимаемый равным 0,65;

При ускоренном испытании сдинамометрическим загружением - по указаниям приложения .

Ключевыеслова: грунты талые и вечномерзлые, полевые испытания, контрольные испытания

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Грунты

Методы полевых испытаний сваями

Sоils. Fiеld tеs t mе thоds bу рilеs

Дата введения 1996-01-01

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий стандарт распространяется на талые и вечномерзлые (используемые по принципу I) дисперсные грунты и устанавливает методы их полевых испытаний сваями (натурными, эталонными, сваями-зондами), проводимых при инженерных изысканиях для строительства, а также на контрольные испытания свай при строительстве.

Стандарт не распространяется на набухающие и засоленные грунты при необходимости их исследования с замачиванием, на грунты, содержащие крупнообломочные включения более 40 % по массе при испытании их эталонными сваями и сваями-зондами, кроме случаев их залегания под нижними концами этих свай, а также на испытания, имитирующие сейсмические и динамические воздействия.

2. НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

5.2. В комплект оборудования для полевых испытаний грунтов эталонной сваей и сваей-зондом, кроме того, должны входить:

Эталонная свая или свая-зонд;

Механизм для забивки эталонной сваи или сваи-зонда в грунт, используемый также для испытания динамической нагрузкой;

Устройство для извлечения эталонной сваи или сваи-зонда из грунта после проведения испытаний.

5.3. Схемы конструкций и размеры эталонной сваи и сваи-зонда приведены в приложении . Эталонная свая и свая-зонд состоят из отдельных звеньев цельнотянутых металлических труб длиной не менее 1 м. Общая длина эталонной сваи - до 12 м, сваи-зонда - до 16 м. На звенья эталонной сваи и сваи-зонда наносят деления через 10 см для отсчета глубины погружения сваи.

5.4. Для полевых испытаний грунтов динамическими нагрузками с помощью натурных свай применяют то же оборудование, что было использовано для забивки сваи.

5.5. Все конструкции установок, применяемых для испытаний, должны быть рассчитаны на нагрузку, превышающую на 20 % наибольшую нагрузку, предусмотренную программой испытаний.

5.6. Устройство для нагружения свай должно обеспечивать соосную и центральную передачу нагрузок на сваю, возможность передачи нагрузок ступенями, постоянство давления на каждой ступени нагружения.

5.7. При применении установок, в которых упором для домкрата служит грузовая платформа, масса каждого элемента груза, а также масса платформы должны быть определены заранее и помечены несмываемой краской.

5.8. Для исключения возможности передачи нагрузки на испытываемую сваю до установки измерительных приборов грузовая платформа должна быть смонтирована на специальных опорах.

5.9. Глубина погружения анкерных свай не должна превышать глубины погружения испытываемой сваи.

5.10. Расстояние от оси испытываемой натурной сваи до анкерной сваи или до ближайшей опоры грузовой платформы, а также до опор реперной установки должно быть не менее 5 наибольших размеров поперечного сечения сваи (диаметром до 800 мм), но не менее 2 м. При контрольных испытаниях свай это расстояние должно быть не менее 3d , но не менее 1,5 м. Для эталонной сваи или сваи-зонда расстояние должно быть не менее 1 м.

Для свай диаметром более 800 мм, а также для винтовых свай расстояние между испытываемой и анкерной сваями в свету допускается уменьшать до 2d .

5.11. Наибольший прогиб инвентарной конструкции, служащей упором для домкрата, должен быть не более 0,004 ее расчетного пролета.

5.12. Механизм для забивки эталонной сваи или сваи-зонда в грунт должен иметь молот массой 400 кг и обеспечивать постоянную высоту его падения 150 см.

5.13. Приборы для измерения деформации (перемещений) свай (индикаторы, прогибомеры, приборы для автоматической записи деформаций и т.п.) должны обеспечивать погрешность измерений не более 0,1 мм. Количество приборов, устанавливаемых симметрично на равных (не более чем 2 м) расстояниях от испытываемой сваи, должно быть не менее двух.

Перемещение сваи определяют как среднее арифметическое значение показаний всех приборов.

5.14. При использовании прогибомеров применяют стальную проволоку диаметром 0,3 мм. Перед началом испытаний проволока должна быть подвергнута предварительному растяжению в течение 2 сут грузом 4 кгс. Во время испытаний груз на проволоке должен составлять 1 - 1,5 кгс.

5.15. Пределы измерений и цену деления манометров и динамометров, используемых для определения нагрузки на сваю в процессе испытаний, выбирают в зависимости от наибольшей нагрузки на сваю, предусмотренной программой испытаний, с запасом не менее 20 %.

5.16. Все приборы, используемые для измерения перемещений свай и нагрузок, должны быть протарированы и периодически проверяться согласно паспортным данным. Перед их отправкой на место испытаний проводят внеочередную поверку.

5.17. При испытании вечномерзлых грунтов измерение температуры грунта проводят в соответствии с ГОСТ 25358 .

