Статические испытания свай в Сургуте

Кратко о методе

По сравнению со всеми другими методами определения предельного сопротивления свай, метод оценки несущей способности свай по результатам статических испытаний является наиболее достоверным, что позволяет получать экономический эффект от реализации более рациональных проектных решений, основанных не на расчетном, а на фактическом значении несущей способности свай по грунту.

Цель проведения статических испытаний грунтов сваями:
На этапе изысканий – выбор наиболее рационального конструктивного решения свай, их количества и размещения в плане будущего сооружения.
На этапе строительства (проведение контрольных испытаний) – определение фактической несущей способности сваи по грунту.

Подробно о методе

При строительстве зданий на свайных фундаментах обязательным мероприятием в рамках контроля качества строительных работ является испытания грунтов сваями на вертикальную вдавливающую нагрузку. На данном этапе устанавливается фактическая величина несущей способности сваи по грунту, которая определяется через значения предельных сопротивлений свай по грунту полученных в результате серии испытаний с последующей их статистической обработкой. В соответствие с последними изменениями в СП 24.13330.2011 (п.7.3.1.) рекомендуемое число испытаний для оценки несущей способности свай по грунту составляет не менее трех для сооружений класса КС-2 (нормальный уровень ответственности) и четырех — для сооружений класса КС-3 (повышенный уровень ответственности).

Минимальное количество испытуемых свай регламентируется следующим образом (Приложение А, ГОСТ 5686-2012.):
— при испытании свай статической вдавливающей нагрузкой — до 0,5 % общего числа свай на данном объекте, но не менее 2 шт., за исключением специально обоснованных случаев;
— при испытании свай статической выдергивающей или горизонтальной нагрузкой — не менее 2 %, но не менее 3 шт.
На основе выполненного минимально допустимого объема испытаний, несущая способность Fd принимается как наименьшее частное предельное сопротивление, полученное в ходе испытаний. Например, если в одном случае частное значение ( в идентичных грунтах) составляет 800 кН, а по результату второго испытания 670 кН, несущая способность будет соответствовать величине в 670 кН. При этом среднее значение составит величину в 735 кН.
Чтобы повысить несущую способность в данном случае, необходимо выполнить большее количество испытаний, обеспечивающее их статистическую обработку. По результатам статистической обработки оценивается величина коэффициента надежности по грунту, что повышает экономичность геотехнических проектов, т.к. мы получаем несущую способность как среднее (нормативное) значение, деленное на полученный коэффициент γn.

Подготовка к испытаниям

Сваи, предназначенные для испытаний, должны соответствовать стандартам или техническим условиям на сваи.
Погружение или устройство испытываемых свай должно быть выполнено в соответствии с программой испытаний.
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.
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.

Также компания выполняет испытания свай в вечномерзлых грунтах по ускоренной и стандартной методикам. Для измерения температуры массива грунта используются термометрические датчики, объединенные в систему («термокоса»).
Компания имеет опыт испытания свай в специфических (просадочных грунтах). Данные испытания проводятся при предварительном замачивании грунта, окружающего сваю. Расчет требуемого количества воды, производится в соответствии с требованием ГОСТа 5686-2012.

Принципиальные схемы установок для полевых испытаний грунтов сваями

В Приложении Б ГОСТ 5686-2012 представлено множество схем установок для полевых испытаний грунтов. Наиболее распространенными схемами являются:
-установка с грузовой платформой, служащей упором для гидравлического домкрата;
-установка с системой балок и анкерными сваями, служащей упором для гидравлического домкрата.

Принципиальные схемы установок для полевых испытаний грунтов сваями

Сборка стенда для проведения статических испытаний свай

Методика проведения испытаний

В процессе проведения испытаний операторами фиксируется вертикальное перемещение сваи по датчикам, расположенным на голове сваи в зависимости от прикладываемой нагрузки. Показания снимаются согласно требованиям п.8.2.2 ГОСТ 5686-2012 сразу после приложения нагрузки, затем последовательно три отсчета с интервалом 30 мин и далее через каждый час до условной стабилизации деформаций (затухания перемещения). В процессе испытаний ведется полевой журнал. Результатом проведения испытаний является отчет, подготовленный согласно требованиям ГОСТ 5686-2012, обязательной частью которого являются графические зависимости. На рисунках ниже приведены зависимости, построенные по результатам испытаний грунтов статической нагрузкой на сваи.

График зависимости нагрузка-осадка

В общем случае, при испытании сваи статической вдавливающей нагрузкой можно выделить несколько основных типов кривых зависимости «нагрузка-осадка»:

Кривые зависимости нагрузка-осадка

В полевых исследованиях работы сваи под статической нагрузкой строятся кривые зависимости «нагрузка-осадка», которые служат характеристикой основных показателей в работе сваи с грунтовым массивом, а именно: сопротивление грунта по боковой поверхности и сопротивления грунта в основании сваи. После устройства сваи, ее выдерживают до 20 суток (в соответствии с требованиями ГОСТ 5686-2012) для реализации несущей способности. Данное время получило название «время отдыха», характеризующееся периодом рассеивания избыточного давления в поровой воде. При этом, в глинистых грунтах после истечения времени отдыха происходит увеличение несущей способности за счет, а в песчаных грунтах (для забивных свай) некоторое снижение, за счет релаксации напряжений.

