Испытания свай в вечномерзлых грунтах

Строительство в зоне многолетней мерзлоты связано с рядом сложностей при возведении фундамента. В таких климатических условиях оптимальное решение – свайные основания. Испытание свай в вечномерзлых (СП 25.13330.2020.) грунтах проводят для оценки рисков строительства и обоснования проектного решения.

Основания для проведения испытаний

Статические испытания вдавливающими и выдергивающими нагрузками регламентируются стандартами ГОСТ 5686-2020 п.9. Согласно нормативным требованиям, мероприятия проводят в следующих целях:

• Полевые инженерные изыскания для обоснования проектного метода строительства (типы и габариты свай, метод установки опор).
• Контрольный анализ для общей оценки несущей способности фундамента.

Предварительные и контрольные мероприятия выполняют с учетом особенностей физико-механических свойств многолетнемерзлых грунтов, учитывая их подвижность и неоднородность. Испытательные работы проводят на начальной стадии проектирования для возможности корректирования.

Назначение методики

Испытания многолетнемерзлых грунтов статической нагрузкой выполняются при нижеуказанных условиях:

• Нет задокументированных данных по аналогичному типу грунтового основания.
• Нагрузка больше, чем рекомендованная предыдущими исследованиями для прочих проектов.

Контрольные работы нужны, если меняется конструкция или технология погружения свай. Выполняют их вблизи от проектного фундамента, на грунтах с аналогичными характеристиками промерзания и деформации.

Характеристики свай

Тип свай, используемых в статических исследованиях, определяется характером выполняемых работ. Для испытаний методом вдавливающих и выдергивающих нагрузок задействуют следующие типы опор:

• Сваи-штампы для отдельной оценки работы боковой поверхности и нижнего конца.
• Тензометрические опоры, оборудованные датчиками деформаций, для оценки касательных усилий продольной поверхности.

Для многолетнемерзлых грунтов используют только натурные сваи с разными конструкционными особенностями (буровые, набивные). Общее число опор, нужное для установления конечного результата исследований, связано с геотехнической категорией возводимых здания или сооружения.

Методика проведения испытаний свай в вечномерзлых грунтах

Статические испытания в условиях вечномерзлых грунтов проводят методами вдавливающих и выдергивающих нагрузок. Начало работ назначают после погружения свай в грунт, но не раньше набора бетоном 80% заложенной в проекте прочности. Для точности исследования испытуемая конструкция должна полностью вмерзнуть в грунт и набрать температуру окружающих слоев. Контроль температурных показателей проводят с интервалами в 1 м.

Процесс проведения испытаний

Методика статического вдавливания и выдергивания заключается в постепенном усилении нагружения на буроопускную или набивную конструкцию с разовым усилием в пределах 1/5 (на первых 3-х этапах) и 1/10 (на последующих) максимальной нагрузки. Вдавливание выполняют равномерно, без рывков и ударов. Во время проверки поэтапно фиксируют следующие показатели:

• Нулевой отсчет состояния, значения снимают перед началом нагружения.
• Отсчет с 30-и минутным промежутком непосредственно после приложения нагрузки, затем интервалы в 60 и 120 мин.
• После 2х часовой проверки регулярные отсчеты с промежутком в 2, 4, 8 и 16 ч с последующими проверками с перерывом в 24 ч.

Результаты контрольных исследований фиксируют в журнале полевого испытания. По достижении состояния стабилизации деформации, когда скорость осадки на контролируемой ступени нагружения находится в пределах 0,2 мм, проводят разгрузку сваи.

Часто задаваемые вопросы

Что такое Вечномерзлый грунт?
Вечномерзлые грунты — это почвы, промерзающие больше 2 лет подряд. Находятся под поверхностным «активным слоем», который каждый год замерзает и оттаивает.

Где в России вечная мерзлота?
В РФ многолетнемерзлые грунты занимают 60–65% площади государства. Это север Европейской территории страны и Западной Сибири, Урал, практически вся Восточная Сибирь, Забайкалье и Дальний Восток.

Принципы использования вечномерзлых грунтов в основании сооружений
Первый: применение в мерзлом состоянии, сохраняемом при строительных работах и эксплуатации объекта, или с допущением их промораживания.
Второй: применение в оттаянном или оттаивающем состоянии или с допущением их оттайки при эксплуатации объекта.
Подробнее в п. 6.1 СП 25.13330.2020.

Часто задаваемые вопросы