Статическим испытанием свай называют комплекс мероприятий, направленный на проверку соответствия несущей способности опорных конструкций в грунте расчетным нагрузкам, установленным в проекте возводимого сооружения. Суть метода заключается в том, что на заглубленный в грунт стержень оказывает давление гидравлический домкрат, постепенно увеличивающий величину нагрузки.
В зависимости от 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. Для расчета берется наименьшее значение, полученное в результате исследований. Работы проводятся уполномоченными компаниями, обладающими необходимым оборудованием и соответствующим опытом.
При помощи полевых работ решают следующие задачи:
Посредством выявленных в процессе обследований дополнительных значений специалисты определяют однородность грунта на участке по замерам сопротивления. Рассчитывается глубина погружения опор, несущая способность и стойкость к деформированию. Статические методы трудоемкие, но наиболее информативные при составлении проекта строительства.
Алгоритм статических исследований грунтов регламентируется положением ГОСТ 5686-2012. Работы также выполняют в соответствии с СП 24.13330-2011. Согласно особенностям расположения и типа строительного объекта разрабатывается программа статических испытаний. В программе указываются все технические характеристики материалов, используемых при возведении фундамента, тип свай, проектная расчетная нагрузка. Аналитические данные грунта в месте строительства, возможные уточнения и поправки также важны, потому что только комплексная оценка способствует успешному и безопасному строительству.
Важная информация в ходе проверки:
В результате обработки показателей приборов определяют несущую способность опор в виде среднего или нормативного значения. Это позволяет определить коэффициент надежности грунта, повысить экономию материалов при реализации проекта.
С помощью испытаний свай фундамента инженеры проводят разносторонний анализ проектных данных при строительстве. Без выполнения этих исследований нельзя приступать к окончательному возведению фундамента. Полученные данные используют для расчета максимальной нагрузки и сопоставления выбранных характеристик опор. Любые отклонения оценивают как угрозу безопасности эксплуатации. Важно проводить статические исследования на любых грунтах.
У процесса испытаний на вдавливание много особенностей. Необходимо задействовать специализированное оборудование, разработать программу испытаний согласно результатам геологических изысканий и проектной документации.
Таблица, количество испытаний согласно ГОСТ и СП:
№ |
Названия испытаний |
количество испытаний |
1 |
Динамические испытания свай. |
до 2% от общего количества свай, для КС2 минимум 6 исп., для КС3 минимум 9 исп. |
2 |
Статические испытания грунтов вдавливающей нагрузкой. |
до 1% от общего количества свай, для КС2 минимум 3 исп., для КС3 минимум 4 исп. |
3 |
Статические испытания грунтов горизонтальной нагрузкой. |
до 1% от общего количества свай, для КС2 минимум 3 исп., для КС3 минимум 4 исп. |
4 |
Статические испытания грунтов выдергивающей нагрузкой. |
до 1% от общего количества свай, для КС2 минимум 3 исп., для КС3 минимум 4 исп. |
5 |
Ультразвуковая дефектоскопия свай. |
минимум 10% от общего количества свай. |
5 |
Сейсмоакустическая дефектоскопия свай. |
минимум 20% от общего количества свай. |
5 |
Штамповые испытания грунтов. |
Минимум 2 исп., если результаты различаются более чем на 25%, необходимо выполнить 3 исп. |
Наименование работ | Цены |
---|---|
Испытания просадочных грунтов | от 95 000 руб |
Испытания свай методом использующим принципы волновой теории удара (PDA) | от 35 000 руб |
Метод Остерберга или метод Погружённого домкрата | от 350 000 руб |
Испытания свай статической вдавливающей нагрузкой | от 45 000 руб |
Испытание свай в вечномерзлых грунтах | от 70 000 руб |
Испытания свай статической выдергивающей нагрузкой | от 40 000 руб |
Испытания свай статической горизонтальной нагрузкой | от 30 000 руб |
Нагружения выполняются равномерно ступенями, вес которых рассчитывается согласно расчетной нагрузке на опоры. Установка каждой последующей ступени проводится после стабилизации усадки и снятия показаний измерительных устройств. Ступень нагрузки должна составлять не более 10% от максимальной, заявленной в программе.
Во время измерений инженеры собирают данные, которые применяют для анализа допустимых значений. Стабилизация определяется степенью усадки до 0,1 мм за 30 минут наблюдения. Статические исследования длятся дольше динамических. Использование допоборудования и спецтехники увеличивает стоимость выполнения работ, но этот метод считается самым точным для любого глобального строительства.
Классификация статических испытаний грунтов сваями по нагрузке:
№ |
Вид испытываемых свай |
Диапазон величин сжимающего усилия |
1 |
Винтовые. |
до 500 kN. |
2 |
Железобетонные сваи. |
300 – 1100 kN. |
3 |
Буронабивные сваи. |
700 – 6000 kN. |
4 |
БНС большого диаметра. |
свыше 6000 kN. |
5 |
Сваи-баретты. |
свыше 20 000 kN. |
Статические исследования выполняют:
Нормативы для контрольных статических испытаний и порядок проведения работ регламентируется государственным стандартом 5686-2020 (приложение А «Требования к программе полевых испытаний грунтов сваями»). В своей работе мы также руководствуемся требованиям СП 24.13330.2021 «Свайные фундаменты». Программа подразумевает исследование железобетонных опор перед началом инженерных обследований, в начале строительства при разработке участка, после установки опор.
Для возведения зданий и сооружений гражданского и промышленного назначения часто используют свайный фундамент. Свайные опоры подходят для разных типов оснований и передают нагрузки на прочные нижележащие слои грунтов, минуя ненадежные верхние слои.
Предварительные испытания грунтов вдавливанием — обязательные исследования для подтверждения устойчивости основания конструкции, с помощью которых инженеры детально оценивают стоимость установки фундамента и рассчитывают нагрузки.
Исследования помогают предупредить ошибки при неверном проектировании, снизить риск аварий и обрушений при эксплуатации уже возведенного объекта.
Рейтинг скорости и точности испытания свай:
Место |
Названия испытаний |
Точность полученных данных в ходе испытаний |
1 |
Динамические испытания свай. |
Низкая точность определения несущей способности. |
2 |
Метод контрольных испытаний свай с применением принципов волновой теории удара. |
Средняя точность определения несущей способности. |
3 |
Статические испытания свай. |
Высока точность определения несущей способности. |
Техника и оборудование для испытаний грунтов подбираются согласно техническому заданию, измерительные приборы предварительно проходят проверку. Это обеспечит правильность манипуляций и точность статических измерений на вдавливающую нагрузку. Специалисты, которые выполняют работы, должны обладать практическим опытом исследований и придерживаться пунктов разработанной для объекта программы.
Для испытаний применяют следующее оборудование:
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.
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:
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.
Сравнение принципиальных схем статических испытаний грунтов сваями:
№ |
Тип стенда |
Преимущества |
Недостатки |
1 |
Платформа. |
Возможность проведения контрольных испытаний на этапе изысканий, без использования дополнительных анкерных свай. Скорость монтажа испытательного стенда сравнительно выше устройство балок с анкерной системой. |
Ограничения по испытательной нагрузки до 200 тс. Наличия материалов для пригруза на строительной площадке. |
2 |
Анкерные сваи, объединенные системой балок. |
Возможность проводить испытания с нагрузками свыше 200 тс. Не требует использования пригруза. |
Требует устройства дополнительных или наличия проектных анкерных свай.Требует большего количество времени на устройство стенда в сравнении с платформой. |
Весь процесс статических исследований грунтов на вдавливание регламентируются строительными нормативами и ГОСТ. Работы начинаются не ранее чем через 3-6 суток после забивки опытных свай. Этот показатель определяется предварительными геологическими изысканиями и структурным составом грунта в области забивки опорных конструкций.
Алгоритм проведения статических испытаний:
Значение стабильности опор достигается при условии, что осадка сваи после каждой нагрузки находится в пределах нормы. Обычно это осадка опоры на величину 0,1 мм в течение получасового промежутка времени.
Три ступени испытаний определяют ход дальнейших исследований. Последнее испытание фиксируется осадкой опоры в течение 5 часов наблюдений, даже если состояние стабильности сваи было достигнуто раньше этого срока.
Статические испытания на вдавливание выполняют на стадиях проектирования или перед массовой забивкой свай. Посредством исследований в период проектирования специалисты получают достоверные сведения о несущей способности грунтов, рассчитывают физические характеристики для предполагаемой вдавливающей нагрузки.
Перед стартом исследований отдельно для каждого проекта составляется программа исследований грунтов, в которую входит поэтапное описание полевых работ. С помощью проверки вдавливающей нагрузки опор часто определяют возможные способы усиления фундамента.
Задачи исследований:
Испытания на вдавливание в строительной отрасли считают самым достоверным методом установления несущей способности грунтов. Несмотря на трудоемкость и потребность в привлечении дополнительного оборудования, это распространенный метод при устройстве фундаментов объектов гражданского, промышленного и гидротехнического строительства.
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:
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.
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 в 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».
В выводах указывается заключение о несущей способности опор по грунту, проверяется (при контрольных исследованиях) соблюдение условия по 1-ой группе предельных состояний. В дальнейшем отчет потребуется для согласования строительного объекта в государственных органах.
Специалисты «СИБГЕОПРО» выполняют статические испытания забивных и буронабивных свай на грунтах любого типа, в том числе многолетнемерзлого и просадочного. У нас есть все необходимое оборудование, платформы с возможностью нагрузки до 3500 тс, комплекты балок различной конфигурации, а также приборы PDA. По результатам работ выдается официальное заключение, которое используется при проектировании строительства. Стоимость статических испытаний — от 35 000 рублей.
Таблица, контроля сплошности и проверки несущей способности свай, для Мостов СП 46.13330.2012:
Технические требования | Контроль | Способ контроля |
---|---|---|
4 Уточнение несущей способности свай, свай-оболочек, столбов, погруженных в немерзлые грунты, по результатам испытаний: | ||
а)свай: | ||
по проекту фундаментов динамической нагрузкой | Несущей способности | Проверка по ГОСТ 5686 (не менее 3 испытаний в каждом ростверке) |
то же, вдавливающей статической нагрузкой | То же | То же, не менее 2 испытаний на мост |
*, выдергивающей статической нагрузкой | " | " |
б) свай-оболочек (или буровых свай, столбов): | ||
по проекту фундаментов вдавливающей статической нагрузкой | Несущей способности | Операционный по ГОСТ 5686 (не менее 2 испытаний на 1 мост) |
то же, выдергивающей статической нагрузкой | То же | То же, не менее 2 испытаний |
*, штампом грунта в основании свай-оболочек (или буровых свай, столбов) | Операционный по ГОСТ 5686 (не менее 1 испытания на 1 ростверк) | |
5 Уточнение несущей способности свай, свай-оболочек (или буровых свай), столбов, погруженных в вечномерзлые (за исключением твердомерзлых) грунты, по результатам испытаний: | ||
по проекту фундамента вдавливающей статической нагрузкой | В соответствии с требованиями проекта, но не менее 1 испытания на 1 мост |
Операционный по ГОСТ 5686 |
то же, выдергивающей статической нагрузкой | То же | То же |
" , штампом грунта в основании оболочки | " | Операционный по ГОСТ 5686 |
6 Контроль сплошности материала свай (столбов), определение дефектов по результатам испытаний |
Каждая свая (столб) в безростверковых опорах; не менее 20% (но не менее четырех в ростверке) | Неразрушающий ультразвуковой метод. Сейсмоакустический метод контроля. Приложение С |
Требуемые минимальные расстояния между испытуемой натурной сваей и анкерной сваей или до ближайшей опоры грузовой платформы и/или опоры сваевдавливающей машины, а также до опор реперной установки при проведении испытаний грунтов сваями статическими вдавливающими нагрузками ГОСТ 5686-2020
Наименование испытаний |
Для забивных железобетонных свай квадратного сечения |
Для круглых буронабивных сплошных, забивных железобетонных и металлических трубчатых свай |
Для эталонных свай и свай- зондов |
Для винтовых свай |
Требуемое минимальное расстояние от испытуемой до анкерных свай и до опор реперной системы в свету |
При проведении инженерных изысканий |
3030 |
- |
- |
- |
1,35 м |
3535, 4040 |
1,8 м |
||||
2020 |
1,0 м |
||||
- |
Диаметром d до 800 мм |
- |
- |
3d, но не менее 2 м |
|
- |
Диаметром d более 800 м до 1,5 м |
- |
- |
2d, но не менее 2 м |
|
- |
Диаметром более 1,5 м* |
- |
- |
- |
|
- |
- |
Независимо от размеров |
- |
Не менее 1 м |
|
- |
- |
- |
Независимо от размеров |
Не менее 2 |
|
При проведении контрольных испытаний |
2020 см |
- |
- |
- |
1 м |
3030 см |
1,5 м |
||||
3535, 4040 см |
1,5 м |
||||
- |
Диаметром d до 800 мм |
- |
- |
3d, но не менее 1,5 м |
|
- |
Диаметром d более 800 м до 1,5 м |
- |
- |
2d |
|
- |
Диаметром d более 1,5 м* |
- |
- |
- |
|
- |
- |
- |
Независимо от размеров |
Не менее 2d |
|
* При диаметре свай свыше 1,5 м требуемые минимальные расстояния от испытуемой до анкерных свай и до опор реперной системы следует определять на основе математического моделирования процесса испытаний с использованием пространственной схемы по методу конечных элементов и нелинейных упруго-пластических моделей грунта либо по опыту проведения подобных испытаний в сходных инженерно-геологических условиях. |