Метод испытания свай статической нагрузкой дает наиболее надежные результаты, а результаты испытания, как правило, выполняются на стадии строительства, поэтому такие испытания чаще всего выполняют функцию контрольного подтверждения ожидаемой несущей способности.

Однако, в ряде случаев испытания грунтов сваями необходимо производить для назначения несущую способность свай следует принимать по результатам испытаний свай статической нагрузкой. К таким случаям относятся: проектирование свай-стоек на основаниях, сложенных выветрелыми, размягчаемыми, со слабыми прослойками скальными грунтами, проектирования свай в просадочных грунтах второго типа и т.д.

Основные положения расчета несущей способности сваи в рамках проектирования изложены в технических нормативных документах СП 24.13330.2011 и др., в которых регламентируется определять несущую способность сваи Fd как сумму расчетного сопротивления грунта основания под нижним концом сваи и расчетного трения на ее боковой поверхности:

F= γс * сR * R A + ∑γcf * fi * hi)

где, γс – коэффициент условий работы сваи в грунте; R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа; A – площадь опирания на грунт сваи, м2; u – наружный периметр поперечного сечения сваи, м; fi – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа; hi – толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м; cR, cf – коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи.

Результаты

Результаты испытаний грунтов сваями оформляются в виде отчета, требования к подготовке которого должны отвечать требованиям ГОСТ 5686-2012. Отчет состоит из основной части и приложений, представленных в графической и табличной форме. Данные, полученные в ходе проведения полевых экспериментальных исследований, оформляются в виде графических зависимостей в соответствии с выбранной методикой проведения испытаний.
Основной графической зависимостью, установленной по результатам испытаний является график «осадка-нагрузка». Цель проведения испытаний — получить данные о фактической несущей способности сваи. Для испытаний на вертикальную и горизонтальную нагрузку существует единый подход к выбору критерия, за который следует принимать достижение сваей некоторой величины горизонтального перемещения или выхода сваи, для вдавливающих нагрузок данный подход зависит от жесткости и конструктивной схемы проектируемых зданий.
Для определения несущей способности сваи по грунту производится камеральная обработка результатов статических испытаний грунтов сваями. На основе оценки частного значение предельного сопротивления методами математической статистики устанавливается значение несущей способности сваи по результатам полевых испытаний Fd.

Часто задаваемые вопросы

Стоимость статических испытаний зависит от множества факторов, таких как количество испытуемых свай, величина нагрузки, выбранная схема испытаний, удаленность конкретного объекта, количество этапов (выездов) для проведения работ, длительность каждого испытания и множество других. Сочетание этих факторов делает каждый объект уникальным в своем роде, и именно поэтому расчеты стоимости работ по каждому объекту производятся индивидуально на основе исходных данных либо ТЗ заказчика. Такой запрос можно сформировать через форму обратной связи ниже.

Согласно пункту 5.4 СП 24.13330.2011 СВАЙНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ:

5.4 Для объектов повышенного и нормального уровней ответственности указанные в 5.2 и 5.3 работы рекомендуется дополнять испытаниями грунтов эталонными и натурными сваями.

Согласно ГОСТу 5686-2020 число испытуемых свай при строительстве должно составлять: при испытании свай статической вдавливающей нагрузкой — до 0,5% общего числа свай на объекте, но не менее 2 шт., за исключением специально обоснованных случаев.

«Отдых» свай регламентирован п. 7.2.3 ГОСТ 5686-2020:

Продолжительность «отдыха» устанавливается программой испытаний в зависимости от состава, свойств и состояния прорезаемых грунтов и грунтов под нижним концом сваи, но не менее:

3 суток — при песчаных грунтах, кроме водонасыщенных мелких и пылеватых;

6 суток — при глинистых и разнородных грунтах.

Примечания

1. При прорезании песчаных (а также просадочных) грунтов в случае наличия под острием сваи крупнообломочных, плотных песчаных или глинистых грунтов твердой консистенции продолжительность «отдыха» допускается сократить до 1 суток.

2. Более продолжительный срок «отдыха» устанавливают:

— при прорезании водонасыщенных мелких и пылеватых песков — не менее 10 суток;

— при прорезании глинистых грунтов мягко — и текучепластичной консистенции — не менее 20 суток.

Если по проекту передаваемые на сваи горизонтальные нагрузки превышают 5 % вертикальных, то должны проводиться испытания грунтов сваями на горизонтальные нагрузки. СП 50-102-2003.

Согласно п. 8.1 ГОСТ 5686-2020:

При испытаниях буровыми (буронабивными, буроинъекционными) и набивными сваями начало испытаний назначают не ранее достижения бетоном свай 80% проектной прочности  (8-26 дней в зависимости от температуры бетона).

Отправьте нам ваш запрос

    Алгоритм действий: