Статические испытания свай и динамические: Статические и динамические испытания свай

Статические и динамические испытания свай: ГОСТ, акт

Динамические испытания буронабивных свай производятся с целью определения несущей и вдавливающей способности представленных железобетонных изделий.

Технология, с помощью которой производится тестирование вдавливающей способности и несущих характеристик, регламентируется отдельными положениями СНиПа и ГОСТа 5686-94.

Динамические испытания несущей способности свай

Для произведения точной оценки вдавливающей способности изделий, активно применяется осциллографический анализатор забивки.

После этого данные о вдавливающей и статической нагрузке, испытываемой сваями, согласно требованиям СНиПа и ГОСТа 5686-94 фиксируются в соответствующей документации. Туда же вносятся данные, касательно характеристик грунтов.

Особенности и назначение испытаний

Динамические испытания для буронабивных свай, как и оценка их вдавливающей способности, производятся с ориентировкой на любой из типов грунтов, в который буде производится забивка.

Вне зависимости от ряда характерных особенностей грунтов, в которые будет производиться забивка представленных буронабивных железобетонных изделий, все работы осуществляются с четкой ориентировкой на требования ГОСТа и СНиПа.

Динамическое и статическое испытание свай, как и испытания грунтов, производится при возведении таких объектов, как:

• Подводные фундаменты мостов;
• Береговые площадки;
• Нефтяные платформы.

Динамические испытания свай в процессе

Такими сваями производится тестовая забивка. При этом нагружающим устройством, расположенным над сваями является специальный гидравлический молот падающего или ударного типа.

Если на строительной площадке отсутствует такой агрегат, с помощью которого осуществляется работа над сваями, то смета подразумевает наличие альтернативного устройства для проведения забивки.

В таком случае, программа испытаний буронабивных железобетонных изделий позволяет применять самостоятельно изготовленный молот трубчатого типа.

Исходя из требований ГОСТа и СНиПа, вес этого молота для буронабивных свай равен 3,2 тоннам. Его монтаж производится из элементов, находящихся между сваями.

Сборка производится с ориентировкой на регламенты ГОСТа и СНиПа, монтаж осуществляется с помощью крана, в пространстве между сваями, в том месте, где в дальнейшем будут проводиться испытания грунтов.

Динамические испытания свай производятся, согласно требованиям ГОСТа и СНиПа на определенных этапах работ, смета утверждается заранее. Итак, испытания буронабивных свай производятся:

• В процессе проведения изысканий грунтов;
• Перед началом процессов рабочего проектирования фундамента со сваями;
• При осуществлении тестовой забивки буронабивных свай;
• При проведении приемки уже законченных работ.

Динамические испытания свай

В итоге составляется акт испытания свай динамической нагрузкой. Стоит отметить, что динамические и статические испытания буронабивных изделий и исследования грунтов производятся:

1. С целью определения уровня степени неоднородности грунтовых структур, в пределах строительной площадки.
2. Для проведения оценки и сравнения параметра несущей способности и нагрузки производимой сваями.
3. С целью обнаружения несущих слоев грунтов и ослабленных участков свайного поля.
4. Для получения точных и достоверных данных о несущей способности свай после их забивки.

ГОСТ и СНиП позволяет при проведении испытаний использовать то же оборудование, что и при осуществлении забивки, эти положения четко обозначают нужное расстояние между сваями при проведении работ.

Конечный результат испытания буронабивных изделий представлен в виде полученной величины отказа свай. Это глубина, на которую погружается свая при одном ударе молота.

Читайте также: как происходит погружение железобетонных и металлических свай-оболочек?

Все текущие измерения буронабивных свай производятся при помощи специального прибора – отказометра. При произведении замеров, параметр точности такого устройства равен 1 мм.

Данный аппарат при соответствующей настройке может производить точные замеры расстояния между сваями.

Все этапы проводимых измерительных работ проводятся согласно требованиям СНиПа.

к оглавлению ↑

Основные преимущества испытания динамической нагрузкой

Испытание сваи в эксплуатируемом здании перед надстройкой

Метод динамических испытаний имеет ряд неопровержимых преимуществ перед статическим методом. При реализации такого метода доступна высокая степень мобильности, он достаточно экономичен и применим ко всем видам существующих в настоящее время свай.

Представленный метод дает реальную возможность значительно увеличить параметр несущей способности изделия. Все это производится в соответствии с положениями СНиПа.

Такое увеличение параметра возможно в том случае, если свая, во время осуществления забивки, погружается своим острием в слабый слой, который имеет большую сжимаемость.

В грунтах глинистого типа, которые отличаются своей однородностью в пределах площади фундамента здания, при осуществлении погружения свай на одинаковую глубину, величина отказов может разниться.

Вкупе с небольшим интервалом погружения предоставленные данные могут вводить в заблуждение, в связи с чем может сформироваться мнение от разных значениях несущей способности изделий.

В таком случае рекомендуется внимательно сверить полученные результаты с теми, которые были получены в ходе проведения статических изысканий. В процессе выявится одно общее значение уровня сопротивляемости представленных железобетонных изделий.

к оглавлению ↑

Технология проведения динамических испытаний

В большинстве случаев, проведение динамических испытаний инициируется три раза. Первый раз все действия производятся над уже имеющимися в наличии изделиями, которые отобраны для проведения работ и строительства. Это происходит до начала действий с проектом свайного фундамента.

Испытание свай динамической нагрузкой

В процессе определяется показатель уровня неоднородности грунтовых отложений в том месте, где будет производиться строительство.

Следующий после этого этап производится непосредственно в момент забивки.

В процессе производится оценка несущих качеств изделия и исследование свойств несущих грунтовых слоев и ослабленных участков.

После окончания работ производится заключительный этап испытания. Он дает самые достоверные данные о несущих способностях после того, как они некоторое время побыли в грунте.

При осуществлении забивки в процессе наблюдения за текущими изменениями отказов можно выявить те слои грунта, которые являются несущими.

Также это позволяет произвести сравнительную оценку параметров несущей способности уже забитых изделий, для того, чтобы выявить возможные ослабленные участки.

В слоях глинистого типа пробная забивка производится с помощью молота, который проводит короткую серию ударов. Это позволяет сохранить нетронутой структуру грунта.

Все текущие динамические испытания проводятся при содействии того оборудования и техники, которое задействовалось при выполнении основного спектра работ.

По завершению становится доступным значение величины отказа. Оно равно степени погружения изделия в грунт после осуществления по нему одного удара молотом.

Испытания свай динамической (ударной) нагрузкой по методу ЭЛДИ

Точность тех данных, которые будут получены, напрямую коррелирует с высотой молота и удельным весом его ударной части.

Сюда также входить параметры веса сваи, и ее наголовника. Некоторое внимание уделяется уровню точности производимых замеров при упругих перемещениях изделия в грунте после нанесения удара.

к оглавлению ↑

Испытания грунтов

При строительстве здания и последующем его вводе в эксплуатацию грунты песчаного и глинистого типа подвергаются уплотнению в результате влияющей на них статической нагрузки.

Испытания грунтов оказывает очень серьезное влияние на весь процесс возведения здания. Это связанно с тем, что от параметров несущей способности грунта напрямую зависят характеристики прочности и устойчивости всей строящейся конструкции.

Эта процедура производится для того, чтобы подробно изучить физико-механические характеристики грунтов, определить особенности их геологической структуры и выявить условия, которые оказывают влияние на равновесие всей почвенной массы на данном участке.

В большинстве случаев проводятся два обязательных этапа испытаний такого типа.

1. Лабораторные.
2. Полевые.

Испытания свай на прочность

Лабораторные позволяют определить нужные параметры физико-механических качеств грунтов, а полевые выявляют уровень сопротивления почвы в ее естественных условиях.

Проводимые работы помогают составить наиболее оптимальный график выполнения работ и спрогнозировать степень устойчивости будущего здания.

Кроме того, это способствует выбору наиболее эффективного способа, направленного на укрепление фундамента. Эти процедуры также проводятся для того, чтобы избежать обрушения возведенных зданий.

Испытания могут проводиться не только на открытых строительных площадках, но и при исследовании уже готово фундамента. Если строительство осуществляется на старом фундаменте, то грунт обязательно подвергается процедуре обязательного изучения.

к оглавлению ↑

Статическое испытание свай

При выборе оборудования, которое необходимо для корректных испытаний такого рода, ориентировка осуществляется на особенности способа, посредством которого будет проводиться погружение. Сейчас активно применяются такие способы, как:

• Проведение укладки нужного груза на платформу, установленную на сваях;
• Применение натяжной муфты или лебедки;
• Применение гидравлического домкрата и использование его усилия;
• Использование собственного удельного веса СВУ.

Испытания свай статической нагрузкой по ГОСТ 5686-94

Статическое испытание свай начинается с того, что обозначается численность уже существующих изделий, и тех мест, где будет производиться их дальнейшая забивка.

После этого производится погружение пробных железобетонных конструкций. Все текущие испытательные работы проводятся с участием тех конструкций, которые лежат в областях с наихудшими грунтовыми условиями.

Все испытательные работы начинаются с того, что выжидается период «отдыха» сваи. Те конструкции, погружение которых будет производиться с помощью других способов, приводят в готовность не раннее, чем за сутки до начала процесса.

Все работы начинаются только после того, как изделие, изготовленное из бетона, застывает на 80% своей прочности. Все работы производятся равномерно без осуществления ударов и с соблюдением степеней нагрузки на конструкцию. Порядок действий устанавливается заранее и отображается в программе испытаний.

При осуществлении заглубления нижних концов конструкции в грунты обломочного типа допускается достижение трех ступеней (уровней) нагрузки, которые составляют 1/5 всех нагрузок, объединенных суммарно.

Первая пробная свая должна обладать высокой прочностью, благодаря этому может быть обеспеченно получение всех необходимых характеристик. В случае необходимости свая подвергается усилению с помощью подключения внешней обоймы.

к оглавлению ↑

Динамическое испытание свай автокраном (видео)

 

Статические и динамические испытания свай нагрузкой: технология проведения

На чтение 5 мин Просмотров 51 Опубликовано 15. 06.2020 Обновлено 28.05.2020

Полевое исследование свай помогает изучить механические и физические свойства элементов, измерить уровень сопротивления и определить типичные деформации непосредственно в условиях строительства. Качество изысканий зависит от применения приборов и специальных устройств. Статические испытания свай проводят аккредитованные фирмы, где есть специалисты нужного профиля и необходимое оборудование.

Для чего и когда проводят испытания свай

Испытания проводят для оценки физических свойств свай и грунта, их взаимодействия

Опытную забивку опорных стоек проводят на специальной технической установке для определения выдергивающих, вдавливающих нагрузок и усилий на растяжение. Агрегат в виде платформы с нормативным грузом имеет в составе механизм давления на сваю, кран для подъема. Устройство снабжено опорной установкой из металлических ферм или железобетонных ригелей, через систему которых передается вертикальная нагрузка на испытуемый элемент.

Измерение фактических почвенных параметров имеет значение для предупреждения внезапного проседания и разрушения строения. Испытания грунтов по технологии забивки свай делается при возведении нового здания и при реконструкции или переоборудовании действующего сооружения.

Испытание оценивает однородность почвы, напластование, количественный состав, физические особенности каждого ряда. Проверяют соответствие проектных нагрузок реальной сопротивляемости стержня. Степень смещения сваи во время испытаний фиксируют измерительные датчики, детекторы, контролеры, которые отличаются точностью измерения до 0,1 мм. Полевые исследования проводят с учетом требований общих нормативов, которые дополнены соответствующими региональными и отраслевыми документами.

Какую информацию дает испытание

В результате исследования намечают результативный рабочий план проведения монтажа свайных элементов, прогнозируют стойкость и прочность сооружения, выбирают оптимальные способы укрепления фундамента. Измеряют сопротивление почвы, что дает возможность просчитать прочностные характеристики разных напластований.

Штамповые исследования в полевых условиях проводят для определения:

• точной конструкции и несущей способности опорного стержня;
• возможности заглубления стойки на расчетную глубину;
• взаимосвязи между просадкой сваи в земле и нагрузкой в растянутом временном промежутке.

Иногда дом строят на старом свайном фундаменте, тогда статические испытания проводят, чтобы оценить истинное состояние грунта вокруг существующих элементов. Так выбирают тип требуемой сваи, материал, ее диаметр, решают вопрос о бурении и монтаже добавочных стрежней.

Гидравлика передает нагрузку штампу посредством стойки. Реактивное напряжение воспринимает анкер, работающий на выдергивание свайного элемента. Грунт в проходе с обсадкой нагружают устройством, крепленным к трубе. Давление регулируют массой грузов на платформе, а вертикальность контролируют направляющими полозьями.

Что входит в программу полевых испытаний

В поле несущую характеристику и способность к деформации находят по итогам испытания почвы штампами в скважинах, шурфах на отметке пяты фундамента или применяют метод статического или динамического испытания свай. Исследование в шурфах проводят металлическими или бетонными штампами с большой жесткостью и площадью 2500 – 5000 см², а в буровых каналах применяют круглые элементы с квадратурой подошвы более 600 см².

Методика, по которой производится испытание на стройплощадке:

• статическое исследование;
• динамическая проверка;
• диагностика почвы эталонным элементом;
• контроль грунтов статическим зондированием.