Термометрические трубки располагают на боковой поверхности буроопускных, опускных и буронабивных свай, а термометрические скважины - за пределами забивных, бурозабивных и бурообсадных свай, но не далее 1 м от их боковой поверхности. Глубина погружения в грунт термометрических устройств должна быть не менее глубины погружения испытываемых свай.

6. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЯМ

6.1. Сваи, предназначенные для испытаний, должны соответствовать стандартам на сваи или техническим условиям.

6.2. Погружение или устройство испытываемых свай должно быть выполнено в соответствии с программой испытаний.

6.3. Свая, предназначенная для испытания динамической нагрузкой, после ее погружения не должна иметь продольных и поперечных трещин с раскрытием более 0,2 мм, а также сколов в голове сваи, уменьшающих поперечное сечение сваи более чем на 15 %.

6.4. Свая с разрушенной головой, предназначенная для испытания статической вдавливающей нагрузкой, должна быть обрублена на участке разрушения, а торцевая поверхность обрубленного ствола сваи должна быть выровнена с образованием плоскости, имеющей отклонение не более 1 / 100 от проектного положения и сколы глубиной не более 2 см.

6.5. Перед испытанием статической выдергивающей нагрузкой сваю подготавливают в соответствии с намечаемым способом передачи нагрузки: через предварительно обнаженную продольную арматуру на длине до 15 см, боковое трение или другим способом.

6.6. Эталонную сваю или сваю-зонд перед погружением в грунт проверяют на прямолинейность и степень износа стыков путем сборки ее звеньев в секции длиной 6 м. При этом отклонения от прямой линии в любой плоскости не должны превышать 10 мм на 6 м длины проверяемой секции сваи.

6.7. При проведении испытаний в зимних условиях (кроме случаев, когда испытание динамической нагрузкой проводят для определения возможности погружения сваи в этих условиях) грунт в месте испытания оттаивают на всю глубину его промерзания в зоне 1,0 м от грани сваи (при испытании горизонтальной нагрузкой - в зоне не менее 2 м). Грунт поддерживают в талом состоянии до окончания испытаний.

6.8. Устройство свай, предназначенных для испытаний в просадочных грунтах, производят при природной влажности грунта.

6.9. Замачивание основания свай в просадочных грунтах следует начинать перед испытанием свай и продолжать вплоть до его окончания.

6.10. Замачивание грунта следует производить через специальные траншеи, устраиваемые по периметру испытываемых свай на расстоянии 1 м от их боковой поверхности (приложение ). Ширина траншеи должна быть не менее 0,5 м, глубина - от 1,1 до 1,5 м.

При длине свай более 6 м со дна траншеи для ускорения замачивания грунта следует бурить дренажные скважины в количестве не менее трех с расположением их на равных расстояниях от оси сваи. Диаметр скважин принимают не менее 20 см, длину - 0,8l , где l - глубина погружения сваи. Скважины и траншеи сразу после их проходки следует засыпать гравием или щебнем. Во время замачивания грунта и в процессе испытания в траншее следует поддерживать постоянный уровень воды, слой которой должен быть не менее высоты засыпки.

6.11. Расход воды на замачивание грунта основания сваи до начала ее испытания должен быть не менее 20 м 3 на каждый метр длины сваи. Время, затрачиваемое на замачивание грунта, устанавливается первоначально ориентировочно из расчета не менее суток на каждый метр глубины погружения сваи и окончательно устанавливается на основании результатов определения степени влажности образцов грунта, отобранных при контрольном бурении скважины на расстоянии 1 м от боковой поверхности сваи. Контрольное бурение скважины должно быть выполнено непосредственно перед началом испытания. Грунт считается замоченным при степени влажности S r ³ 0,8.

6.12. При проведении испытаний просадочных грунтов с замачиванием в зимних условиях грунт в пределах, ограниченных траншеей, в которой располагаются сваи, перед началом замачивания надлежит оттаивать на полную глубину его промерзания и сохранять в оттаянном состоянии до конца испытаний.

6.13. При испытаниях вечномерзлых грунтов должно быть исключено смерзание сваи с грунтом слоя сезонного промерзания - оттаивания грунта, для чего следует выполнить специальные мероприятия (проходка шурфа или бурение скважины размерами, большими максимального размера поперечного сечения сваи, с полным заполнением зазоров теплоизоляционным материалом и т.д.) до начала сезонного промерзания грунта.

6.14. После погружения буроопускных, опускных и буронабивных свай в вечномерзлых грунтах не реже одного раза в неделю проводят измерение температуры грунта основания по всей длине термометрического устройства с интервалом не более 1 м, в том числе обязательно на глубине расположения конца сваи.

7. ИСПЫТАНИЯ ТАЛЫХ ГРУНТОВ ДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЗКОЙ

7.1. Испытания талых грунтов динамической (ударной или вибрационной) нагрузкой проводят забивными сваями для проверки возможности погружения свай на намечаемую глубину, для оценки несущей способности сваи, определяемой по значению отказа, а также для относительной оценки однородностей грунтов по их сопротивлению погружению.

За отказ сваи принимают среднюю глубину погружения от одного удара молотом или глубину погружения от работы вибропогружателя за 1 мин, выраженные в сантиметрах.

Приборы для измерения отказов должны обеспечивать погрешность измерения не более 1 мм. При наличии соответствующих приборов раздельно фиксируют остаточную и упругую части отказа.

Испытания грунтов динамической нагрузкой для определения несущей способности свай в просадочных грунтах с природной влажностью не проводят.

7.2 . Проведение испытания

7.2.1. Забивку и добивку испытываемой сваи производят таким же оборудованием, какое будет использовано для погружения свай в составе фундамента.

7.2.2. Испытание сваи динамической нагрузкой должно включать:

При забивке сваи - подсчеты количества ударов молота на каждый метр погружения и общего количества ударов, а на последнем метре - на каждые 10 см погружения;

При вибропогружении сваи - подсчеты времени на каждый метр погружения, а на последнем метре - времени на каждые 10 см погружения;

Определение отказов сваи при забивке после «отдыха», т.е. после перерыва между окончанием забивки и началом добивки.

7.3 . Обработка результатов

Результаты испытаний оформляют в виде графиков изменения отказов по глубине и зависимости общего количества ударов от глубины забивки сваи (приложение ).

Масштаб графиков принимают:

По вертикали – 1 см, равный 1 м глубины забивки сваи;

По горизонтали - 1 см, равный 1 см отказа сваи, 50 ударам молота при забивке; 1 мин при вибропогружении.

8. ИСПЫТАНИЯ ТАЛЫХ ГРУНТОВ СТАТИЧЕСКИМИ ВДАВЛИВАЮЩИМИ, ВЫДЕРГИВАЮЩИМИ И ГОРИЗОНТАЛЬНЫМИ НАГРУЗКАМИ

8.1. Испытания грунтов забивной сваей следует начинать после ее «отдыха» согласно . Для свай, погруженных другими способами, начало испытаний определяется программой испытаний, но не ранее, чем через 1 сут после их погружения.

При испытаниях набивными (буронабивными) сваями начало испытаний назначают не ранее достижения бетоном свай 80 % проектной прочности.

8.2.1. Нагружение испытываемой сваи (натурной, эталонной или сваи-зонда) производят равномерно, без ударов, ступенями нагрузки, значение которых устанавливается программой испытаний, но принимается не более 1 / 10 заданной в программе наибольшей нагрузки на сваю. При заглублении нижних концов натурных свай в крупнообломочные грунты, гравелистые и плотные пески, а также глинистые грунты твердой консистенции допускается первые три ступени нагрузки принимать равными 1 / 5 наибольшей нагрузки.

8.2.2. На каждой ступени нагружения натурной сваи снимают отсчеты по всем приборам для измерения деформаций в следующей последовательности: нулевой отсчет - перед нагружением сваи, первый отсчет - сразу после приложения нагрузки, затем последовательно четыре отсчета с интервалом 30 мин и далее через каждый час до условной стабилизации деформации (затухания перемещения).

При испытании грунтов эталонной сваей или сваей-зондом отсчеты на каждой ступени нагружения снимают в следующей последовательности: первый отсчет - сразу после приложения нагрузки, затем два отсчета с интервалом 15 мин и далее с интервалом 30 мин до условной стабилизации деформации.

Расхождения в показаниях приборов не должны превышать:

50 % - при осадках менее 1 мм;

30 % - при осадках от 1 до 5 мм;

20 % - при осадках более 5 мм.

8.2.3. За критерий условной стабилизации деформации при испытании натурной сваей принимают скорость осадки сваи на данной ступени нагружения, не превышающую 0,1 мм за последние:

60 мин наблюдений, если под нижним концом сваи залегают песчаные грунты или глинистые грунты от твердой до тугопластичной консистенции;

2 ч наблюдений, если под нижним концом сваи залегают глинистые грунты от мягкопластичной до текучей консистенции.

При испытании свай опор мостов за этот критерий принимают скорость осадки, не превышающую 0,1 мм за последние:

30 мин наблюдений - при опирании сваи на крупнообломочные, песчаные грунты и глинистые грунты твердой консистенции;

60 мин наблюдений - при опирании сваи на глинистые грунты от полутвердой до тугопластичной консистенции.

За критерий условной стабилизации деформации при испытании эталонной сваей или сваей-зондом принимают скорость осадки сваи на данной ступени нагружения, не превышающую 0,1 мм за последние:

15 мин наблюдений, если под нижним концом сваи залегают песчаные и глинистые грунты твердой консистенции;

30 мин наблюдений, если под нижним концом сваи залегают глинистые грунты от полутвердой до тугопластичной консистенции;

60 мин наблюдений, если под нижним концом сваи залегают глинистые грунты от мягкопластичной до текучей консистенции.

8.3. Проведение ускоренного испытания талых грунтов статической вдавливающей нагрузкой при инженерных изысканиях для строительства

При инженерных изысканиях для строительства допускается проведение ускоренного испытания грунтов статической вдавливающей нагрузкой натурной или эталонной сваей методом релаксации напряжений, обеспечивающим получение графиков зависимости осадки свай от нагрузки, идентичных графикам, получаемым методом, регламентируемым .

8.4. Проведение ускоренного контрольного испытания забивной сваи статической вдавливающей нагрузкой

Нагружение забивной сваи при контрольных испытаниях свай при строительстве допускается производить ступенями, равными 1 / 8 наибольшей нагрузки на сваю, с выдержкой каждой ступени 1 ч. Разгрузку сваи производят за 4 ступени с выдержкой каждой ступени 10 мин.

Наибольшую нагрузку принимают равной полуторному значению расчетной нагрузки на сваю, указанной в проекте свайного фундамента. Осадка сваи при достижении наибольшей нагрузки не должна превышать осадки сваи, предусмотренной в проекте.

8.5. Проведение испытания талых грунтов статической выдергивающей нагрузкой

8.5.1. Для испытания статической выдергивающей нагрузкой не применяют бетонные и составные сваи, железобетонные предварительно напряженные сваи без поперечного армирования, набивные (буронабивные) сваи с уширенной пятой и винтовые сваи.

Допускается использовать сваи, с помощью которых проводилось испытание грунтов статической вдавливающей нагрузкой. При этом продолжительность «отдыха» сваи после предыдущих испытаний принимают по указаниям .

8.5.2. Глубину погружения сваи при испытании, проводимом с целью определения сил негативного трения в просадочных грунтах, принимают равной расстоянию от поверхности грунта до глубины, где просадка грунта от собственного веса при замачивании равна предельно допустимой осадке для проектируемого здания или сооружения.

8.5.3. Нагружение сваи статической выдергивающей нагрузкой и снятие отсчетов по приборам производят в соответствии с требованиями и для натурной сваи.

8.5.4. За критерий условной стабилизации деформации принимают скорость выхода сваи из грунта на каждой ступени приложения выдергивающей нагрузки не более 0,1 мм за последние 2 ч наблюдений - для свай фундаментов зданий и сооружений (кроме мостов), а для свай фундаментов опор мостов - не более 0,1 мм за последний час наблюдений.

8.5.5. Нагрузка при испытании грунтов выдергивающей нагрузкой при инженерных испытаниях для строительства должна быть доведена до значения, вызывающего выход сваи из грунта не менее 25 мм.

8.5.6. Нагрузка при контрольном испытании сваи выдергивающей нагрузкой при строительстве не должна превышать расчетную выдергивающую нагрузку на сваю, указанную в проекте свайного фундамента.

8.5.7. В процессе испытания ведут журнал, форма которого приведена в приложении .

8.6. Проведение испытания талых грунтов статической горизонтальной нагрузкой

8.6.1. Приборы для измерения горизонтальных перемещений испытываемой сваи устанавливают в плоскостях, параллельных плоскости действия силы, не менее двух: на уровне поверхности грунта (в акваториях - поверхности воды) и на уровне приложения горизонтальной нагрузки.

8.6.2. Нагружение сваи статической горизонтальной нагрузкой и снятие отсчетов по приборам производят в соответствии с требованиями и для натурной сваи.

8.6.3. За критерий условной стабилизации деформации принимают скорость горизонтального перемещения сваи на каждой ступени приложения горизонтальной нагрузки, не превышающую 0,1 мм за последние 2 ч наблюдений по приборам, расположенным на уровне приложения горизонтальной нагрузки.

Испытание без условной стабилизации деформации допускается в тех случаях, когда горизонтальные нагрузки, предусмотренные проектом, относятся к кратковременным. При этом продолжительность каждой ступени нагружения принимают не менее 5 мин.

8.6.4. Нагрузка при испытании грунтов горизонтальной нагрузкой при инженерных изысканиях для строительства должна быть доведена до значения, вызывающего горизонтальное перемещение сваи не менее 40 мм на уровне приложения нагрузки, назначенном программой испытаний.

8.6.5. Нагрузка при контрольном испытании сваи горизонтальной нагрузкой при строительстве не должна превышать расчетную горизонтальную нагрузку на сваю, указанную в проекте свайного фундамента.

8.6.6. В процессе испытания ведут журнал, форма которого приведена в приложении .

8.7. Обработка результатов

8.7.1. Результаты испытания грунтов сваей оформляют в виде графиков зависимости деформации (осадки, выхода, горизонтального перемещения) сваи или отдельных ее элементов (нижнего конца и ствола для эталонной сваи типов II и III) от нагрузки и измерения деформации во времени по ступеням нагружения (приложения , и ).

Допускается использовать результаты испытания грунтов эталонной сваей типа III также для построения графика зависимости осадки натурной забивной сваи от нагрузки (приложение ).

8.7.2. Масштаб графиков при испытании натурной сваей статической вдавливающей нагрузкой принимают:

Для эталонной сваи или сваи-зонда:

По вертикали - 1 см, равный 1 мм осадки сваи;

По горизонтали - 1 см, равный 25 кН (2,5 тс) нагрузки и 30 мин выдержки нагрузки.

Для эталонной сваи или сваи-зонда при изменении масштаба графиков (4.9) в пределах одного объекта должен соблюдаться один и тот же масштаб.

8.7.3. Масштаб графиков при испытании статической выдергивающей нагрузкой принимают:

По вертикали - 1 см, равный 1 мм выхода сваи;

По горизонтали - 1 см, равный 50 кН (5 тс) нагрузки; 1 мм, равный 10 мин выдержки нагрузки.

8.7.4. Масштаб графиков при испытании статической горизонтальной нагрузкой принимают:

По вертикали - 1 см, равный 5 кН (0,5 тс) нагрузки; 1 мм, равный 10 мин выдержки нагрузки;

По горизонтали - 1 см, равный 1 мм горизонтального перемещения сваи.

8.7.5. Частные значения предельного сопротивления сваи по грунту по результатам полевых испытаний талых грунтов сваями определяют по указаниям СНиП 2.02.03 .

9. ИСПЫТАНИЯ ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ СТАТИЧЕСКИМИ ВДАВЛИВАЮЩИМИ И ВЫДЕРГИВАЮЩИМИ НАГРУЗКАМИ

9.1. Испытания вечномерзлых грунтов следует начинать только после полного вмерзания испытываемой сваи в грунт. При этом средняя по длине ее боковой поверхности температура не должна быть выше температуры окружающего грунта или температуры, предусмотренной программой испытаний.

При испытаниях бурозабивными и забивными сваями начало испытаний назначают не ранее чем через неделю после их забивки, буронабивными - не ранее достижения бетоном свай 80 % проектной прочности.

9.2. Не допускается проводить испытания статической выдергивающей нагрузкой сваями, входящими в состав свайного фундамента.

9.3. Проведение испытаний вечномерзлых грунтов статистической вдавливающей и выдергивающей нагрузками при инженерных изысканиях для строительства

9.3.1. Испытания проводят преимущественно в период максимальных отрицательных температур вечномерзлого грунта.

9.3.4. Каждую ступень нагружения выдерживают до условной стабилизации деформации (осадки, выхода) сваи, но не менее 24 ч.

За критерий условной стабилизации деформации принимают скорость осадки (выхода) сваи на данной ступени нагружения, не превышающую 0,2 мм за последние 24 ч наблюдений.

9.3.5. Нагрузка должна быть доведена до значения, при котором на данной ступени нагружения не происходит условной стабилизации деформации. Испытание на этой ступени нагружения заканчивают после достижения значения осадки (выхода), не менее чем в три раза превышающего значение осадки (выхода) на предыдущей ступени при общей осадке не менее 25 мм или выходе не менее 10 мм.

Если нагрузка доведена до наибольшего значения, заданного программой испытаний, и при этом осадка (выход) больше 0,2 мм/сут, то испытания допускается заканчивать.

9.3.6. Разгрузку сваи после окончания испытания производят ступенями, равными удвоенным значениям ступеней нагрузки. Продолжительность ступени разгрузки принимают не менее 15 мин.

9.3.7. В случае непредвиденного перерыва в испытании производят полную разгрузку сваи ступенями согласно . После полной разгрузки обязательно проводят измерения упругих перемещений через каждые 15 мин и заканчивают при приращении перемещения, равном 0,01 мм. После перерыва испытание должно быть продолжено, начиная с нагрузки, при которой произошел перерыв в испытании.

9.3.8. В процессе испытания ведут журнал, форма которого приведена в приложении .

9.4. Проведение контрольного испытания сваи в вечномерзлых грунтах при строительстве

9.4.1. Нагружение испытываемой сваи производят ступенями нагрузки, значение которых принимают по указаниям , продолжительностью каждая 24 ч.

9.4.2. На каждой ступени нагружения снимают отсчеты по приборам для измерения деформаций в последовательности, установленной для первых 24 ч от начала ступени.

9.4.3. Нагрузка должна быть доведена до значения, при котором осадка (выход) сваи развивается с увеличивающейся скоростью. При этом нагрузка не должна превышать наибольшую нагрузку на сваю, предусмотренную программой испытаний.

9.4.4. В процессе испытания ведут журнал, форма которого приведена в приложении .

9.5. Проведение ускоренного испытания вечномерзлых грунтов статической вдавливающей нагрузкой

Испытание при инженерных изысканиях для строительства, а также контрольное испытание сваи при строительстве статической вдавливающей нагрузкой допускается проводить ускоренным методом с динамометрическим загружением.

9.6. Обработка результатов

9.6.1. Результаты испытания грунтов оформляют в виде:

Инженерно-геокриологического разреза с графиками распределения суммарной влажности (льдистости) и температуры по глубине грунта (приложение ). График используют для установления возможности и целесообразности применения забивных и бурозабивных свай;

Графиков зависимости деформации (осадки, выхода) сваи от нагрузки (приложения и );

Графиков изменения деформации во времени по ступеням нагружения (приложения и ).

9.6.2. Масштаб графиков принимают:

По вертикали - 1 см, равный 1 м глубины инженерно-геокриологического разреза, 1 м глубины погружения сваи или 1 мм перемещения (осадки, выхода) сваи;

По горизонтали - 1 см, равный 0,2 долей единицы влажности (льдистости) и 1 °С температуры грунта - для инженерно-геокриологического разреза; 100 кН (10 тс) нагрузки или 5 ч выдержки нагрузки.

9.6.3. Частные значения предельно длительного сопротивления сваи по результатам полевых испытаний вечномерзлых грунтов сваями определяют по указаниям приложения .

ПРИЛОЖЕНИЕ А

3 За критерий условной стабилизации нагрузки принимают ее конечное значение за последний интервал измерения, при котором была достигнута предусмотренная программой испытаний скорость снижения нагрузки.

Скорость снижения нагрузки определяют на основе данных о грунтах испытываемого вида или сопоставительных испытаний грунтов по указаниям и рекомендуемым методом. При этом количество сопоставительных испытаний для грунтов испытываемого вида должно быть не менее двух.

4 Испытания проводят до достижения общей осадки сваи не менее 40 мм для натурной сваи и 20 мм для эталонной сваи или до нагрузки, предусмотренной программой испытаний.

5 Разгрузку сваи производят после достижения наибольшей осадки (п. ) ступенями, равными 1 / 5 нагрузки при достижении наибольшей осадки с выдержкой не менее 5 мин.

Отсчеты по приборам для измерения деформаций снимают сразу после каждой ступени разгрузки и через 5 мин наблюдений.

6 В процессе испытания ведут журнал по форме, приведенной в приложении . Форма последующих страниц журнала приведена в настоящем приложении.

7 Результаты испытаний грунтов оформляют в виде графиков зависимости осадки сваи от нагрузки и изменения нагрузки во времени по ступеням осадки.

При этом для построения графика S - f (Р ) используют стабилизированные значения нагрузки и соответствующие им значения осадки (рис. и ).

8 Частное значение предельного сопротивления сваи по результатам полевого испытания талых грунтов методом релаксации напряжений определяют по указаниям разд. 5 СНиП 2.02.03 .

Объект _________________ Испытание № __________________ Стр. ______

Дата

Время, ч, мин

D Т , мин

Задаваемая ступень деформирования (осадки), мм

Отсчеты по приборам, мм

Перемещение

Приращение перемещений D S , мм

Суммарное время S Т , мин

Примечание

Первому S 1

Второму S 2

...

S n

мм

Текущее значение

Разность нагрузки за интервал отсчета

Скорость падения за интервал измерения

* n - число приборов

Рисунок 1 - График зависимости осадки сваи S от нагрузки Р

Рисунок 2 - График релаксации нагрузки за время испытания

ПРИЛОЖЕНИЕ К

Значение коэффициента условий работы при достигнутом удельном сопротивлении грунтов под концом эталонной сваи R s , МПа

£ 1

³ 10

£ 0,005

0,78

0,58

0,38

0,28

0,18

0,17

0,17

0,16

0,16

0,15

0,010

1,00

0,75

0,57

0,45

0,35

0,27

0,20

0,18

0,18

0,17

0,015

1,30

0,95

0,75

0,62

0,50

0,44

0,38

0,32

0,30

0,28

0,020

1,60

1,17

0,95

0,78

0,68

0,60

0,55

0,45

0,38

0,36

0,040

1,75

1,35

1,10

0,95

0,80

0,72

0,65

0,62

0,59

0,57

³ 0,080

1,95

1,50

1,22

1,08

0,90

0,80

0,75

0,70

0,65

0,62

Таблица 2

	Значение коэффициента условий работы при удельном сопротивлении грунтов на боковой поверхности f s , кПа
	£ 20	40	60	80	100	120	³ 140
Песчаные	2,16	1,38	1,12	1,00	0,92	0,87	0,83
Глинистые	1,45	0,97	0,79	0,70	0,65	0,62	0,59

Частное значение предельного сопротивления натурной забивной сваи по результатам полевого испытания талых грунтов эталонной сваей типа III определяют с помощью построенного графика по указаниям разд. 5 СНиП 2.02.03 .

ПРИЛОЖЕНИЕ П

Организация _________________Пункт __________________ Объект _________________ Сооружение _____________ ЖУРНАЛ полевого испытания вечномерзлых грунтов статическими вдавливающими и выдергивающими нагрузками Дата испытания: начало «___» ___________ 199 ___ г. окончание «___» ___________ 199 ___ г. Свая № ___________________________Дата погружения сваи Вид сваи __________________________«____» __________________ 199 ____ г. Материал сваи _____________________Способ погружения или Дата изготовления сваи _____________устройства ________________________ Сечение (диаметр) сваи на верхнемОборудование, применявшееся для и нижнем концах ________________ смбурения скважин и погружения Длина сваи (без острия) ___________ м(устройства) сваи __________________ Длина острия _________ м__________________________________ Масса сваи ___________ т__________________________________ Способ исключения сезонного смерзанияЛидерная скважина: грунта со своей ____________________диаметр ____________________ см Ближайшая геологическая выработкаглубина _____________________ м ________________________________ №способ проходки _______________ пройдено «____» ________ 199____г.Абсолютные отметки: Расстояние выработки от сваи _______ мголовы сваи после погружения __ м Краткая характеристика инженерно-головы сваи перед испытанием __ м геокриологического разреза в местенижнего конца сваи ____________ м расположения сваи _________________забоя лидерной скважины __________ м Поверхности грунта у сваи __________ м Верхней границы вечномерзлых Время погружения сваи _________ минСостояние головы сваи после Продолжительность вмерзания сваипогружения (забивки) ________________ СутГлубина погружения сваи Тип приборов для измерения:общая ________________________ м перемещения сваи __________________ниже максимального сезонного Промерзания-оттаивания ___________ м температура грунта _________________ниже верхней границы вечномерзлых Грунтов __________________________ м ниже забоя скважины ______________ м Схема испытательной установки и расположения приборов для измерения перемещений сваи и температуры грунта, а также расположения ближайших инженерно-геологических выработок

(последующие страницы журнала)

Объект _________________ Испытание № ___________________ Стр. ___________

Дата

Время, ч, мин

Интервал времени между отсчетами D Т , мин

Отсчеты по приборам, мм

S 1 + S 2 + ... + S n , мм

Перемещение мм

Приращение перемещений D S , мм

Сумма перемещений S S , мм

Суммарное время S Т , мин

Примечание

первому S 1

второму S 2

...

S n

n * - число приборов

Дата измерения	Температура грунта, ° С, на глубине h (h ¢ ), м
	в слое сезонного промерзания-оттаивания				в вечномерзлом грунте
	h 1	h 2	...	h n	h 1	h 2	...	h n (на глубине расположения нижнего конца сваи)

(последняя страница журнала)

Домкрат № ____ на ___ кН (тс)Манометр № ___ на _____ МПа (атм) Площадь плунжера __________________ см 2 Цена деления манометра __________ МПа (атм) Номер ступени нагрузки Ступень нагрузки, кН (тс) Показания манометра, кН (тс) Температура вечномерзлого грунта, ° С на отметке низа сваи средняя по длине сваи ... ... ... ... m m - число ступеней нагрузки В журнале пронумеровано _____ стр., заполнено _______ стр. Начальник полевого подразделения _______________________________ (подпись)(Ф.И.О.) Наблюдатели_______________________________ (подпись)(Ф.И.О.) ____________________________

ПРИЛОЖЕНИЕ Р

При контрольных испытаниях сваи при строительстве - нагрузке, определяемой по формуле

где F н - предельная нагрузка при испытаниях, определяемая как наибольшая нагрузка на сваю, при которой не начинает развиваться осадка с увеличивающейся скоростью в соответствии с ;

k t - коэффициент, учитывающий кратковременность испытаний, принимаемый равным 0,65;

При ускоренном испытании с динамометрическим загружением - по указаниям приложения .

Ключевые слова: грунты талые и вечномерзлые, полевые испытания, контрольные испытания



Еще задолго до начала строительства капитального сооружения производится целый комплекс мероприятий, обеспечивающих правильный выбор и дальнейшие расчеты конструктивных элементов, в частности, фундаментов. Испытание свай выполняется на этапе инженерных изысканий и контрольных проверок в период строительства. В процессе работ определяется несущая способность и возможные деформации, после чего данные сверяются с расчетными показателями, указанными в проектной документации. При необходимости, производится корректировка типа и габаритов свай, а также технологии их заглубления.

Общие положения

Полевые испытания свай проводятся до начала их массовой установки. Основным документом, регламентирующим порядок работы, является ГОСТ 5686-2012. На него ссылаются СНиП и СП, определяющие правильность расчетов и устройства свайных фундаментов.

Следует отметить, что данный государственный стандарт не охватывает грунтовые породы:

• крупнообломочные, в составе которых содержится объемных включений более 40%;
• набухающие либо засоленные, в случае требования их замачивания для проведения испытаний.

Рассматриваемый ГОСТ не имеет ничего общего с исследованиями, проводимыми в целях определения выносливости свай при возникновении сейсмических или нетипичных динамических нагрузок, появляющихся в процессе эксплуатации объекта.

Испытание грунта производится сваями:

• натурными, не отличающимися от обычных по размеру, материалу и конструкции;
• эталонными, представляющими собой составную оболочку из металла d=114мм, заглубляемую методом забивания;
• зондами – в виде металлических свай d=127мм с заостренными наконечниками и муфтами трения.

Соответствующие СНиП и ГОСТ допускают динамические и статические варианты испытания грунтов сваями. В процессе проверки определяется неоднородность погружения свай, а также зависимость их подвижек от временных факторов и нагрузок. Площадки и число точек испытаний определяется проектом, учитывающим наиболее характерные места застраиваемой территории.

Техническим заданием на проведение испытательных работ является специально составленная программа полевых испытаний.

Особенности динамических испытаний

Под динамическими нагрузками понимают воздействие ударов или вибраций на забивную сваю. Такой метод дешевле и проще статического варианта испытания, но он не подходит для винтовых и буронабивных свай.

Следует отметить, что динамические испытания свай выполняют после их заглубления и «отдыха», продолжительность которого находится в зависимости от грунтовых условий и назначается программой полевых испытаний. При забивке, согласно СНиП, должно применяться то оборудование, которое предполагается использовать в основных работах. Исследования определяют показатели:

• несущей способности – по отказу, принимаемому усреднено с учетом значений погружения сваи после одного удара или минутной вибрации;
• однородности грунтовых слоев – по сопротивляемости заглублению;
• возможности погружения на проектную глубину.

Итоги заносят в акт испытания свай динамической нагрузкой, а для установления стоимости работ составляется смета.

Особенности статических испытаний

Проверка производится с использованием вдавливающих или выдергивающих нагрузок, а также горизонтальных усилий. Как указано в СНиП, испытания забивных свай могут выполняться только после их «отдыха», а буронабивных или инъекционных – не ранее приобретения бетоном 80-процентной прочности.

В случае испытания свайной конструкции вдавливающими усилиями, воздействие на нее выполняют равномерно и безударно, но ступенчато. Данное условие касается как нагрузки, так разгрузки сваи. Все результаты фиксируются в соответствующем журнале.

Для контрольных испытаний забивных и буронабивных свай применяют принцип волновой теории удара, заключающийся в нанесении резкого мощного толчка подвесным молотом в направлении вертикальной оси, что способствует определению сопротивления грунта и моделированию осадки фундаментного ствола.

Статические испытания свай на выдергивающую нагрузку не используют для бетонных, винтовых, буронабивных, составных и уширенных книзу свай. Горизонтальные усилия прилагают как минимум в двух точках, фиксируя возможные отклонения свайного столба. Нагрузки в этом случае принимают не по таблицам СНиП, а по указанным в проектной документации расчетным показателям.

Что входит в программу полевых испытаний

На основании определенного перечня документации, различных характеристик и требований составляется программа испытания грунтов сваями. ГОСТ указывает, что на этапе инженерных изысканий должны учитываться:

• результаты аналогичных исследований, проводившихся ранее для близрасположенных зданий;
• прогноз возможного изменения гидрогеологических условий;
• конструктивные особенности проектируемого объекта;
• расчетные нагрузки на конструкцию фундамента;
• проектные отметки низа ростверка и уровень планировки территории;
• предполагаемые перемещения фундаментных конструкций с учетом эксплуатационных условий.

Программа для контрольных испытаний грунтов сваями составляется, опираясь на принятые в проектной документации:

• виды и габариты свай;
• варианты погружения конструкций;
• расчетные усилия и нагрузки;
• грунтовые условия площадки.

В число регламентируемых ГОСТ пунктов программы входит:

• количество подвергаемых проверке конструкций;
• точки испытаний в плане;
• максимальные нагрузки, минимальные перемещения и деформации;
• способы и глубина погружения, включая проектный отказ;
• продолжительность «отдыха» или набора прочности для буронабивных свай;
• схемы испытательных установок, направленность и характер нагрузок.

Одно из приложений ГОСТ указывает требуемое количество исследуемых точек. При динамических способах испытаний – до 1% всех свай, но более шести штук. При вдавливающих статических усилиях – до 0,5%, но более двух единиц, а при выдергивающих – более 2% или трех свай. Подобные требования выдвигает и СНиП.

В состав программы испытаний грунта сваями должно входить ТЭО (технико-экономическое обоснование), подтверждающее или опровергающее смысл проведения исследований.

Смета

Исходя из основного перечня работ, составляется смета, в которой перечисляется детальный список производимых мероприятий с расчетом их стоимости. В нее входит:

• тариф за перевозку оборудования;
• стоимость машино-смен на период работы;
• расценки за вынужденный простой во время монтажа и демонтажа механизмов;
• оплата испытания свай;
• дополнительные расходы, включающие затраты на топливо и амортизацию.

Согласно данным специализированных компаний, стоимость динамического испытания, подтвержденного лабораторным заключением, может составить не менее 8тыс.р. за одну сваю, а статического – более 40тыс.р.