Статические испытания свай вдавливающей нагрузкой
по ГОСТ 5686 - 2020 в Москве и Московской области
Статические испытания свай вдавливающей нагрузкой в Москве
Лаборатория полевых испытаний грунтов ООО «РусГеоТест» выполняет статические испытания свай по всей России и СНГ. Наши бригады базируются в большинстве регионов России.
СТОИМОСТЬ ИСПЫТАНИЯ СВАЙ СТАТИЧЕСКОЙ ВДАВЛИВАЮЩЕЙ НАГРУЗКОЙ ОТ 1 ДО 50 ТС
от 39000 руб.
СТОИМОСТЬ ИСПЫТАНИЯ СВАЙ СТАТИЧЕСКОЙ ВДАВЛИВАЮЩЕЙ НАГРУЗКОЙ ОТ 50 ДО 100 ТС
от 55000 руб.
СТОИМОСТЬ ИСПЫТАНИЯ СВАЙ СТАТИЧЕСКОЙ ВДАВЛИВАЮЩЕЙ НАГРУЗКОЙ СВЫШЕ 100 ТС
по запросу
СТОИМОСТЬ ИСПЫТАНИЯ СВАЙ ВОЛНОВЫМ МЕТОДОМ (PDA)
от 35000 руб.
Что такое статические испытания свай?
Статические испытания свай — это полевые испытания, цель которых — определение несущей способности свай по грунту, определение поведения свай под нагрузкой, их осадка.
Испытания свай статическими нагрузками являются самым точным методом определения несущей способности свай по грунту. К сваям могут быть приложены различные нагрузки, которые могут вызывать соответствующие виды усилии. Например, сваи, работающие в свайно-ростверковом ленточном фундаменте под стенами здания воспринимают продольную сжимающую силу N и поперечную силу Q. Такую сваю испытывают на статические вдавливающие нагрузки и на горизонтальную силу. В некоторых случаях на сваю может передаваться изгибающий момент.
Кроме того, в свае могут возникать усилие с обратным знаком – выдергивание. Это явление можно наблюдать во многих случаях при работе свайного фундамента зданий или сооружений. Например, свайный фундамент под стальные опоры – башни, в которых в одних поясах возникают сжимающие, а в других – растягивающие усилия. Соответственно, сваю нужно испытывать на вдавливающие и на выдергивающие нагрузки.
Зачем нужно выполнять статические испытания свай?
Расчет теоретический несущей способности сваи, например, по своду правил не всегда дает значения, соответствующие реальной картине. Бывает несущая способность сваи, определенная теоретически, несет в себе ошибку в 200%.
Если результатам теоретического расчета несущая способность сваи занижена – то это влечет за собой перерасход денег и материалов на бессмысленно усиленный фундамент и надземные конструкции. Если теоретическое значение несущей способности дает завышенный результат по отношению к реальному значению, это может привести к авариям, обрушениям зданий и сооружений.
Поэтому, чтобы удостовериться в несущей способности сваи требуется провести статические испытания свай – т.е. приложить к реальной свае нагрузки и исследовать ее работу, определить перемещения. На основе статических испытаний выдается заключение о несущей способности сваи.
Сваю испытывают в соответствии с ГОСТ 5686-2020 на статическую вдавливающую, выдергивающую и горизонтальную нагрузки.
Большинство исследователей полагают, что на данный момент не существует алгоритма расчета, который позволял бы корректно определить несущую способность, прогнозировать график «нагрузка-осадка». Нормы СП 24.13330.2011 дают расхождение с экспериментальными данными в 1,5 – 4,5 раза.
Статические испытания свай на данный момент признаются самым точным методом определения несущей способности сваи и прогнозирования графика «нагрузка-осадка». (Ю.В. Саенко, «Оценка несущей способности забивных свай в фундаментах существующих зданий», диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук», 2018).
Статические испытания пробных или контрольных свай вдавливающей нагрузкой по ГОСТ 5686-2020 в Москве
Испытания грунтов сваями статическими вдавливающими нагрузками по ГОСТ 5686-2020 могут выполняться на этапе инженерных изысканий или на этапе разработки проектной документации. До того, как будут забиты первые сваи, можно устроить пробные сваи и испытать их вдавливающей нагрузкой. Затем при разработке проекта использовать данные о фактической несущей способности свай.
Но в большинстве случаев сваю испытывают уже после массового устройства свайного поля — контрольные испытания свай статической нагрузкой для подтверждения несущей способности. В том случае если основание или свая не удовлетворяют условиям прочности, жесткости должны быть предприняты меры по усилению фундаментов. Основная задача испытаний свай статической вдавливающей нагрузкой по ГОСТ 5686-2020 – определение несущей способности сваи по грунту и перемещения (осадка) сваи в зависимости от величины нагрузки во времени.
Несущая способность сваи по своду правил СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» или по результатам статических испытаний свай?
Многие ученые и исследователи неоднократно обращали внимание на то, что в некоторых случаях величина несущей способности сваи, определенная теоретически расчетом в соответствии с СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты», может существенно отличаться от фактического значения допустимой нагрузки на сваю, определенной статическими испытаниями.
Например, авторы статьи «Обследование свайных фундаментов при надстройке зданий» А.В. Улыбин, С.В. Зубков, С.Д. Федотов, А.Ю. Закревский из Санкт-Петербургского государственного политехнического университета приводят доказательство этого факта в своей исследовательской работе.
При проведении статических испытаний свай существующего здания была определена несущая способность сваи Fd = 90 тс, а допустимая расчетная нагрузка на сваю 75 тс. Стабилизировавшаяся осадка при заданном значении нагрузки составила всего 3 мм. При этом расчет по указаниям СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» показывает значение 14 тс. Это более, чем в 5 раз меньше фактического значения!
Это еще раз доказывает необходимость проведения статических испытаний свай. Если фактическая несущая способность свай, определенная статическими испытаниями, окажется меньше значения, определенного по СП, это может привести к обрушению здания.
В нашей практике были подобные случаи, когда фактическая несущая способность сваи существенно отличалась от теоретического значения несущей способности Fd.
Когда нужно обязательно выполнять испытания грунтов сваями статической нагрузкой?
ГОСТ 5686-2020 обязывает выполнять статические испытания свай в случаях, когда:
— используется тип сваи или применен метод их устройства, для которого нет подтвержденных опытных данных о несущей способности;
— в данном типе грунтов или для данных условий нагружения свай нет данных испытаний;
— свая будет работать под нагрузкой, для которой отсутствуют подтвержденные теоретические и практические методы оценки ее несущей способности;
— если выясняется, что по факту на площадке строительства грунтовые условия отличаются от тех, которые были приняты на основе инженерно-геологических изысканий; В СП 24.13330.2011 (п. 7.3.14) указано, что если было проведено статическое зондирование, и его результаты расходятся с теоретически определенной несущей способностью сваи более, чем на 25%, то требуется выполнение статических испытаний свай. В проекте фундаментов из буровых и набивных свай, как правило, должны предусматриваться контрольные статические испытания свай (п. 8.14 СП 24.13330.2011). Также в п. 7.2.1 СП 24.13330.2011 указано, что для окончательных расчетов зданий и сооружений I и II уровней ответственности, а также для оснований, сложенных выветрелыми, размягчаемыми, со слабыми прослойками скальными грунтами несущую способность свай – стоек нужно определять по результатам статических испытаний. В пункте 7.2.3 СП 24.13330.2011 говорится, что для забивных и вдавливаемых свай, опирающихся нижним концом на рыхлые пески или на глинистые грунты с показателем текучести более 0,6, несущую способность следует определять по результатам статических испытаний свай. В п. 7.2.10 СП 24.13330.2011 сказано, что винтовую сваю диаметром лопасти более 1,2 м и длиной сваи более 10 м несущую способность винтовой сваи требуется определять только по данным статических испытаний. В остальных случаях испытания также рекомендуется выполнять, т.к. это помогает обеспечить надежность фундаментов и оптимизировать стоимость не только подземной, но и надземной конструкции.
Какое количество статических испытаний свай требуется выполнять?
Необходимое количество испытываемых свай назначается исходя из:
— грунтовых условий и их неоднородности на площадке;
Это означает, что если в одной части свайного поля грунты представлены одним типом, а в других частях выявлены другие грунты, или присутствует, например, подтопляемая территория в низине, или локально выявлены специфические грунты, например, просадочные, то в каждой из таких зон потребуется выполнить статические испытания свай.
— геотехнической категории сооружения;
Геотехническая категория объекта строительства представляет собой категорию его сложности с точки зрения геотехнического проектирования, которую определяют в зависимости от уровня ответственности объекта и сложности инженерно-геологических условий площадки строительства.
— существующих документированных данных по сваям того же типа в сходных грунтовых условиях;
Если, например, ранее на данной площадке выполнялись статические испытания свай того же типа и длины, то эти данные также способствуют разумному снижению количества испытываемых свай.
— общего числа и типов свай в фундаменте;
Чем больше свай в свайном фундаменте, тем больше потребуется испытаний.
Кроме того, если присутствуют сваи разных типов и длины, то желательно испытать каждый тип.
Если же испытывается всего одна свая, то она должна находиться в наихудших в невыгодных грунтовых условиях. Например, если на площадке используется всего один тип свай одинаковой длины, то нужно будет испытать сваю, которая в процессе эксплуатации будет работать под максимальной нагрузкой. Кроме того, для испытаний нужно будет выбрать ту сваю, которая располагается в самом слабом грунте на данной площадке.
С другой стороны, в соответствии с п. 4.5. ГОСТ 5686-2012 статические испытания свай требуется выполнять в наиболее слабых грунтах, но и на грунтах, являющихся наиболее характерными для данной площадки.
Поэтому в любом случае, рекомендуется выполнять не менее 2 испытаний.
В старом ГОСТ 5686-2012 в Приложении А есть указания, что нужно испытать статической вдавливающей нагрузкой количеством не менее 0,5% от общего числа свай.
Так, например, если свайное поле состоит из 300 свай. То минимальное количество свай для испытания составит: 300*0,005 = 1,5. Принимаем 2 свай. Но если свайное поле представлено, например двумя типами свай, то рекомендуется испытать в таком случае не менее 3 сваи. Если часть свайного поля работает в иных грунтовых условиях, чем основная часть свай, то потребуется испытать как минимум одну дополнительную сваю из той части, где грунтовые условия отличаются.
Испытание свай статической нагрузкой. Выбор схемы испытания
Испытания грунтов сваями статической нагрузкой должны выполняться в соответствии с ГОСТ 5686-2020 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями» и СП «Свайные фундаменты».
Статические испытания должны проводиться строго по заранее разработанной и согласованной программе испытаний.
Программа статических испытаний свай должны разрабатываться опытными геотехниками специализированной изыскательской или проектной организации.
Программа испытания свай статической вдавливающей нагрузкой должна содержать всю необходимую информацию: например, схема испытания (анкерная система или грузовая платформа, комбинированная схема, самоанкерующаяся свая), величина испытательной нагрузки, шаг нагрузки-разгрузки сваи, и т.д. После согласования программы испытаний начинается этап монтажа системы балок в случае с анкерной схемой или грузовой платформы с пригрузом.
Испытательные схемы:
— Грузовая платформа, пригружается железобетонными конструкциями и служит упором для гидравлического домкрата, создающего усилие на сваю;
— Аналогичную роль выполняет анкерная система, в которой реактивную нагрузку от домкрата воспринимают анкерные сваи, работающие во время испытаний на выдергивание. Это могут быть сваи, которые после завершения испытаний войдут в состав фундамента, или возможно устраивать дополнительные анкерные сваи, дальнейшее использование которых не предусмотрено в составе фундамента.
— Возможен и другой вариант — комбинированная схема, представляющая из себя сочетание анкерной схемы с дополнительным пригрузом.
— И еще один вариант для случая небольших испытательных нагрузок. Этот метод подходит для свай небольшой несущей способности. В качестве пригруза применяется тяжелая техника, например, экскаватор, груженый автомобиль или сваевдавливающая установка соответствующего веса с коэффициентом запаса.
Испытательная установка (балки) должны удовлетворять условиям прочности и жесткости. Деформации балок анкерной установки не должна превышать 0.004L, где L – расстояние между анкерными сваями.
Усилие от домкрата должно передаваться строго по вертикальной оси сваи. На сваю устанавливается домкрат с манометром и насосной станцией. Монтируется реперная система, на которую устанавливаются датчики перемещений (прогибомеры).
Статические испытания свай ГОСТ. Технология проведения статических испытаний свай. Отдых свай
Статические испытания забивных свай по ГОСТ 5686-2020 проводятся только после отдыха забивной сваи:
— не менее 1 суток в случае, если под острием сваи плотные песчаные или глинистые грунты твердой консистенции, или крупнообломочные грунты;
— не менее 3 суток для песчаных грунтов (за исключением водонасыщенных мелких и пылеватых);
— не менее 6 суток при глинистых и разнородных грунтах;
— не менее 10 суток при водонасыщенных мелких и пылеватых песках;
— не менее 20 суток для глинистых грунтов мягко- и текучепластичной консистенции;
Технология проведения статических испытаний по ГОСТ 5686-2020 обязывает приступать к испытаниям забивных свай только после их «отдыха». Для различных видов грунтов время «отдыха» сваи различно. Это связано с тем, что в ходе забивки сваи и некоторое время после уплотненное ядро ниже острия сваи и зона уплотнения вокруг ее ствола являются нестабилизированной системой по отношению к окружающему природному грунту.
Высокое поровое давление в пределах уплотненной зоны в процессе релаксации напряжений снижается за счет вытеснения поровой воды. И происходит восстановление прочности структурных связей. Несущая способность сваи повышается.
Например, исследователи Г.М. Смиренский, Л.А. Нудельман, А.Е. Радугин выявили нарастание несущей способности свай в суглинках за 80 суток от 1,7 до 6,5 раз. Было выявлено два этапа роста несущей способности свай. Первый объясняется восстановлением термодинамической системы в пределах объема уплотненного грунта, второй объясняется длительным процессом изменения свойств околосвайного грунта. (Г.М. Смиренский, Л.А. Нудельман, А.Е. Радугин, «Свайные фундаменты гражданских зданий: Опыт строительства в Рязани», Москва, 1970).
Кроме того, авторами А.В. Новским и Л.А. Логиновой было выявлено нарастание несущей способности свай в течение 3 месяцев в водонасыщенных глинистых грунтах на строительных площадках г. Одессы. (А.В. Новский и Л.А. Логинова, «О повышении несущей способности свай во времени», Геотехника Беларуси: наука и практика, Минск, 2013)
Работы датских исследователей A. Augustesen, C.S. Sorensen, J.L. Jensen, подтверждают эффект рассеивания порового давления при работе сваи в глинистых грунтах и рост коэффициента регенерации со временем в течение 25-30 лет. (Jensen J., The influence of time on bearing capacity of driven piles? Proc. Of the 14th Nordic Geotechnical Meeting, 2004).
Саенко Ю.В. в своей монографии приводит интересное исследование: при строительстве жилых домов в г. Пермь были проведены статические испытания свай через 40 — 60 дней после забивки, которые подтвердили факт увеличения несущей способности со временем.
Экспериментальное исследование работы свай в глинистых грунтах после отдыха в течение 3 месяцев американскими учеными H.H. Titi и G.W. Wathugala указывает на рост несущей способности свай на 40% за счет сопротивления по боковой поверхности. (H.H. Titi и G.W. Wathugala, «Numerical procedure for predicting pile capacity», Journal of the Transportation Research Board, 1999).
Исследователь А.Л. Невзоров (А.Л. Невзоров, «Обеспечение устойчивого функционирования системы основание-техногенная среда в сложных инженерно-геологических условиях Архангельска», Москва, 2004) экспериментально установил, что по сравнению с испытаниями после короткого «отдыха» осадка свай после 30-37 лет эксплуатации уменьшается при нагрузках:
— до 300 кН в 10-20 раз;
— 300 – 800 кН в 3-5 раз;
По данным экспериментов, проводимых в песчаных основаниях учеными разных стран часто находит подтверждение тот факт, что сопротивление по боковой поверхности свай менее, чем за 1 год возрастает почти до 3 раз (например, с 275 кН до 930 кН), сопротивление под концом сваи остается прежним (10-15 кН).
Если не обеспечить отдых сваи, испытания могут показать неверные результаты, заниженные значения несущей способности. Это связано со стабилизацией в грунтах порового давления до начального уровня. Известно, что несущая способность свая по грунту увеличивается во времени, особенно это отчетливо наблюдается в первые 2 года работы сваи.
Величина испытательной нагрузки на сваю
Висячую сваю на стадии изысканий испытывают до нагрузки, при которой она получит осадку не менее 40 мм. Сваю-стойку доводят до нагрузки не менее 1,5 значения несущей способности по грунту. Но нельзя превышать несущую способность по материалу свай.
При контрольных испытаниях буровых свай на вдавливающую нагрузку осадка сваи не должна превысить 20 мм.
При контрольных испытаниях забивных и вдавленных свай на вдавливающую нагрузку осадка сваи не должна превысить 40 мм.
Нагрузка на сваю создается с помощью домкрата и подается ступенями с заранее определенным шагом. Каждый шаг нагрузки должен быть менее или равен 1/10 – 1/15 величины испытательной нагрузки. В этом случае минимальное количество шагов на стадии загружения составляет 10.