Количество свай, подвергаемых проверке, зависит от различных факторов, но не должно быть меньше 1% от общего числа монтируемых стоек. На выбор численности испытуемых образцов влияет сложность условий, размер передаваемого напряжения и разнообразие типоразмеров опорных стержней.

Испытывают характерные участки для всей стройплощадки и проверяют области с ослабленными показателями. Результаты заносят в журнал, оформляют в форме графиков взаимозависимости нагрузки и смещения стойки. Учитывают связь числа ударов и количества отказов заглубления.

Регламентирующие документы

Стандарт, по которому проводят испытание буронабивных свай, а также завинчивающихся, вдавливаемых и забивных элементов — ГОСТ 56.82-2012. Правила документа регламентируют исследования на стройплощадке, и описывают методики контрольных проверок свайных стоек. Есть СНиП 2.02.03-85 и СП 50.102-2003, которые стандартизируют обследование оснований и составление проекта свайных опор нового строительства и реконструкции.

Статические проверки способности свай и грунта стоят дорого, проводятся в течение суток (время зависит от величины объекта), но относятся к категории точных испытаний с безукоризненными результатами.

Исследования разрешают на разных стадиях возведения:

• геологических изысканий;
• до начала проектирования;
• в процессе монтажа свайных опор;
• во время приемки нулевого цикла.

Технические документы об испытаниях с описанием элементов передают монтажникам свай. В бумагах есть план с привязкой скважин по осям, указаны точки пробного статического и динамического зондирования, расположение коммуникаций на объекте, зданий. Передают техзадание на испытание свай и заключение геологов об условиях строительства, а также смету на работы.

Особенности динамических испытаний

Динамику используют для определения реального напряжения в опорных стержнях и несущей способности. Груз нормативного веса сбрасывают на стойку с назначенной высоты и находят размер осадки. Рассчитывают несущую способность с учетом применяемых параметров и полученных результатов. Динамический метод длится недолго, но дает точные показатели.

В испытании используют прогибомеры. Перед нагрузкой регистрируют первый нулевой результат, затем берут второе показание и делают замеры последовательно в течение через 30 минут (всего 4 шт.). Сваю считают стабилизированной, если осадка составляет не больше 0,1 мм за последний час.

Нагрузка доводится до расчетной при погружении в плотные глинистые, крупнообломочные грунты и пески, но величина не должна быть меньше 1,5 показателя несущей характеристики сваи.

Особенности статических испытаний

Методика предусматривает ступенчатую нагрузку, размер которой находят с учетом проектного давления (но не больше 1/10). Следующее усилие дают после полной осадки сваи от первого напряжения. На измерительных датчиках выставляют ноль, после подачи первого усилия и при последующих ступенях регистрируют показания приборов.

Предельное сопротивление определяют по величине нагрузки, после которой останавливается заглубление сваи. Метод простой, но требует времени и технического оборудования. Принцип статической проверки в том, что на элемент давят, а не сбрасывают груз с высоты.

Применяют гидравлический домкрат, который давит вниз на металлическую балку, привариваемую к испытательному образцу сваи и соединяющую его с соседними анкерными стойками. Расстояние от контрольной сваи до анкерной делают не меньше 2 м или пяти диаметров (в элементах сечением до 80 см). Для контрольных элементов промежуток делают не меньше трех диаметров, но не меньше 1,5 м. Эталонную зонт-сваю ставят на расстоянии не меньше 1 метра.

▶ Испытание свай, грунтов динамической нагрузкой по всей России

Все здания и сооружения возводятся по СНиПам, в которых определено, что опорные столбы, закладываемые в качестве фундамента, должны подвергаться испытаниям на статические и динамические нагрузки.

Испытания свай – это комплекс мероприятий, направленный на проверку соответствия несущей способности опорных столбов расчетным нагрузкам, установленным в проекте возводимого сооружения.

Методика проведения динамического испытания свай заключается в следующем:

• С помощью вибропогружателя или молота свая погружается в грунт.
• В зависимости от вида испытаний, инженеры измеряют количество ударов или время, которое понадобилось для погружения опоры на определенную глубину.
• Полученные данные фиксируются и анализируются – на их основании делается вывод о целесообразности использования выбранных свай.

Мы проводим динамические испытания свай по всей России:

• привозим оборудование;
• подбираем подходящий способ испытаний;
• проведем все испытания;
• формируем технический отчет по завершении работы.

Зачем нужны динамические испытания свай

На этапе проектирования фундамента инженеры путем расчетов получают данные о так называемых «отказах» опорных конструкций. Для проверки расчетных данных на практике проводятся полевые испытания свай и грунтов динамической нагрузкой. Как показывает опыт, во время тестирования опор и анализа грунта часто обнаруживаются проблемы, не учтенные в предварительном проекте.

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

Таким образом, цель динамических испытаний – проверка соответствия несущей способности свай нагрузкам, обозначенным в проекте свайного фундамента. Также проведение динамических испытаний свай позволяет:

• обосновать выбранный метод строительства;
• определить осадку свай и максимальную нагрузку для них;
• дать оценку несущей способности фундамента в целом;
• выбрать нужные размеры, тип и конструктивные особенности опорных свай для возведения фундамента (на этапе предварительных изысканий).

Испытания свай динамической нагрузкой обязательно проводятся в следующих случаях:

• при недостаточности или неимении релевантных опытных данных об использовании данного типа или метода устройства опорных столбов;
• если проверки в сопоставимых условиях грунта и при такой же величине нагрузки не проводились;
• если на опорные конструкции будет оказываться сила, применительно к которой теория и практика разработаны недостаточно;
• если наблюдения в процессе монтажа опор показывают, что геологические условия строительной площадки значительно отличаются (в худшую сторону) от предполагаемых на основе опыта строительства и предварительных изысканий, а также если с помощью дополнительных изысканий причины этих отличий выяснить не удалось.

Подготовку и проведение динамических испытаний регламентирует ГОСТ 5686-2012.

Технология проведения динамических испытаний свай

Какое оборудование необходимо

Для проведения динамических испытаний используются:

• сваебойный или подвесной молот;
• вибропогружатель (виброустановка).

В качестве вспомогательных и измерительных инструментов требуются:

• высокоточный нивелир;
• датчики деформаций и акселерометры;
• комплекты анкерных свай для установки испытательного устройства;
• манометр;
• индикатор часового типа и другое оборудование.

В соответствии с ГОСТом, испытательная установка должна быть установлена прочно и жестко. Устройство должно передавать нагрузку от молота или вибропогружателя строго по вертикальной оси сваи. На сваю монтируются датчики деформаций и акселерометры, а также устанавливается реперная система с датчиками перемещений (прогибомерами).

Подготовка

Перед началом испытаний инженеры определяют количество опор, расстояние между ними и места для их забивки. После этого в отдельных участках вне строительной площадки несколько свай погружается в грунт. Сваю, давшую наибольшее число отказов при забивке, дополнительно испытывают статической нагрузкой.

Количество испытуемых динамической нагрузкой опор регламентируется ГОСТом и должно составлять не более 1% от общего числа свай на данном объекте, но не менее 6 шт.

Для получения достоверных результатов перед испытаниями и статической, и динамической нагрузкой опора должна отстояться в почве, «отдохнуть».

«Отдых» сваи – это перерыв между окончанием забивки и началом добивки. Его продолжительность зависит от состава, свойств и состояния прорезаемых грунтов и составляет не менее:

• 1 сутки – для крупнообломочных, плотных песчаных или глинистых грунтов твердой консистенции;
• 3 суток – для песчаных грунтов;
• 6 суток – для глинистых и разнородных грунтов;
• 10 суток – для водонасыщенных мелких и пылеватых песчаных грунтов;
• 20 суток – для глинистых грунтов мягко- и текучепластичной консистенции.

Как происходят испытания

Динамические испытания проходят в 3 этапа, а точнее – 3 раза:

• Первый этап. Испытание уже установленных свай для проверки грунта. Инженеры проверяют почву на неоднородность и рассчитывают глубину погружения отдельных конструкций.
• Второй этап. В случае испытания с помощью молота (забивки) подсчитывается количество ударов на каждый метр погружения, а на последнем метре – на каждые 10 см погружения. Если же для тестирования используется виброустановка, измеряется время, которое понадобилось устройству для погружения опоры на каждый метр в глубину, на последнем метре – на каждые 10 см погружения.
• Третий этап. После «отдыха» сваи проводится повторное тестирование, результаты которого и будут считаться наиболее точными и достоверными.

По полученным данным строятся графики:

• изменения отказов;
• зависимости общего числа ударов от глубины погружения.

После проведения расчетов делается вывод о несущей способности каждой сваи и оформляется отчет по результатам полевых испытаний. Заключение о несущей способности выдается заказчику – в дальнейшем этот документ можно использовать для согласования проекта строительства в государственных структурах.

Наши преимущества

• Работаем по всей стране. Выезжаем на место сами или направляем представителей в вашем регионе.
• Гарантируем качество. В компании трудятся инженеры-геологи с высшим строительным и геологическим образованием и опытом от двух лет. Даем гарантию на работы сроком 1 год.
• Делаем скидки. Снизим стоимость, если вы нашли услуги дешевле. Предоставляем скидки при повторном заказе услуг.
• Работаем без предоплаты. Вы оплачиваете работу по договору и только по факту ее выполнения.
• Работаем быстро. Подготовим расчеты за 1 день. Возможен срочный выезд на объект. Присылаем столько установок, сколько нужно для быстрого выполнения работы. Привозим полный комплект запасных частей и шнеков.
• Только качественное оборудование. Используем гидравлические домкрат и насосную станцию «Энергопред», манометр «Манотомь», индикатор часового типа производства НПП «ЧИЗ» и другоеоборудование. Все приборы сертифицированы.
• Учитываем пожелания заказчика. Проводим контрольные испытания грунтов, свай и других конструкций динамическим методом. Возможна работа с 15 конструкциями одновременно.

Как мы работаем

Испытания свай с компанией «ФундаментСтройКонтроль» проходят в несколько этапов. Это происходит следующим образом:

• получаем заказ на услугу, уточняем особенности проекта, подготавливаем коммерческое предложение за один день;
• выбираем оптимальный способ, составляем программу динамического испытания свай, согласуем детали;
• приезжаем на объект, привозим все необходимое оборудование, проводим испытания;
• формируем полный технический отчет по проделанной работе, консультируем, даем рекомендации;
• выдаем заключение о несущей способности, которое можно использовать при согласовании проекта в государственных структурах.

Цена проведения динамических испытаний свай

Цена начинается от 35 000 ₽.

Стоимость проведения динамических испытаний с зависит от:

• количества конструкций;
• выбранного способа испытаний;
• удаленности объекта.

Оставьте заявку – и мы рассчитаем точную цену, укажем ее в договоре и не изменим во время работы.

Заказать динамические испытания свай

Проводим динамические испытания свай по всей России. Привезем оборудование, подберем подходящий способ испытания, проведем необходимые работы и предоставим технический отчет по их завершении.

Позвоните по телефону или оставьте заявку на обратный звонок – наши сотрудники свяжутся с вами.

Также у нас вы можете заказать испытание свай статической нагрузкой.

Оставьте заявку, и мы сразу сообщим примерную стоимость вашего проекта

Укажите свой номер, мы перезвоним вам

Фотогалерея

Динамические испытания свай от 3 000 рублей по всей России и СНГ

Динамические испытания свай — полевые испытания с целью определения контрольных отказов забивных свай.

Сущность этого метода испытаний свай сводится к вычислению несущей способности свай на основании данных о величине их заглубления на последнем этапе принудительного погружения или при контрольной добивке. Испытания свай динамической нагрузкой проводят для определения возможной глубины их погружения и изменения величины отказов, а также для оценки несущей способности свай.

Отказом сваи считают величину погружения ее в грунт от одного удара молота. Вся суть проверки обеспечения несущей способности свай по грунту сводится к выполнению следующего условия: фактический отказ не должен превышать величину расчетного отказа. Расчетный отказ определяется в соответствии с аналитическими формулами или на основе волновой теории удара, фактический — в результате проведения динамических испытаний свай.

Задачи динамических испытаний

1. Контроль несущей способности свай по грунту принятой в проекте по величине ее фактического отказа
2. Определение несущей способности свай по грунту
3. Подбор оборудования для забивки свай по величине отказа
4. Оценка растягивающих и сжимающих напряжений в стволе сваи при забивке для контроля ее целостности

Виды динамических испытаний свай по величине отказа

• Динамические испытания свай без измерения упругой части (при отказах более 2 мм)
• Динамические испытания свай с измерением упругого отказа

Основой формулы для определения несущей способности свай является положение о том, что энергия импульса (удара) погружающего оборудования расходуется на выполнение полезной работы, т.е. непосредственно на заглубление сваи, и на потери, связанные с преодолением сопротивлений упругой деформации наголовника и погружаемой сваи и т.п.

В практике отечественного фундаментостроения длительное время применяется формула Н.М. Герсеванова, принятая в СП 24.13330.2011. Формула имеет следующий вид:

Несмотря на достоинства формулы Н.М. Герсеванова, в ней не учитываются потери энергии на упругую деформацию грунта и сваи, что ограничивает область применения данной формулы отказами менее 2мм. Поэтому для определения несущей способности свай, забиваемых при отказах менее 2 мм используют формулу в видоизмененном виде с учетом «упругой» части:

Методика проведения динамических испытаний свай

Комплекс работ по динамическому испытанию свай включает подсчет общего количества ударов и общей осадки на каждый метр погружения.
Добивку свай после «отдыха» следует производить тем же молотом и при той же высоте подъема ударной части. Полученный при добивке отказ испытуемых свай должен быть равен или меньше расчетного отказа.

По результатам испытаний оформляется отчет в соответствии с ГОСТ 5686-2012. Отчет содержит текстовую часть и графические приложения. График зависимости общего количества ударов и осадки на каждый метр погружения приведен ниже.

Если погруженные на проектную глубину сваи не дали расчетного отказа при забивке и добивке, то решение о возможности использования этих свай устанавливается на основе проведения статических испытаний грунтов сваями.

Оборудование и измерительные приборы

ООО НПО «ГЕОСМАРТ» имеет в своем арсенале уникальное оборудование, позволяющее раздельно определять упругую и остаточную часть отказа свай. Это необходимо в случае, если расчетный отказ сваи (среднее значение от 10 ударов) составляет менее 2 мм. В этом случае упругая часть отказа является слагаемым в формуле для определения несущей способности свай по результатам динамических испытаний.

Измерительная аппаратура состоит из датчиков деформаций и акселерометров, которые устанавливаются на сваю. Блок сбора данных считывает сигналы с датчиков, сохраняет данные в режиме реального времени и передает их с помощью беспроводного подключения (по Wi-Fi) к полевому компьютеру инженера. Беспроводное соединение предлагает большие преимущества, т.к. позволяет инженеру выполнять свою работу на безопасном расстоянии от сваи и без проблем, связанных с необходимой длиной кабеля, который может выйти из строя во время транспортировки или укладки.

Динамические испытания свай при отказах более 2 мм

Основой формулы для определения несущей способности свай является положение о том, что энергия импульса (удара) погружающего оборудования расходуется на выполнение полезной работы, т.е. непосредственно на заглубление сваи, и на потери, связанные с преодолением сопротивлений упругой деформации наголовника и погружаемой сваи и т.п.

В практике отечественного фундаментостроения длительное время применяется формула Н.М. Герсеванова, принятая согласно п.7.3.7 формула 7.20 СП 24.13330.2011. Формула имеет следующий вид:

В формуле приняты обозначения: η — коэффициент, принимаемый по табл. 7.11 СП24.13330 в зависимости от материала сваи, кН/м²;

А – площадь, ограниченная наружным контуром сплошного или полого поперечного сечения ствола сваи (независимо от наличия или отсутствия у сваи острия), м³;

Ed – расчетная энергия удара молота, кДж;

m1 – масса молота, т; m2 – масса сваи и наголовника, т; m3 – масса подбабка, т;

ε − коэффициент восстановления удара, принимаемый при забивке железобетонных свай и свай-оболочек молотами ударного действия с применением наголовника с деревянным вкладышем ε 2 =0,2/

Динамические испытания с определением упругого отказа

Несмотря на достоинства формулы Н.М. Герсеванова, в ней не учитываются потери энергии на упругую деформацию грунта и сваи, что ограничивает область применения данной формулы отказами менее 2мм. Поэтому для определения несущей способности свай, забиваемых при отказах менее 2 мм используют формулу в видоизмененном виде с учетом «упругой» части:

где sa – фактический (остаточный) отказ, равный вертикальному перемещению от одного удара сваи.

Основным преимуществом измерения упругого отказа в процессе динамических испытаний является более достоверное определение несущей способности сваи Fd. Что позволяет более полно использовать резервы несущей способности основания и, как следствие, эффективно проектировать свайные фундаменты.

Ниже представлена формула, по которой определяется допускаемая нагрузка на сваю N. В соответствии с этой формулой значение нагрузки, которую можно передать на сваю с регистрацией упругого отказа будет на 15% выше, по сравнению с аналогичной сваей, которая подвергалась испытанием без измерения упругого отказа.

ɣk — коэффициент надежности, принимаемый равным:

1,25 — если несущая способность сваи определена расчетом по результатам статического зондирования грунта, по результатам динамических испытаний сваи, выполненных с учетом упругих деформаций грунта, а также по результатам полевых испытаний грунтов эталонной сваей или сваей-зондом;

1,4 — если несущая способность сваи определена расчетом, в том числе по результатам динамических испытаний свай, выполненных без учета упругих деформаций грунта;

На рисунке ниже представлена диаграмма перемещения сваи после одиночного удара молота.

Свая после каждого удара перемещается в три этапа: вначале она перемещается на некоторую максимальную глубину, затем упругими силами грунта выталкивается вверх и после быстрозатухающих колебаний останавливается в грунте на отметке, отличающейся от положения ее до удара на некоторую величину, называемую остаточным отказом. Разность величин погружения свай на максимальную глубину и остаточного отказа называют упругим отказом.

В соответствие с Приложением Д СП 45.13330.2012 «Земляные сооружения, основания и фундаменты» расчетный отказ для ж/б свай длиной свыше 25 метров, а также стальных трубчатых свай следует оценивать расчетом, основанным на волновой теории. Ниже приведен пример расчета отказа металлической сваи с закрытым нижним концом, погружаемой забивкой. Геометрические параметры сваи: длина 35 метров, диаметр ствола 325 мм, для обустройства одного из объектов месторождения нефтегазовой отрасли.

Проектный и фактический отказ

Для оценки достаточности принятых проектных решений в части фундаментов из забивных свай используют понятия проектного и фактического отказа.В соответствии с требованиями по обеспечению эксплуатационной надежности и технической безопасности зданий и сооружений, фактический отказ должен быть меньше или равен проектному значению отказа. То есть должно выполняться следующее условие: Sa≤S

Расчет проектного отказа сваи определяется по формуле Н.М. Герсеванова, выраженной относительно несущей способности сваи по грунту:

где:
η – коэффициент для железобетонных свай, η=1500 кН/м²;
A – площадь поперечного сечения сваи, А = 0.09 м²;
Ed – расчетная энергия удара молота;
ε2 = 0,2 – коэффициент восстановления удара;
m1 – масса молота, т;
m2 – масса сваи с наголовком, т;
m3 – масса подбабка, т.

Проектный отказ на этапе разработки проектных решений позволяет произвести выбор сваебойного оборудования при погружении свай длиной до 25 м.

Выбор своебойного оборудования

В соответствие с Приложением Д СП 45.13330.2012 «Земляные сооружения, основания и фундаменты» расчетный отказ для ж/б свай длиной свыше 25 метров, а также стальных трубчатых свай следует оценивать расчетом, основанным на волновой теории. Более подробно про основы данного метода можно прочитать в разделе cтатических испытаний свай методом PDA.

Ниже приведен пример расчета отказа металлической сваи с закрытым нижним концом, погружаемой забивкой. Геометрические параметры сваи: длина 35 метров, диаметр ствола 325 мм, для обустройства одного из объектов месторождения нефтегазовой отрасли.

Цель расчета сводится к выбору необходимого оборудования для погружения свай. В случае неправильного выбора сваебойного оборудования при забивке сваи фиксируется «ложный» отказ, когда свая погружается маломощным молотом. При этом нижние концы не достигают проектных отметок. Малая энергия удара молота расходуется в основном на разрушение голов свай, а не на их погружение.

Расчетный отказ, полученный по результатам расчета, сравнивают с фактическим, измеренным в ходе динамических испытаний после отдыха свай. Если фактический отказ превышает расчетный, необходимо предусмотреть проведение дополнительных статических испытаний.

При погружении составных ж/б свай как правило применяют гидравлические молоты с возможностью изменения энергии удара. При этом необходимо контролировать уровень напряжений, возникающих в свае при их забивке для недопустимости ее разрушения, вследствие превышения напряжений предельному значению прочности материала сваи. Ниже приведен пример регистрации сжимающих и растягивающих напряжений в теле сваи при забивке (на объекте «Леруа Мерлен» в г. Кемерово).

Применение автоматизированных средств измерений позволяет получать результаты в графическом виде непосредственно в процессе испытаний.

Ниже приведен график зависимости глубины погружения от количества ударов, глубины погружения от уровня напряжения в материале сваи, мобилизация динамического сопротивления в процессе забивки.

Выполненные объекты

Испытание свай – динамические и статические способы

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.

Статические и динамические методы проведения испытании свай

Еще задолго до начала строительства здания проводится ряд работ, связанных с расчетом и планированием особенностей всех конструкций. Главной частью здания является фундамент. Проведение испытание свай необходимо для выявления вероятности возникновения деформации на сваях, снижения их несущей способности. Полученные практические данные сверяются с теоретической информацией, указанной в проекте. Если есть необходимость, проводится корректировка размеров опор и методов вдавливания свай в землю.

Испытания свай путем динамической нагрузки

Под динамическими исследованиями опор подразумеваются вибрации и удары. Такой метод испытания свай гораздо проще и доступнее в финансовом плане, если сравнивать со статическими способами исследования.

Важно, что такие испытания проводятся уже после забивки свай в землю и их «отдыха». Время, в течение которого опоры будут отдыхать, определяется индивидуально, в зависимости от характеристик грунта в конкретном месте и ряда иных условий.

При погружении свай должно применяться то оборудование, которое будет использоваться и в дальнейшем при строительстве. Испытания дают возможность определить следующие показатели:

• Несущая способность сваи определяется по отдаче, полученной с учетом углубления сваи после удара (одного) или вибрации (в течение минуты).
• Сопротивляемость погружения определяет однородность грунта.
• Сравнивается возможность погружения, предусмотренного проектом.

Итоги испытаний заносятся в специальный акт исследования, а для расчета стоимости дальнейших работ составляется подробная смета.

Динамические испытания могут потребоваться в различных случаях:

• При необходимости проведения изысканий. Они осуществляются перед проектированием свайного основания путем забивки пробных опор.
• В ходе погружения рабочих опорных элементов.
• При приемке выполненной работы.

Такие испытания могут выполняться:

• В ходе проведения изыскательных работ. Процедуры осуществляются с целью определения неоднородности почвенных условий по контуру проектируемого сооружения, а также для оценки несущей способности применяемых опор согласно проектной документации.
• При забивке рабочих свай. Это необходимо для уточнения несущей способности применяемых опор, а также определения слабых участков на свайном поле и выявления мест расположения несущих слоев почвы.
• В ходе приемки выполненной работы. Испытания позволят определить максимально достоверные данные, связанные с несущей способностью опор после того, как они «отдохнут» на строительном участке.

Динамические испытания осуществляются с помощью того же оборудования, которое в последующем будет использовано при погружении опорных элементов. В конечном итоге будет получена величина отказа свай, которая позволит определить путем проведения специальных расчетов несущую способность каждого столба.

Достоверность полученного отказа зависит от точности используемых показателей – общей массы, высоты подъема рабочей (ударной) части молота, веса опорного элемента и наголовника. На итоговые данные влияет также точность измерения упругого перемещения почвы и опоры после совершения ударных нагрузок.

Измерять отказ лучше всего с помощью специального оборудования. Чаще всего используются отказометры, к примеру, известная на весь мир конструкция П.Р. Тикунова. Такое оборудование позволяет зарегистрировать упругое перемещение почвы и опоры с точностью до 1 мм.

В ходе забивки пробных опорных элементов (во время изыскательных обследований), а также при приемке уже забитых опор (во время контрольных испытаний) все манипуляции осуществляются только после того, как опоры «отдохнут». Продолжительность «отдыха» может быть различной:

• На песчаной почве она составляет не меньше 3 суток.
• На глинистом грунте – порядка 6 суток после того, как опоры будут погружены в почву.

Особенности динамических испытаний свай

Согласно требованиям, которые прописаны в СНиП III-Б.6-62, в ходе измерения отказа нужно обязательно следить за самим процессом. Головная часть опоры должна быть целостной, а высота опускания ударной части – максимально возможной для применяемой разновидности молота. Удар молота должен осуществляться только в центральную часть опоры.

Если планируется использование молотов с двойным действием, количество ударов и степень подачи давления пара/воздуха в цилиндры обязательно должны соответствовать данным, прописанным в паспорте. Добивка как пробных, так и контрольных опор после «отдыха» осуществляется с помощью того же рабочего оборудования, которое будет использовано при ключевой забивке.

Процесс проведения динамических испытаний свай дает возможность зафиксировать:

• Количество ударов молота на каждый метр погружаемой опоры. Они учитываются до тех пор, пока свая не погрузиться до проектной отметки.
• Величину отказов после заглубления опорного элемента до требуемой проектной отметки.
• Время «отдыха» опорных элементов.
• Уровень засасывания опоры. Здесь учитывается отказ в ходе забивки и отказ при воздействии ударным молотом в ходе проведении добивки.

Испытания свай путем статической нагрузки

Такие испытания проводятся путем использования вдавливания, выдергиваний и горизонтальных нагрузок. Исследования могут проводиться только после того, как сваи «отдохнут». На инъекционных и буронабивных опорах испытания свай статической нагрузкой осуществляются только после того, как бетонный состав наберет 80% от своей максимальной прочности. Вдавливающие усилия на сваи выполняются равномерно и постепенно. Это относится как к нагрузкам, так и к разгрузке.

Стоит отметить, что статические испытания с помощью выдергивающих нагрузок не могут быть применены на буронабивных, винтовых, бетонных, расширенных к низу и составных опорах. Горизонтальные нагрузки оказываются минимум в двух местах, чтобы исключить деформации свайного столба. Показатели принимаются не по нормативам, а с учетом расчетной документации конкретного проекта.

Статические испытания назначаются при проведении инженерных изысканий. Они осуществляются до того, пока будет создана проектная документация, в ходе проведения монтажных работ, а также при приемке уже готовой работы.

Главная цель проведения статических испытаний при инженерных изысканиях – определение требуемой длины опоры и ее сечения, уточнение необходимой для будущего сооружения несущей способности. Статические испытания при приемке готовой работы и в ходе забивки опор нужны для определения фактической несущей способности, сопоставления полученных данных с расчетными (прописанными в проектной документации).

Информация, которая будет получена в ходе проведения статического испытания, будет максимально точной и достоверной. Она более полезна, чем при проведении динамического обследования несущих опор.

Несмотря на то, что статические испытания являются сложным и трудоемким процессом, они наиболее актуальны. Такое обследование обязательно осуществляется при возведении крупных/сложных по конфигурации объектов, при возведении которых используется значительное количество опорных элементов.

Все статические и динамические испытания свай осуществляются в соответствии с принятым законодательством РФ ГОСТ No 5686-69. Доверять такую работу нужно только высококвалифицированным специалистам. Сотрудники компании «СУ-77» работают в этом направлении уже не первый год, справятся с задачами любой сложности в максимально сжатые сроки.

Проведение статических испытаний в ходе инженерных изысканий подразумевает забивку нескольких опорных элементов. Их количество и места погружения определяются в индивидуальном порядке для каждого строительного объекта. Делает это проектная организация.

Испытания опор в ходе их монтажа и при приемке готовой работы осуществляются на сваях, которые расположены на участках с худшими грунтовыми условиями. Делается это также и в тех местах, где ранее были зафиксированы максимально возможные отказы при пробном погружении. Испытания обязательно осуществляются после «отдыха». Время «отдыха» прописано выше, сроки обязательно нужно выдержать.

Особенности проведения статических испытаний 

Испытания статического типа основаны на постепенном нагружении опорных элементов путем воздействия на них статической нагрузкой. Здесь измеряется полученный в ходе нагрузки осадок.

Нагрузки могут быть как критическими, так и предельными. В первом случае прослеживается резкое и незатухающее увеличение уровня осадки опоры, когда свая постепенно проваливается в грунт. Уровень может значительно превышать осадку, которая была предшествующей в ходе оказания нагрузки (примерно в пять раз). Предельная нагрузка примерно на одну ступень ниже, чем критическая.

Ступень нагрузки принимается в индивидуальном порядке. Она составляет примерно 1/10 или 1/15 от ожидаем ой величины общей предельной нагрузки. Чтобы испытания свай были максимально точными, рекомендуется использовать дифференцированную шкалу нагрузок, составляющую в пределах 1/2,5—1/5 (в начале проведения испытания) или 1/10—1/15 (при осуществлении последующих ступеней нагрузки).

Наблюдать за уровнем осадки опоры необходимо после проведения каждой ступени нагрузки до тех пор, пока осадка не затухнет. На затухание указывает тот факт, когда величина осадки будет составлять не более 0,1 мм на протяжении 2 часов постоянных наблюдений.

Измерять осадок требуется с определенной периодичностью:

• На протяжении первого часа измерений – каждые 15 минут.
• На протяжении второго часа измерений – каждые 30 минут.
• Далее – каждый час до полного затухания осадки.

Размер осадки должен фиксироваться максимально точно. Учитываются показатели до 0,1 мм с помощью специальных прогибомеров или точных нивелиров.

После того как нагрузка достигнет критических показателей, выполняется разгрузка по ступеням. Она осуществляется равными ступенями, но в удвоенном порядке. Информация, которая будет получена в ходе проведения испытания свай, фиксируется в специальном журнале проведения статического обследования.

Подбор оборудования для проведения статического испытания свай осуществляется с учетом методики нагружения опор. На сегодняшний день чаще всего используются следующие способы нагружения:

• Укладка грузов на платформу или монтируемую опору.
• Применение домкратов, работающих гидравлическим способом.
• Использование специальных натяжных муфт или лебедок.

Наиболее популярно использование метода, подразумевающего применение гидравлического домкрата. Такое испытание свай будет менее трудоемким, не требует значительных расходов денежных средств. Грузоподъёмность такого оборудования может варьироваться в пределах от 50 до 100 тонн.

Возможно использование специальной реперной системы. Она предназначена для фиксации приборов, которые в последующем будут измерять осадок испытываемой опоры. Конструкция представлена в виде стоек и ригелей.

Стойки – это швеллеры, тумбы или балки. Они погружаются в грунт на глубину порядка 50 см. Если необходимо испытать железобетонные опоры, которые расположены кустовым или ленточным методом, в качестве стоек используются сваи из куста/ряда.

Ригели представлены в виде металлических уголков, размер которых может составлять 7,5х7,5х0,8 см. Они фиксируются со стойками путем использования специальных хомутов. Именно на ригелях фиксируется прогибометр, который будет снимать показатели. Стоит отметить, что на каждом испытываемом опорном элементе должно располагаться по два прогибометра.

Какая документация должна оформляться при проведении статических испытаний свай?

Перечень:

• Тех. задание, которое составляет проектная организация.
• Проект производственных мероприятий.
• План строительного участка, где указаны места расположения испытываемых и анкерных опор.
• Геологический разрез участка. Здесь прописаны физико-механические характеристики почвы.

 

Этапы проведения испытаний свай

1 Испытание почвы динамической нагрузкой

1.1 Общая информация

Динамическая нагрузка может быть ударной, а также вибрационной. Испытания осуществляются с использованием забивных свай, проверяется возможность заглубления опорных элементов на требуемую глубину. Помимо этого, оценивается несущая способность опорного элемента и изучается однородность грунта.

Отказ опоры – это усредненная глубина погружения после одного удара установкой или воздействия вибропогружателем на протяжении 1 мин. Величина отказа измеряется с помощью специальных приборов, погрешность которых составляет порядка одного миллиметра. Если величина отказа менее одного миллиметра, отдельно фиксируются отказы остаточного и упругого типа. Для этих целей используется прогибометр.

Исследование почвы путем воздействия нагрузкой динамического типа, целью которого является уточнение несущих характеристик, не рекомендуется проводить на просадочной почве с естественной влажностью.

1.2 Проведение испытания свай

1.2.1 Забивка и добивка опорного элемента осуществляются с помощью аналогичного оборудования, какое в дальнейшем будет эксплуатироваться при погружении опорных элементов.

1.2.2 Испытание опоры путем воздействия динамической нагрузкой обязательно требует проведения:

• При забивке опорного элемента подсчитываются воздействия молотом на каждый метр заглубления. Учитывается также итоговое число воздействий, а на заключительном метре заглубления подсчеты ведутся через десять сантиметров.
• При вибропогружении опоры подсчитывается время, которое затрачивается на каждый метр заглубления. На заключительном метре учет нужно вести на каждых десять сантиметров.
• Отказ опорного элемента определяется и после «отдыха» опорного элемента.

1.2.3 Длительность «отдыха» прописана в проектной программе. Этот промежуток времени подбирается в индивидуальном порядке, зависит от состава, характеристик и состояния почвы. Он должен быть не меньше:

• Трое суток. Этот срок подойдет для песчаного грунта, не рекомендуется для водонасыщенной мелкой и пылеватой почвы.
• Шесть суток. Такой срок рекомендован для глинистой или разнородной почвы.

Примечания:

• Прорезая песчаный или просадочный грунт, если под опорой присутствуют крупнообломочные и плотные слои с твердой консистенцией, продолжительность «отдыха» может быть сокращена до одного дня.
• Более длительный срок «отдыха» устанавливается при необходимости прорезания водонасыщенного мелкого или пылеватого песка (более 10 суток), глинистого грунта с мягкой или тякучепластичной консистенцией (более 20 дней).

1.2.4 Добивка опорных элементов осуществляется в последовательном порядке, путем совершения 3-5 воздействий. Ударный элемент молота должен падать с одинаковой высоты. Расчетными принимаются средние показатели отказа.

1.2.5 Забивка опоры-зонда осуществляется после того, как будет достигнута заданная глубина. В этом случае нужно контролировать вертикальность расположения звеньев и стрелы, являющей составной частью копрового механизма. Отклонение звеньев может быть не более пяти миллиметров, а мачты – максимум пять градусов.

1.2.6 При осуществлении испытаний свай ведется журнал.

1.3 Особенности обработки результатов

Результаты проведенных испытаний оформляются в виде графиков, где указаны отказы по глубине и зависимость числа ударов.

Масштабируемость графиков:

• 1 см. по вертикали равен одному метру глубины погружения опорного элемента.
• 1 см. по горизонтали равен одному сантиметру отказа опоры при совершении пятидесяти ударов молотом или вибропогружении на протяжении одной минуты.

2. Испытание почвы статической вдавливающей, выдергивающей и горизонтальной нагрузкой

2.1 Общая информация

Испытание грунта с использованием забивной опоры начинается после «отдыха», особенности которого прописаны в пункте 1.2.3. Если опорный элемент погружен в почву путем использования иного способа, начинаются испытания согласно специально разработанной программы (не раньше, чем через сутки после погружения).

Проведение испытания с использованием буровых или набивных опор начинается после того, как свая приобретет порядка 80% проектной прочности. Перед исследованием воздействия на опору проверяются на сплошность.

2.2 Проведение испытаний свай путем воздействия статической вдавливающей нагрузкой

2.2.1 Нагружаются испытуемые опоры в равномерном порядке, без ударного воздействия. Ступени нагрузки прописаны в программе испытаний. Заглубляя столб в крупнообломочный грунт, уплотненный песок, глину. Три первичные ступени имеют максимальную нагрузку. Если опора имеет диаметр более 80 см., проводятся раздельные испытания – по поверхности опорного элемента и нижнему конце.

2.2.2 Каждая ступень подразумевает снятие отсчетов с помощью специальных приборов. Это нужно для уточнения уровня деформации. Процесс осуществляется с определённой периодичностью:

• Нулевой отсчет. Выполняется перед оказанием нагрузки на столб.
• Первичный отсчет. Осуществляется сразу после нагрузки.
• Последовательные три отсчета. Они делаются с интервалом в полчаса.

Дальнейшие отсчеты делаются каждый час до тех пор, пока не деформации не стабилизируются.

Процесс испытания грунта с использованием эталонной опоры подразумевает проведение отсчетов на всех ступенях нагружения. Последовательность проведения:

• Первичный отсчет осуществляется сразу после нагрузки.
• Два отсчета выполняются с интервалом в четверть часа.
• Дальнейшие отсчеты имеют интервал тридцать минут.

Могут присутствовать различия в показаниях контроллеров, которые не должны превышать заверенных показателей:

• 50%, если осадок меньше 1 миллиметр.
• 30%, если осадок в районе 1-5 миллиметров.
• 20%, если осадок больше 5 миллиметров.

2.2.3 Условная стабилизация деформации – осадка опоры на определенной ступени нагружения. Она не должна превышать 0,1 миллиметра при изучении на протяжении часа (для песчаных, глинистых почв с тугопластичной или твердой структурой), при наблюдении на протяжении двух часов (для глинистых почв с мягкопластичной или текучей консистенцией).

Изучая опорные элементы мостовых конструкций, критерием является скорость осадки. Она не должна превышать 0,1 миллиметра при наблюдении на протяжении получаса (для песчаных, глинистых, крупнообмолочных почв с твердой структурой), при наблюдении на протяжении часа (для глинистых грунтов с полутвердой или тугопластичной структурой).

Критерием условной стабилизации при проведении исследования эталонной сваей является скорость осадки опоры на определенной ступени нагружения. Она не должна превышать 0,1 миллиметра при наблюдении на протяжении четверти часа (для песчаных и глинистых почв с твердой структурой), при наблюдении на протяжении получаса (для глинистых почв с тугопластичной или полутвердой структурой), при наблюдении на протяжении часа (для глинистых почв с мягкопластичной/тегучей структурой).

2.2.4 Нагрузка при использовании натурной опоры должна доводиться до осадки порядка 4 см и более, а эталонной опоры – не менее двух сантиметров. Если уровень осадки меньше, время выдержки должно составлять менее пяти часов. Исключение – иной срок в спроектированной программе.

Когда натурные, эталонные столбы заглубляются в песчаный, глинистый, крупнообмолочный грунт, нагрузка должна соответствовать программе, но быть не менее полуторных показателей несущих характеристик.

Организуя контрольное испытание опорного элемента, нагрузка должна быть менее расчетного сопротивления ствола. Если пришлось сделать непредвиденный перерыв, отчеты ведутся от раньше достигнутых значений.

2.2.5 После испытания почвы эталонной сваей II типа, проводится вдавливание нижнего конца на 2 см., а далее – на 1,2 сантиметра, чтобы определить предельное сопротивление на боковых поверхностях. Эти испытания осуществляются без «отдыха» ступенями нагрузки с выдержкой на протяжении четверти часа. В журнал записываются временные промежутки – окончание исследования, начало нового.

После испытания эталонной сваей третьего типа снимаются показания с датчика, который регистрирует данные о сопротивлении почвы.

2.2.6 Разгрузка опоры осуществляется при достижении максимально нагрузки. Ступени приравниваются к двойному значению показателей нагружения, выдержка – не меньше четверти часа. Отсчеты снимаются после каждой разгрузки и спустя четверть часа по завершении наблюдения.

Достигнув нулевого значения разгрузки, наблюдения осуществляются на протяжении получаса (для песчаных грунтов), на протяжении часа (для глинистых грунтов). Отсчеты замеряются каждые пятнадцать минут.

2.2.7 После испытания с помощью эталонной сваи, она извлекается. Выдергивающие усилия должны быть без рывков, по оси опорного элемента.

2.2.8 Полученные данные вносятся в журнал.

2.3 Ускоренное проведение испытаний сваями грунтовой основы путем воздействия вдавливанием.

Инженерные изыскания в ходе проведения строительных работ допускают ускоренное проведение испытания статической вдавливающей нагрузкой. Здесь используется способ релаксации напряжений. В итоге создается графическое изображение зависимости осадки.

2.4 Контрольное проведение испытания свай путем организации принципа волновой теории удара.

Такая методика позволяет оценить уровень сопротивления буровой, набивной или забивной опоры, расположенной строго вертикально. Она основана на уточнении силового/скоростного отклика на воздействие, которое наносится сваебойным молотом.

При проведении испытания может использоваться как классический, так и специальный молот. Он обеспечит погружение опорного элемента, мгновенно создаст квазистатическое сопротивление. Энергия удара подбирается таким образом, чтобы остаточное перемещение составляло не менее двух миллиметров.

Между верхней частью опоры и молотом располагается демпфирующая прокладка, изготовленная из прочного материала. Она гасит высокочастотные импульсы при совершении удара.

Методика волновой теории удара позволит уточнить сопротивление почвы относительно боковой поверхности и пяты, смоделировать осадку.

2.5 Проведение испытания сваей почвы способом статической выдергивающей нагрузки

2.5.1 При испытании применяются те опоры, которые применялись при проведении исследования способом статической вдавливающей нагрузки. Время «отдыха» должно быть аналогичным, как в пункте 1.2.3.

2.5.2 Глубина заглубления опорного элемента при необходимости определения силы нежелательного трения приравнивается глубине просадочной толщины.

2.5.3 Нагружение опор, регистрация отсчетов аналогична, как и при применении натурной опоры (разделы 2.2.1 и 2.2.2).

2.5.4 Критерием условной стабилизации деформации является скорость выхода опоры из почвы на различных ступенях выдергивающих нагрузок. Она должна составлять не больше 0,1 мм на протяжении двух часов наблюдений (для оснований домов/сооружений), на протяжении одного часа наблюдений (для опор мостовых конструкций).

2.5.5 Нагрузка доводится до значения, позволяющего поднять опору из почвы на расстояние не меньше 2,5 сантиметра.

2.5.6 При проведении итогового исследования нагрузка не должна быть большей, чем показатели, прописанные в проектной документации.

2.5.7 После проведения испытаний числовые данные заносятся в журнал.

2.6 Проведение исследования способом статической горизонтальной нагрузки

2.6.1 При проведении такого исследования используются специальные приборы. Они располагаются в плоскости, которая параллельна плоскости действия силы.

2.6.2 Нагружение опоры, снятие отсчетов осуществляется в аналогичном порядке, прописанном в разделах 2.2.1 и 2.2.2.

2.6.3 Критерием условной стабилизации деформаций является время, требуемое для передвижения столба горизонтально на всех этапах нагрузки. Оно не должна быть больше 0,1 миллиметра при изучении на протяжении двух часов.

2.6.4 Нагрузка доводится до показателя, вызывающего смещение опоры горизонтально с учетом данных, прописанных в проектной программе исследования.

2.6.5 При проведении контрольного исследования показатели нагрузки не должны быть выше рассчитываемой нагрузки на опорные элементы, которая прописывается в проектной документации.

2.6.6 Вся полученная информация обязательно вносится в журнал.

Динамические и статические испытания свай

Винтовые сваи в последнее время надежно зарекомендовали себя на рынке частного домостроения. Причиной послужили особая надежность и долговечность конструкции в сравнении с альтернативными способами устройства фундамента. Традиционные классические типы оснований серьезно уступают современным по многим пунктам, касающихся стоимости, времени возведения, возможностей эксплуатации, сроков службы.

 

На протяжении практически двух веков с момента изобретения, технология винтовых свай постоянно совершенствовалась, эволюционировала, благодаря постоянным испытаниям на прочность. И сегодня производители систематически подвергают свои изделия испытаниям, проверяя продук на прочность и стремясь повысить ее качество.

 

 

Винтовые столбы незаменимы в местности, насыщенной грунтовыми водами, с глубоким уровнем промерзания, с рыхлой, песчаной, болотистой почвой. Их часто применяют в строительстве на воде. Другие виды фундаментов однозначно не справились бы с такими непростыми условиями, при которых нужно не только выстоять, но и выдержать немалую нагрузку — постоянную, от веса постройки, и циклическую (выдергивание, сжатие)

 

Именно поэтому металлические элементы постоянно проходят “экзамены” для определения несущей способности. Фундамент в воде не должен подмываться, менять свои технические характеристики и оставаться недвижимым даже при самом сильном течении. Промерзающие пучинистые почвы не должны выталкивать основание, оно обязано противостоять сжатию. Для подтверждения надежности ГОСТом были утверждены определены обязательные виды следующие испытаний:

 

• Динамические испытания свай

 

Такие проверки проводят для измерения степени усадки основания. На верхнюю часть вкрученной до проектной глубины винтовую конструкцию оказывается воздействие дизель-молота. Изменение исходного положения измеряется профессиональным прибором, либо нивелиром. После серии ударов специалисты получают полноценные данные о несущей способности элемента и составляют документальный акт,содержащий сведения о сроке службы, возможностях протекции.

 

Динамические испытания свай отличаются:

• низкой себестоимостью процесса;
• точностью и полнотой данных о возможностях изделия;
• быстротой эксперимента — около 20 минут на процедуру проверки, не больше одного дня на лабораторную экспертизу.

 

• Испытания свай статической нагрузкой

 

“Подопытная” конструкция погружается до установленной проектом глубины, с двух сторон от нее вкручиваются анкерные столбы. После установки специальных измерительных датчиков на металлический элемент поступает давление, которое постепенно увеличивается. По окончании снимаются и фиксируются показатели прогибометров.

 

Полевые испытания свай статической нагрузкой считаются одними из самых точных способов определения качества материала. Место проведения процесса тоже выбирается не случайно:

• местности, где конструкции подвержены наибольшим нагрузкам;
• участки, возможность установки на которых находится под сомнением;
• земля, схожая по характеристикам с той, где планируется проводить монтаж.

Сравнение статических и динамических нагрузочных тестов • G-Octopus

Испытания под динамической нагрузкой

Испытания на динамическую нагрузку отслеживают реакцию сваи на повторяющиеся удары молотком (падение массы) по головке сваи. Сжимающая волна проходит вниз по свае и заставляет ее продвигаться в почве. Именно из-за повторяющихся ударов свая вдавливается в грунт, и для этого при каждом ударе необходимо преодолевать осевую нагрузку сваи. Это означает, что свая на самом деле как бы проверяется на разрыв при каждом ударе.

Датчики, обычно устанавливаемые на вершине сваи, отслеживают волну и записывают результаты. Как только основная волна сжатия, распространяющаяся вниз по свае, достигает той части сваи, которая находится в земле, взаимодействие с почвой (вдоль вала и у основания) заставляет часть этой волны отражаться обратно к головке сваи. Таким образом, даже от основания сваи генерируется серия движущихся в обратном направлении отраженных волн напряжения. Все эти волны поднимаются к головке сваи и регистрируются одна за другой нашими датчиками.

Именно путем анализа этих волн и сравнения с исходной ударной волной мы можем «ощутить» взаимодействие сваи с грунтом и рассчитать осевую нагрузку сваи численными методами.

Испытания динамической и статической нагрузки

По сравнению со статическим испытанием нагрузки, испытания под динамической нагрузкой значительно дешевле и быстрее выполняются. Например, при забивании стальной сваи не требуется никакого дополнительного оборудования, такого как балки, анкерные сваи или тяжелые балластные грузы.

Испытания на динамическую нагрузку также можно провести во время и в конце установки, и они выполняются намного быстрее — часто занимают менее получаса. Результаты обычно готовы и быстрее. В зависимости от типа стопки, сложности теста и организации команды (большее количество людей может тестировать и интерпретировать параллельно) результаты могут быть доступны в течение 6-48 часов.

Наконец, для оффшорных проектов испытания под динамической нагрузкой действительно являются единственным жизнеспособным вариантом.

Глава 4.Данные испытаний динамической и статической свайной нагрузкой

Предыдущая | Содержание | Следующие

Глава 4. Данные испытаний динамической и статической свайной нагрузкой

В этой главе представлены методология и результаты данных динамических и статических испытаний свайной нагрузки для выбранных контрактов. В рамках контракта было проведено не менее двух испытаний статической нагрузкой, и здесь представлены результаты 15 испытаний. Анализатор забивки сваи ^® (PDA) также использовался на этих сваях для сравнения, и анализы проводились периодически во время установки эксплуатационных свай.Обсуждаются вопросы, связанные с расчетными нагрузками и критериями нагрузочных испытаний, включая требования к факторам безопасности и передаче нагрузки. Проводится сравнение результатов испытаний на статическую нагрузку и анализа программы анализа свайных волн CAse (CAPWAP ^® ). Данные CAPWAP показывают, что значения землетрясений обычно превышают значения, обычно рекомендуемые при анализе волновых уравнений. Обзор литературы представлен для оценки значимости этого открытия. Большое количество ударов, зафиксированное в конце забивки, также свидетельствует о том, что большая часть расчетной мощности сваи по CAPWAP является консервативной.

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ НАГРУЗКОЙ

Методы испытаний динамической нагрузкой

Приблизительно 160 испытаний динамической нагрузки на сваи были выполнены для оценки несущей способности сваи, забивных напряжений и характеристик ударного действия во время установки испытательных свай и эксплуатационных свай. Данные, представленные в этом отчете, были получены из файлов проекта. (См. Ссылки 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34.)

КПК использовался для записи, оцифровки и обработки сигналов силы и ускорения, измеренных на головке сваи.Эти сигналы использовались для оценки статической емкости с использованием метода случая, упрощенной полевой процедуры для оценки емкости сваи, а также более строгого CAPWAP. Результаты тестирования динамической нагрузки, обсуждаемые в этом отчете, в основном основаны на анализе CAPWAP. Описание основ динамических испытаний, включая CAPWAP, представлено в «Проектирование и строительство забивных свайных фундаментов» (отчет Федерального управления шоссейных дорог (FHWA) № FHWA-HI-97-013). ⁽¹⁷⁾ Динамические испытания проводились в соответствии с разделом 940 технических условий проекта.62.C, ⁽¹⁴⁾ Dynamic Load Tests и D4945-89 Американского общества испытаний и материалов (ASTM). Документ D4945-89 озаглавлен «Стандартный метод испытания свай на высокую деформацию». ⁽³⁵⁾

CAPWAP — это метод итеративного подбора кривой, при котором реакция сваи, определенная в модели волнового уравнения, согласуется с измеренной реакцией реальной сваи на одиночный удар молотком. Модель сваи состоит из ряда непрерывных сегментов, а полное сопротивление заделанной части сваи представлено серией пружин (статическое сопротивление) и демпферов (динамическое сопротивление).Статическое сопротивление формулируется на основе идеализированной упругопластической модели грунта, где параметр землетрясения определяет смещение, при котором поведение грунта изменяется с упругого на пластическое. Динамическое сопротивление формулируется с использованием модели вязкого демпфирования, которая является функцией параметра демпфирования и скорости.

Во-первых, силы и ускорения, действующие на саму сваю во время первоначального удара, регистрируются с помощью тензодатчика и акселерометра, установленных на головке сваи. Измеренное ускорение используется в качестве входных данных для модели сваи вместе с разумными оценками сопротивления грунта, землетрясений и параметров демпфирования.Сигнал «сила-время» на головке сваи рассчитывается с использованием модели и сравнивается с измеренным сигналом «сила-время». Параметры распределения сопротивления грунта, землетрясения и демпфирования впоследствии изменяются до тех пор, пока не будет достигнуто согласие между измеренными и расчетными сигналами. Пример сравнения измеренного и рассчитанного сигнала силы от одной из испытательных свай показан на рисунке 20. После достижения приемлемого соответствия решение дает оценку предельной статической способности, распределения сопротивления грунта вдоль сваи, а также параметры землетрясения и затухания.

Рис. 20. Пример согласования сигналов CAPWAP, тестовая группа 16A1-1. ⁽³³⁾

Методы испытаний статической нагрузкой

Испытания статической нагрузки проводились на этапе испытаний каждого контракта для проверки проектных допущений и несущей способности свай. Контрольные штанги, установленные на разной глубине внутри свай, были использованы для оценки поведения свай по передаче нагрузки по отношению к окружающему грунту и несущему пласту.Статические испытания проводились в целом в соответствии с разделами 940.62.B.4 технических условий проекта, ⁽¹⁴⁾ Short Duration Test и ASTM D1143-81, озаглавленным «Стандартный метод испытаний свай при статической осевой сжимающей нагрузке». » ⁽³⁶⁾ Данные испытаний на статическую нагрузку, представленные в этом отчете, были получены из файлов проекта. (См. Ссылки с 37 по 50.)

Статические нагрузки прикладывались и поддерживались с помощью гидравлического домкрата и измерялись датчиком нагрузки.Типичная схема испытания под нагрузкой показана на рисунке 21. Реакция на нагрузку домкрата обеспечивается стальным каркасом, который прикреплен к массиву стальных двутавровых свай, расположенных на расстоянии не менее 3 м от испытательной сваи. Прогибы головы сваи измерялись относительно неподвижной опорной балки с помощью стрелочных индикаторов. Контрольные измерения проводились относительно оголовка сваи или опорной балки с помощью стрелочных индикаторов. Головка сваи и контрольные данные об отклонении были записаны для каждого приращения нагрузки.

Рисунок 21.Типовая установка для испытания на статическую нагрузку
показывает приборы. ⁽⁵¹⁾

Выдержка из процедуры нагружения для раздела 940.62 испытания кратковременной нагрузкой приведена ниже ⁽¹⁴⁾ :

1. Прикладывайте 25 процентов допустимой расчетной нагрузки каждые полчаса до большего из следующих значений: [описаны две альтернативы; самая общая — 200 процентов от расчетной нагрузки]. Можно использовать более длительные приращения времени, но каждый раз приращение должно быть одинаковым.При 100-процентной расчетной нагрузке разгрузите до нуля и выдержите полчаса; затем перезагрузите до 100 процентов и продолжите 25-процентную инкрементную загрузку. На 150 процентах разгрузить до нуля и продержаться полчаса; затем перезагрузите до 150 процентов и продолжите инкрементные 25 процентов загрузки. Ни в коем случае нельзя изменять нагрузку, если скорость осадки не снижается со временем.
2. При максимальной приложенной нагрузке выдерживайте нагрузку не менее одного часа и до тех пор, пока осадка (измеренная в самой нижней точке сваи, в которой производятся измерения) в течение одного часа не станет больше нуля.254 мм (0,01 дюйма).
3. Удаляйте 25 процентов нагрузки каждые 15 минут, пока не будет достигнута нулевая нагрузка. Могут использоваться более длительные приращения времени, но все они должны быть одинаковыми.
4. Измерьте отскок при нулевой нагрузке в течение как минимум одного часа.
5. После того, как 200 процентов нагрузки были приложены и сняты, и испытание показало, что свая имеет дополнительную несущую способность, т. Е. Не достигла предельной несущей способности, продолжайте испытания следующим образом. Повторно загрузите испытательную сваю до уровня проектной нагрузки 200 процентов с шагом 50 процентов от допустимой расчетной нагрузки с интервалом в 20 минут.Затем увеличивайте нагрузку с шагом 10 процентов до тех пор, пока либо сваи, либо рама не достигнут своей допустимой конструкционной способности, либо свая больше не сможет выдерживать добавленную нагрузку. Если сбоя при максимальной нагрузке не происходит, удерживайте нагрузку в течение одного часа. При максимальной достигнутой нагрузке снимайте нагрузку четырьмя равными частями с интервалом 15 минут.

Вместимость тестовых свай была выбрана как наибольшая, определяемая двумя критериями отказа. Первый критерий устанавливает допустимую расчетную несущую способность как «50 процентов приложенной испытательной нагрузки, что приводит к чистой осадке верхней части сваи до 1.3 см после отскока в течение минимум одного часа при нулевой нагрузке ». Второй критерий использует критерии Дэвиссона, как описано ниже.

Критерий предельной нагрузки смещения Дэвиссона использовался в проекте для определения предельной прочности или разрушения испытательных свай. ⁽⁵²⁾ Под предельной нагрузкой понимается точка, в которой смещение головки сваи соответствует пределу, который смещен относительно линии упругого сжатия сваи. Для свай диаметром менее 61 см предел определяется следующей линейной зависимостью:

(1)

где,

S _f = Перемещение вершины ворса (см).

D = Диаметр или ширина ворса (см).

S _e = Упругое сжатие общей длины ворса (см).

Упругое сжатие в этом случае относится к прогибу сваи, который произошел бы, если бы 100 процентов приложенной нагрузки было передано на носку сваи (т. Е. При нулевом трении вала), и определяется следующим уравнением:

(2)

где,

Q = Приложенная нагрузка.

L = Общая длина ворса.

A = Площадь поперечного сечения сваи.

E = Модуль упругости ворса.

Средняя нагрузка на сваю в средней точке между двумя контрольными точками была оценена по упругому укорачиванию сваи с использованием следующего уравнения:

(3)

где,

A = Площадь сваи.

E = Модуль упругости ворса.

D ₁ = Прогиб в верхнем контрольном положении.

D ₂ = Прогиб в нижнем контрольном положении.

L = Расстояние между верхним и нижним контрольными точками.

Оба уравнения 2 и 3 требуют модуля упругости сваи. Спецификации требуют, чтобы модуль упругости определялся посредством испытаний на сжатие, проводимых на представительных образцах бетона (ASTM C 469-87a). Однако на самом деле этот метод неприменим к сваям из стальных труб, заполненных бетоном. В проекте CA / T было обычной практикой использовать отклонения верхнего контрольного сигнала и головки сваи для расчета модуля сваи по уравнению 3.Этот подход был оправдан, поскольку предполагалось, что любая предварительная калибровка, выполняемая перед установкой сваи, уменьшит трение вала, особенно вблизи головки сваи. В некоторых случаях модуль упругости свай из PPC определялся на основе комбинации контрольных данных и данных испытаний на сжатие с использованием инженерной оценки.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ НА НАГРУЗКУ

По выбранным контрактам было проведено более 160 динамических испытаний для оценки вместимости сваи как на этапе испытаний, так и на этапе производства.Из этих 160 испытаний результаты 28 испытаний представлены в этом отчете, поскольку они соответствуют испытаниям статической нагрузкой на 15 сваях. Информация о каждой испытанной свае представлена ​​в таблице 7, а информация о забивке сваи представлена ​​в таблице 8.

Таблица 7. Сводная информация о сваях и предпусковых устройствах.

Название тестовой сваи	Контракт	Тип сваи	Preauger Глубина (м)	Диаметр предварительного устройства (см)
ET2-C2	C07D1	41-см КПП	0	NA 1
ET4-3B	C07D1	41-см КПП	0	NA
375	C07D2	41-см КПП	9.1	45,7
923	C07D2	41-см КПП	24,1	45,7
I90 EB SA	C08A1	41-см КПП	НИ 2	40.6
14	C08A1	41-см КПП	27,4	40,6
12A1-1	C09A4	31-см КПП	30,5	45,7
12A2-1	C09A4	31-см КПП	32.0	45,7
16A1-1	C09A4	41-см КПП	30,5	45,7
I2	C09A4	41-см КПП	30,5	40,6
3	C09A4	Трубка 41 см	24.4	40,6
7	C09A4	Трубка 41 см	24,4	40,6
IPE	C19B1	труба 32 см	7,6	30,5
IPW	C19B1	труба 32 см	12.2	30,5
NS-SN	C19B1	41-см КПП	8,2	40,6

Примечания:

1. NA = Не применимо.

2. NI = Данные не идентифицированы.

Таблица 8. Сводная информация по забивке свай.

Название тестовой сваи	Тип испытания 1	Молоток Тип 2	Глубина заложения (м)	Минимальная передаваемая энергия (кН-м)	Регистрируемое сопротивление проникновению (ударам / 2,5 см)	Постоянный набор (см)
ET2-C2	EOD	Я	47.5	НИ 3	7,7,7	0,36
	34DR	–	–	58,0	11	0,23
ET4-3B	EOD	II	41.1	НИ	8,7,10	0,25
	НИ	–	–	50,8	14	0,18
375	EOD	II	16.8	50,2	12,13,39	0,08
	7DR	–	–	54,2	> 12	<0,20
923	EOD	II	32.9	46,1	7,7,7	0,36
	7DR	–	–	51,5	> 8	0,33
I90 EB SA	EOD	III	46.6	25,8	12,10,10	0,25
	1DR	–	–	25,8	13	0,20
14	EOD	III	45.4	25,8	10,10,16	0,15
	1DR	–	–	23,1	21	0,13
12A1-1	EOD	III	41.8	20,7	4,4,5	0,51
	1DR	–	–	28,6	> 7	> 0,36
12A2-1	EOD	III	38.7	15,3	3,4,4	0,64
	1DR	–	–	18,6	8	0,33
16A1-1	EOD	III	43.3	24,4	6,7,7	0,36
	3DR	–	–	17,1	11	0,23
I2	EOD	III	37.2	27,1	4,4,4	0,64
	1DR	–	–	19,0	5	0,51
3	EOD	III	39.6	57,1	11,12,14	0,18
	1DR	–	–	49,9	30	0,08
7	EOD	III	38.1	49,8	11,11,11	0,23
	3DR	–	–	50,2	> 16	<0,15
IPE	EOD	В	19.5	39,6	5,5,5	0,51
	1DR	–	–	53,0	7	0,36
IPW	EOD	VI	22.6	43,3	5,5,5	0,51
	1DR	–	–	59,7	8	0,33
NS-SN	EOD	IV	13.4	27,1	8,15,16	0,15
	7DR	–	–	24,4	26	0,10

Примечания:

1.EOD = конец начального вождения, #DR = # дней до повторного заездов.

2. Типы молотов: I = Delmag D 46-32, II = HPSI 2000, III = ICE 1070, IV = HPSI 1000, V = Delmag D 19-42, VI = Delamag D 30-32.

3. NI = Данные не идентифицированы.

Динамические результаты и интерпретация

Динамические испытания проводились как в конце первоначальной забивки сваи (EOD), так и в начале повторной забивки (BOR), обычно через 1-7 дней (1DR, 7DR и т. Д.) После установки.В большинстве случаев динамические испытания проводились перед испытаниями на статическую нагрузку. Однако испытательные сваи ET2-C2 и ET4-3B были динамически испытаны во время повторного удара после того, как было выполнено испытание на статическую нагрузку. Пределы прочности 15 тестовых свай, определенные с помощью анализа CAPWAP, приведены в таблице 9. В таблице указано, когда было проведено испытание, а также прогнозируемое сопротивление вала и носка.

Таблица 9. Сводные данные о емкости CAPWAP.

Название тестовой сваи	Тип испытания 1	Зарегистрированное сопротивление пробиванию (удары / 2.5 см)	Максимальная нагрузка 2 (кН)
			Вал	Носок	Всего
ET2-C2	EOD	7,7,7	НИ 3	НИ	НИ
	34DR	11	(2,028)	(1,219)	(3,247)
ET4-3B	EOD	8,7,10	НИ	НИ	НИ
	НИ	14	(1,744)	(1,975)	(3,719)
375	EOD	12,13,39	(890)	(3,336)	(4226)
	7DR	> 12	(1,245)	(3,514)	(4,759)
923	EOD	7,7,7	667	1,904	2,571
	7DR	> 8	(1,664)	(1708)	(3 372)
I90 EB SA	EOD	12,10,10	934	712	1,646
	1DR	13	(1,156)	(1,112)	(2268)
14	EOD	10,10,16	(449)	(2,237)	(2,687)
	1DR	21	(894)	(1,926)	(2,820)
12A1-1	EOD	4,4,5	685	979	1,664
	1DR	> 7	(1,103)	(743)	(1846)
12A2-1	EOD	3,4,4	316	845	1,161
	1DR	8	1,023	431	1,454
16A1-1	EOD	6,7,7	956	1,063	2,015
	3DR	11	(983)	(876)	(1,859)
I2	EOD	4,4,4	400	1,130	1,530
	1DR	5	1,526	489	2,015
3	EOD	11,12,14	(983)	(2,086)	(3069)
	1DR	30	(1,228)	(1,690)	(2,918)
7	EOD	11,11,11	(80)	(2,740)	(2,820)
	3ДР	> 16	(983)	(1,984)	(2,962)
IPE	EOD	5,5,5	489	1,334	1,824
	1DR	7	645	1,535	2,180
IPW	EOD	5,5,5	778	1,223	2,002
	1DR	8	1,290	1,468	2,758
NS-SN	EOD	8,15,16	(583)	(1,806)	(2389)
	7DR	26	(858)	(1,935)	(2,793)

Примечания:

1.EOD = конец начального вождения, #DR = # дней до повторной забастовки.

2. В скобках указаны консервативные значения.

3. NI = Данные не идентифицированы.

Многие емкости указаны в скобках, что указывает на то, что значения, скорее всего, консервативны (т.е. истинная конечная емкость больше). В литературе признано, что динамические характеристики могут быть недооценены, если энергия молота недостаточна для полной мобилизации сопротивления почвы. ⁽⁵³⁾ В частности, исследования показали, что количество ударов, превышающее 10 ударов на 2,5 см, может не вызвать смещения, достаточного для полной мобилизации сопротивления почвы. ^(53,54) Как показано в таблице 8, большинство свай во время повторного удара превысило 10 ударов на 2,5 см и, таким образом, вероятно, будет ниже истинной предельной прочности свай.

Консервативность пропускной способности CAPWAP в некоторых сваях можно проиллюстрировать путем сравнения кривой зависимости нагрузки от смещения на носке, полученной с помощью CAPWAP, с кривой, полученной при испытании на статическую нагрузку.Кривые «нагрузка-смещение» на носке испытательной сваи 16A1-1 показаны на рисунке 22. Во время первоначальной забивки для этой сваи было зарегистрировано семь ударов на 2,5 см. Данные испытаний на статическую нагрузку, показанные на рисунке 22, были экстраполированы из контрольных данных. Как показано на рисунке 22, максимальное сопротивление, создаваемое носком сваи от CAPWAP, составляет приблизительно 1060 кН. При испытании на статическую нагрузку было задействовано не менее 1670 кН; однако конечное значение на самом деле выше, поскольку отказ не был достигнут.

Рисунок 22. Кривые «нагрузка-перемещение» для носка сваи, испытательной сваи 16А1-1.

Параметры землетрясений и демпфирования, полученные в результате анализа CAPWAP, сведены в таблицу 10. Часто предполагается, что значения землетрясений составляют приблизительно 0,25 см в типичных анализах волнового уравнения. Значения землетрясения в этом исследовании варьируются от 0,25 до 1,19, в среднем 1,6 см. В литературе наблюдались сильные землетрясения порядка 2,5 см. ^(55,56) Однако значения землетрясений в этом исследовании находятся в пределах типичных значений. ⁽⁵⁷⁾

Таблица 10. Сводка параметров почвы CAPWAP.

Название тестовой сваи	Тип испытания 1	Землетрясение (см)		Демпфирование (с / м)
		Вал	палец	Вал	палец
ET2-C2	EOD	–	–	–	–
	34DR	0.43	0,84	0,72	0,23
ET4-3B	EOD	–	–	–	–
	–	0.56	0,36	0,89	0,82
375	EOD	0,64	1,19	0,33	0,07
	7DR	0.51	0,86	0,23	0,20
923	EOD	0,38	1,14	0,72	0,43
	7DR	0.23	0,81	0,46	0,43
I90 EB SA	EOD	0,13	0,89	0,16	0,56
	1DR	0.38	0,56	0,69	0,69
14	EOD	0,25	0,76	0,39	0,43
	1DR	0.25	0,41	0,59	0,43
12A1-1	EOD	–	–	–	–
	1DR	0.38	0,56	0,75	0,16
12A2-1	EOD	–	–	–	–
	1DR	0.25	0,51	0,49	0,33
16A1-1	EOD	–	–	–	–
	3DR	0.25	0,10	1,41	1,15
I2	EOD	0,25	0,51	0,75	0,26
	1DR	0.13	0,25	0,46	0,10
3	EOD	0,48	0,64	0,13	0,10
	1DR	0.15	0,56	0,33	0,10
7	EOD	0,23	0,64	0,46	0,10
	3DR	0.25	0,36	0,52	0,10
IPE	EOD	0,25	0,69	0,62	0,23
	1DR	0.38	0,89	0,59	0,23
IPW	EOD	0,38	0,64	0,43	0,23
	1DR	0.25	0,36	0,59	0,20
NS-SN	EOD	0,30	0,91	0,52	0,33
	7DR	0.13	0,46	0,72	0,49

Примечания:

1. EOD = конец начального движения, #DR = # дней до повторного заездов.

2. с / м = секунды / метр.

Сравнение данных CAPWAP

Сравнение возможностей EOD и BOR CAPWAP показано на рисунке 23. Линия на рисунке показывает, где значения EOD и BOR равны.Точки данных, расположенные слева от линии, показывают увеличение емкости с течением времени, тогда как данные, расположенные ниже линии, показывают ее уменьшение. В четырех сваях (12A2-1, I2, IPE и IPW), где считалось, что сопротивление почвы полностью мобилизовано как для EOD, так и для BOR, данные показывают увеличение на 20–38 процентов за 1 день. Общее увеличение производительности связано с увеличением сопротивления вала.

Рисунок 23. Возможности CAPWAP в конце начального движения (EOD) и начале повторного пробоя (BOR).

Данные испытаний статической нагрузкой

Испытания под статической нагрузкой были проведены на 15 сваях примерно через 1–12 недель после их установки. Результаты испытаний приведены в таблице 11. В целом, при испытаниях на статическую нагрузку наблюдались два типа поведения при прогибе нагрузки (рисунки 24–27).

Таблица 11. Сводка данных испытаний статической нагрузкой.

Название тестовой сваи	Время после установки сваи (дни)	Максимальная приложенная нагрузка (кН)	Максимальное смещение головы сваи (см)
ET2-C2	13	3,122	1.7
ET4-3B	20	3,558	2,4
375	15	3,447	1,6
923	33	3,447	2.4
I90 EB SA	23	3,781	1,6
14	6	3,105	2,2
12A1-1	30	1,512	1.4
12A2-1	24	1,014	0,5
16A1-1	17	3,612	2,6
I2	6	3,558	1.7
3	9	3,959	2,4
7	10	3,167	2,0
IPE	84	2,384	1.3
IPW	10	2 891	4,1
NS-SN	30	2,535	1,3

Испытательная свая 12A1-1 (рис. 24) представляет собой состояние, при котором осевое отклонение сваи меньше теоретического упругого сжатия (при условии нулевого трения вала).Эта свая была нагружена до 1557 кН за пять шагов, и ни в какой момент во время нагружения прогиб не превышал расчетное упругое сжатие сваи. Такое поведение объясняется трением вала, которое снижает сжимающие силы в свае и ограничивает оседание. Существенный вклад трения вала также проявляется в кривой распределения нагрузки, показанной на рисунке 25, которая показывает, что нагрузка в свае уменьшается с глубиной. Такое поведение типично для испытательных свай ET2-C2, ET4-3B, I90-EB-SA, 12A1-1, 12A2-1, I2 и 3.

Рис. 24. Прогиб головки сваи в статике нагрузочные испытания сваи 12А1-1.	Рисунок 25. Распределение нагрузки в свае 12А1-1.

Испытательная свая 14 (рис. 26) представляет собой состояние, при котором осевое отклонение приблизительно равно теоретическому упругому сжатию.Это говорит о том, что большая часть приложенных нагрузок распределяется на носк сваи с меньшим относительным вкладом трения вала. Это видно на рисунке 27, который показывает незначительные изменения нагрузки внутри сваи с глубиной. Такое поведение типично для тестовых свай 375, 923, 14, 16A1-1, 7, IPE и IPW.

Рисунок 26.Прогиб головки сваи за г. статические нагрузочные испытания сваи 14.	Рисунок 27. Распределение нагрузки в свае 14.

Из 15 испытаний на статическую нагрузку только одна испытательная свая (IPW) была нагружена до отказа в соответствии с критериями Дэвиссона. Эти данные показаны на рисунках 28 и 29. Эта свая показала значительное увеличение прогиба примерно на 2 580 кН, впоследствии пересекая линию Дэвиссона примерно на 2 670 кН при смещении примерно 2.5 см. Контрольные данные, полученные около носка сваи, показали, что свае не удалось погрузиться.

Рисунок 28. Прогиб головки сваи во время статические нагрузочные испытания свайных ИПВ.	Рисунок 29. Распределение нагрузки в IPW сваи.

Все испытательные сваи достигли требуемых предельных значений прочности при испытаниях на статическую нагрузку.Требуемые предельные мощности были определены путем умножения допустимой проектной мощности на коэффициент безопасности не менее 2,0, как указано в спецификациях проекта. В контракте C19B1 использовался немного больший запас прочности 2,25. Три из 15 статических испытаний не продемонстрировали, что 100 процентов расчетной нагрузки было передано на несущие грунты. Две сваи (12A1-1 и 12A2-1) не могли передать нагрузку на несущие грунты из-за высокого поверхностного трения (рисунки 24 и 25).Тестовая свая I2 не смогла продемонстрировать передачу нагрузки, потому что нижний контрольный прибор не работал.

Сравнение данных испытаний под динамической и статической нагрузкой

Емкости, определенные CAPWAP и испытаниями на статическую нагрузку, приведены в таблице 12 вместе с требуемыми предельными нагрузками. Из 15 тестовых свай только одна сваи (IPW) была нагружена до отказа при испытании на статическую нагрузку. Аналогичным образом, только четыре анализа BOR CAPWAP и восемь анализов EOD CAPWAP мобилизовали полное сопротивление почвы.Это означает, что истинная предельная вместимость большинства протестированных свай не была достигнута, и это затрудняет сравнение результатов статических нагрузочных испытаний и CAPWAP.

Испытательная свая IPW вышла из строя при испытании на статическую нагрузку. По совпадению, ожидается, что пропускная способность CAPWAP для этой сваи также будет отражать полностью мобилизованное сопротивление грунта из-за относительно низкого числа ударов (т.е. <10), наблюдаемого во время забивки. Основываясь на сравнении всех данных для свайных IPW, их мощность увеличилась примерно на 35 процентов вскоре после установки, что дает коэффициент безопасности примерно 3.0. Обратите внимание, что эта свая была предварительно забита примерно на половину глубины заделки. Нагрузка 2669 кН, определенная при испытании на статическую нагрузку, немного меньше, чем сила повторного удара, равная 2758 кН. Однако это различие частично объясняется модификациями, которые были внесены в сваю после динамических испытаний, но до статических испытаний. Эти модификации включали удаление 0,6 м покрывающего слоя в месте расположения сваи и заполнение сваи из стальных труб бетоном, оба из которых уменьшили бы несущую способность сваи, измеренную при испытании на статическую нагрузку.

Таблица 12. Сводка данных испытаний динамической и статической нагрузкой.

Название тестовой сваи	Требуемая допустимая нагрузка (кН)	Требуемый минимальный коэффициент безопасности	Требуемая предельная нагрузка (кН)	Максимальная нагрузка CAPWAP 1 (кН)		Предел прочности при испытании статической нагрузкой (кН)
				EOD	БОР
ET2-C2	1,379	2.00	2,758	НИ 2	(3,247)	(3,122)
ET4-3B	1,379	2,00	2,758	НИ	(3,719)	(3,558)
375	1,379	2.00	2,758	(4226)	(4,759)	(3,447)
923	1,379	2,00	2,758	2,571	(3 372)	(3,447)
I90 EB SA	1,379	2.00	2,758	1,646	(2268)	(3,781)
14	1,379	2,00	2,758	(2,687)	(2,820)	(3,105)
12A1-1	756	2.00	1,512	1,664	(1846)	(1,512)
12A2-1	507	2,00	1,014	1,161	1,454	(1014)
16A1-1	1,245	2.00	2,491	2,015	(1,859)	(3,612)
I2	1,245	2,00	2,491	1,530	2,015	(3,558)
3	1,583	2.00	3,167	(3069)	(2,918)	(3,959)
7	1,583	2,00	3,167	(2,820)	(2,962)	(3,167)
IPE	890	2.25	2,002	1,824	2,180	(2,384)
IPW	890	2,25	2,002	2,002	2,758	2,669
NS-SN	1,112	2.25	2,504	(2,389)	(2,793)	(2,535)

Примечания:

1. Производительность, указанная в скобках, означает консервативные значения (испытания под динамической нагрузкой) или значения, при которых отказ не был достигнут (испытания под статической нагрузкой).

2. NI = Данные не идентифицированы.

О динамическом фундаментальном тестировании | Свайная динамика

Попытки определить несущую способность сваи с помощью динамического анализа относятся к XIX веку, когда для определения несущей способности была разработана динамическая формула, учитывающая энергию забивающего сваи молота и набор сваи.В начале 1940-х годов результаты большого исследования динамических формул были опубликованы и обсуждались очень известными инженерами, включая Карла Тержаги. Эти ученые пришли к выводу, что ни одна из формул не была точной (см. Likins, GE, Fellenius, BH, Holtz, RD, март 2012 г. Публикация № 227; 737-753) и рекомендовала вместо этого использовать испытания на статическую нагрузку для определения несущей способности сваи.Сегодня динамические формулы в значительной степени заменены более точным анализом волновых уравнений и динамическими испытаниями при высоких деформациях.

Анализ волновых уравнений

В 1950-х годах Э.А. Смит из Raymond Pile Driving Company изучил распространение волн на тонких стержнях и разработал метод численного анализа для прогнозирования зависимости пропускной способности от количества ударов и исследования напряжений при забивке свай. Модель математически представляет молот и все его принадлежности (плунжер, колпак, блок колпачка), а также сваю в виде набора сосредоточенных масс и пружин в одномерном анализе.Реакция грунта для каждого сегмента сваи моделируется как вязкоупруго-пластическая. Все компоненты системы реалистично смоделированы.