При испытании прочных грунтов (крупнообломочные, плотные пески, глинистые грунты твердой консистенции) допустимо первые 3 шага испытывать грунты 1/5 от величины испытательной нагрузки. В этом случае количество ступеней составит минимум 7.
Нагрузка на каждом шаге выдерживается до условной стабилизации деформации грунта – это регламентированная ГОСТ 5686-2012 величина скорости осадки за определенное время. Как только условная стабилизация достигнута, можно переходить на следующий шаг и увеличивать нагрузку на ступень.
Критерий условной стабилизации деформации – это осадка сваи на данной ступени нагружения:
— 0,1 мм за последние 60 мин. наблюдений, если под нижним концом сваи песчаные или глинистые грунту твердой или тугопластичной консистенции;
— 0,1 мм за последние 120 мин., если под нижним концом сваи глинистые грунты мягкопластичной и текучей консистенции;
— 0,1 мм за последние 30 мин. для свай опор мостов, если они опираются на крупнообломочные, песчаные грунты или глинистые грунты твердой консистенции;
— 0,1 мм за последние 60 мин. для свай опор мостов, если они опираются на глинистые грунты от полутвердой до тугопластичной консистенции;
Разгрузка сваи также проводится ступенями, равными удвоенному значению ступеней нагрузки. Т.о. число ступеней разгрузки составляет минимум 5. Выдержка каждой ступени нагрузки должна быть не менее 15 мин.
Все данные каждого шага (величина нагрузки и осадки, время условной стабилизации и т.д.) заносятся в журнал испытаний.
Программа статических испытаний свай вдавливающей нагрузкой
1) Программа полевых испытаний грунтов натурными сваями, проводимых при инженерных изысканиях для строительства, должна быть составлена с учетом:
— имеющихся результатов инженерных изысканий;
— прогноза возможности изменения инженерно-геологических и гидрогеологических условий в процессе возведения и эксплуатации зданий и сооружений;
— характеристики проектируемых зданий и сооружений и их несущих конструкций;
— предполагаемых значений расчетных нагрузок или усилий, действующих на фундаменты проектируемых зданий и сооружений;
— намечаемых проектных отметок планировки застраиваемой территории и положения подошвы свайных ростверков;
— эксплуатационных требований к предельно допускаемым перемещениям конструкций и, в частности, перемещениям на уровне подошвы свайного ростверка;
— результатов полевых испытаний грунтов сваями, ранее проводившихся на близрасположенных объектах с аналогичными грунтовыми условиями, а также опыта их строительства и эксплуатации.
2) Программа полевых контрольных испытаний свай при строительстве должна быть составлена с учетом принятых в проекте:
— вида и конструкций свай, их формы и размеров;
— способов погружения свай или их устройства;
— расчетных нагрузок на сваи;
— грунтовых условий объекта.
В программе полевых испытаний грунтов сваями должны быть указаны:
— места проведения испытаний;
— число испытуемых свай;
— конструктивная схема установки для испытания свай;
— направление и значение ступеней нагрузок при испытаниях;
— наибольшие нагрузки или наименьшие перемещения свай при испытаниях (осадки, выходы из грунта, горизонтальные перемещения);
— материалы, вид, размеры и конструкции испытываемых свай, глубина их погружения, а также проектный отказ для забивных свай (упругая и остаточная части отказа при возможности их измерения);
— способы погружения или устройства испытываемых свай;
— вид, материал, размеры, конструкция, глубина погружения анкерных свай.
Фрагменты из программы статических испытаний свай, выполненных нашей организацией приведены ниже:
Результаты статических испытаний свай в Москве
Технический отчет по результатам испытаний должен содержать журналы испытаний.
Результаты испытаний должны быть оформлены в виде графиков зависимостей перемещений сваи от нагрузки, приложенной к свае для испытаний статическими нагрузками.
В отчете должны быть графики перемещений свай во времени на каждой ступени нагружения.
Графики всех испытаний грунтов должны сопровождаться инженерно-геологическим разрезом по ближайшей к месту испытания выработке, а при испытаниях в многолетнемерзлых грунтах — инженерно-геокриологическим разрезом.
Ниже приведены фрагменты из технического отчета по результатам статических испытаний свай, выполненных нашей организацией.
Напишите Ваш вопрос и мы Вам перезвоним
Все права защищены, 2022. Копирование информации с данного сайта допускается только со ссылкой на https://rusgeotest.ru. Предложения, размещенные на данном интернет-сайте, не являются публичной офертой.