Анализ начинается с падения ударника молота и достижения начальной скорости при ударе. Этот метод является наилучшим методом прогнозирования взаимосвязи между емкостью сваи и количеством ударов (или набором ударов), а также единственным доступным методом прогнозирования движущих напряжений. Загрузите бесплатную программу PDI-Wave, чтобы визуализировать распространение волны после удара плунжера, а также результирующие силы, скорости, напряжения и смещения.

Усовершенствования метода Смита включают работу GRL по включению термодинамической модели дизельного молота и остаточных напряжений. Программа анализа свай по волновым уравнениям GRLWEAP основана на методе Смита. Подход с использованием волнового уравнения — отличный инструмент прогнозирования для анализа ударной забивки свай, но он имеет некоторые ограничения. В основном это связано с неопределенностями в количественной оценке некоторых требуемых входных данных, таких как фактическая производительность молота и параметры грунта.

Динамические испытания при высоких деформациях

Когда молот или падающий груз ударяется о верхнюю часть фундамента, волна сжимающего напряжения движется вниз по его валу со скоростью c, которая является функцией модуля упругости E и плотности массы.Удар вызывает силу F и скорость частицы v в верхней части фундамента. Сила вычисляется путем умножения измеренных сигналов от пары датчиков деформации, прикрепленных к вершине сваи, на площадь сваи и модуль. Измерение скорости получается путем интегрирования сигналов от пары акселерометров, также прикрепленных к верху сваи. Датчики деформации и акселерометры передают данные в систему динамических испытаний с высокими напряжениями, такую ​​как анализатор сваи ^® (КПК), для обработки сигналов и получения результатов.

Пока волна распространяется в одном направлении, сила и скорость пропорциональны: F = Zv, где:

• Z = EA / c — полное сопротивление сваи
• E — модуль упругости материала сваи
• А — площадь поперечного сечения сваи
• c — скорость материальной волны, с которой распространяется волновой фронт

Силы сопротивления грунта вдоль вала и на носке вызывают отражения волн, которые распространяются и ощущаются в верхней части фундамента.Моменты, когда эти отражения достигают вершины сваи, зависят от их расположения вдоль ствола. Таким образом, измеренные сила и скорость вблизи вершины сваи предоставляют необходимую и достаточную информацию для оценки сопротивления грунта и его распределения.

Полученное расчетное общее сопротивление грунта включает как статические, так и вязкие компоненты. Статическое сопротивление получается путем вычитания динамической составляющей из общего сопротивления грунта. Динамический компонент вычисляется как произведение скорости сваи на параметр грунта, называемый коэффициентом демпфирования.Коэффициент демпфирования зависит от размера зерна почвы.

Энергия, передаваемая свае, напрямую вычисляется как работа, проделанная над сваей, из интеграла силы, умноженной на приращение смещения (∫Fdu), которая легко вычисляется как сила, умноженная на скорость, интегрированную во времени (∫Fvdt). Максимальные сжимающие напряжения в верхней части сваи определяются непосредственно измерениями. Измерения также позволяют напрямую рассчитать напряжение сжатия на носке сваи и напряжения растяжения вдоль вала.Целостность сваи можно оценить, проверив измерения на предмет ранних возвратных напряжений (вызванных повреждением сваи) до отражения от носка сваи; отсутствие таких отражений говорит о том, что ворс без дефектов.

Динамические испытания при высоких деформациях включают динамический мониторинг свай и испытания под динамической нагрузкой. Оба покрыты стандартом ASTM D4945. Мониторинг забивки сваи состоит из выполнения в реальном времени оценки производительности метода Case, передачи энергии, забивных напряжений и целостности сваи для каждого удара.Испытание под динамической нагрузкой включает объединение полевых измерений, полученных с помощью системы динамических испытаний при высоких напряжениях, такой как КПК, с аналитическими процедурами на основе волнового уравнения, выполняемыми с помощью программы согласования сигналов, такой как CAPWAP ^® . Тестирование динамической нагрузки позволяет прогнозировать поведение грунта, включая статическую нагрузочную способность, распределение сопротивления грунта, характеристики передачи нагрузки сваи на грунт, значения демпфирования грунта и сотрясения, а также графики зависимости нагрузки сваи от движения (например, моделирование испытания статической нагрузки).

Испытания на целостность при низкой деформации

Теория распространения волн может также применяться к ситуациям, когда к свае применяется легкий удар, что приводит к малой деформации.Волна сжатия по-прежнему будет проходить вниз по свае, когда на нее воздействует небольшой ручной молоток. Как и в случае испытания на высокое напряжение, эта волна будет двигаться с постоянной скоростью c. Изменения импеданса Z сваи вызывают отражения волн.

Применение теории волнового уравнения к волнам, вызванным небольшими ударами, является основой для испытаний на динамическую целостность при низкой деформации. Эта процедура выполняется с помощью прибора для проверки целостности сваи (PIT), ручного молотка для создания удара и акселерометра, размещенного на вершине сваи, которую необходимо проверить, для измерения реакции на удар молотка.При известной скорости волны напряжения записи скорости (интегрированные по сигналам акселерометра) в головке сваи могут быть интерпретированы для выявления неоднородностей сваи (изменения импеданса). Интерпретация обычно выполняется во временной области (импульсное эхо или звуковое эхо), но данные также могут быть оценены путем измерения силы удара и анализа в частотной области (переходная динамическая реакция). Также можно оценить длину ворса. Этот метод неразрушающего контроля обычно применяется к бетонным сваям, сваям из труб, заполненных бетоном, просверленным стволам, монолитным сваям со шнеком (непрерывный шнек) и иногда к деревянным сваям.Обычно этот метод применяется к сваям, не связанным с конструкцией, но хорошие результаты часто получаются для свай, встроенных в конструкции (например, вышки сотовой связи, опоры передачи и мосты). Этот метод описан в ASTM D5882.

«Мы не только создаем единицы оборудования и проводим испытания, мы фактически являемся разработчиками самих методов испытаний»,

Д-р Франк Рауше, основатель

Глава 8 — Испытание статической свайной нагрузкой и динамический анализ сваи

8-3 Контрактное администрирование испытаний под статической нагрузкой на сваи и динамического анализа свай

В начале любого проекта, требующего статических испытаний свайной нагрузки и / или динамического анализа свай, инженер должен тщательно изучить планы контракта, специальные положения, стандартные спецификации и памятку по строительству моста 130-2.0, тесты на нагрузку на сваи, чтобы ознакомиться с требованиями контракта.

Инженер несет ответственность за координацию испытаний под статической нагрузкой свай и динамического анализа свай с отделом тестирования фундамента. Ранний контакт и хорошее общение с ними важны, так как это гарантирует, что процесс протекает гладко. График установки свай от Подрядчика должен быть получен как можно раньше. Затем это расписание должно быть отправлено в подразделение Foundation Testing Branch.Детали, связанные с материально-техническими потребностями испытательной бригады, также должны быть обсуждены с отделом тестирования фундамента, а необходимая информация передана Подрядчику.

В спецификациях контракта3 указано, что Подрядчику необходимо выполнить дополнительную работу, чтобы помочь в настройке и проведении испытаний под статической свайной нагрузкой. Таким образом, для компенсации этих расходов необходимо будет написать приказ об изменении. Это не относится к динамическому анализу, так как он оплачивается в соответствии с пунктом контракта за укладку свай или как указано в специальных положениях.Подрядчик должен быть уведомлен как можно раньше о конкретном оборудовании и помощи персонала, необходимом для Испытательного отделения Фонда, чтобы завершить испытание статической свайной нагрузкой или операции КПК.

Как правило, для испытания статической свайной нагрузкой Подрядчик должен предоставить кран и оператора для подъема и размещения испытательного оборудования с транспортных прицепов Caltrans на свайный массив, а также для однократного возврата оборудования в прицеп. тестирование завершено.Кран должен быть способен поднимать и размещать соответствующую балку для испытания нагрузки на группы для испытания свай. Иногда для нагрузочных испытаний используется балка весом 54 000 фунтов или больше. Фактический размер балки, который будет использоваться, должен быть подтвержден в отделении тестирования фундамента. Отделение Foundation Testing Branch предоставит всю необходимую оснастку. Подрядчику потребуется предоставить сварщика, сварочный аппарат и резаки для помощи в установке испытательного оборудования. Конкретные логистические потребности и вопросы, связанные с конкретным проектом, следует обсудить с персоналом из отдела тестирования Foundation, чтобы обеспечить эффективную координацию настройки тестирования.

В спецификациях контракта указано, что никакие сваи, представленные сваей для испытания на нагрузку, не могут быть бурены, отлиты, разрезаны по длине, забиты или изготовлены арматурные каркасы до тех пор, пока не будут завершены требуемые испытания на статическую нагрузку. Кроме того, инженер должен убедиться, что зона испытания статической нагрузкой и / или КПК является сухой и свободной от мусора. Вокруг испытательных свай следует создать безопасную рабочую зону, и любые операции Подрядчика, которые противоречат работе испытательных бригад, должны быть приостановлены до завершения испытаний.

Статическая свайная нагрузка Испытания бетонных свай нельзя начинать до тех пор, пока бетон не достигнет прочности на сжатие 2000 фунтов на квадратный дюйм (PSI), за исключением сборных железобетонных свай, которые нельзя забивать в течение 14 дней после заливки. Дополнительный цемент или цемент типа III (высокоразвитый) может быть использован за счет Подрядчика, но только для свай для испытаний на нагрузку, не включенных в работу.

В спецификациях контракта указано, что Инженеру не потребуется более 15 дней для выполнения каждого испытания на статическую нагрузку, если иное не предусмотрено специальными положениями.Это важно, поскольку Caltrans будет нести ответственность за любые дополнительные расходы или задержки по графику, если тестирование займет больше времени или если оно не начнется в запрошенный день. Таким образом, очень важно заблаговременно и эффективно связаться с отделом тестирования Foundation.

8-4 Требования к осмотру при испытании статической нагрузкой и КПК

Как и в случае с эксплуатационными сваями, очень важно, чтобы инженер обеспечил, чтобы все сваи, которые будут использоваться для испытаний под статической нагрузкой свай и PDA, были забиты или построены в соответствии с планами контракта и спецификациями контракта.Инженер должен обсудить и подтвердить установку массива тестовых свай с Подразделением по тестированию фундамента задолго до начала работ, даже если планы контракта адекватно описывают настройку тестовых свай.

Контрольные сваи должны устанавливаться вертикально и с указанной высотой наконечника, указанной в планах контракта. Все сваи (анкерные и испытательные) в каждой испытательной группе необходимо регистрировать на всем протяжении забивки. Для буронабивных свай следует вести протокол классификации грунта по всей длине каждой.Если какая-либо из забивных свай имеет низкую несущую способность при заданной высоте наконечника (менее 50% от требуемой), то инженер должен связаться с отделом тестирования фундамента, проектировщиком и геопрофессионалом, чтобы узнать, является ли изменение указанной высоты наконечника. соответствующий. Изменения заданной отметки конца испытательной и / или анкерной сваи потребуют внесения изменений в договор.

Требуются дополнительные работы с анкерными и испытательными сваями для облегчения работы испытательного оборудования. Эти детали включены в стандартные планы, а также могут отображаться в планах контрактов.Если детали не подходят для свай или неясны, обратитесь к проектировщику и / или в отдел тестирования фундамента. Реакции при испытании под нагрузкой значительны, и правильное положение очень важно. Поэтому верхняя часть испытательных свай CIDH должна быть ровной и гладкой, чтобы обеспечить полный контакт / несение опорной балки для испытания на нагрузку.

Контрактные планы или особые положения могут требовать, чтобы анкерные сваи были построены так, чтобы опрокидывался ниже уровня испытательной сваи, в качестве дополнительной меры предосторожности, чтобы гарантировать, что сваи не вырвутся во время испытания.Этот вопрос следует обсудить с подразделением Foundation Testing Branch. Любые изменения длин свай по сравнению с теми, которые указаны на планах контрактов, потребуют внесения изменений в контракт.

Если строительный проект включает динамический анализ свай, в спецификациях контракта4 указывается, когда сваи, подлежащие анализу, должны быть доступны государственному персоналу, чтобы можно было выполнить необходимые приготовления для этих свай перед их забивкой. Технику из отделения тестирования фундамента потребуется доступ к сваям, чтобы подготовить их к установке необходимого оборудования.Инженер должен обеспечить, чтобы Подрядчик оказывал помощь техническому специалисту по мере необходимости для маневрирования свай.

Когда бригада нагрузочных испытаний прибудет на строительную площадку, Инженеру необходимо иметь в наличии копии журналов забивки свай, записи классификации грунта (для свай CIDH), журнала испытаний бурения и плана фундамента для их использования. Когда испытание под нагрузкой статической сваи и / или динамический анализ сваи завершены, отделение тестирования фундамента предоставит отчет, в котором будет указано, подтвердили ли испытания предположения проекта или потребуются ли изменения в эксплуатационных сваях.Эти изменения обычно вносятся без необходимости дополнительных нагрузочных тестов. Если требуется дополнительное испытание, Инженер должен обязательно задокументировать любые задержки в работе Подрядчика. Если требуется дополнительное тестирование, Caltrans будет нести ответственность за дополнительные расходы, понесенные Подрядчиком. Существенные изменения сваи (в результате плохих результатов испытаний) могут существенно повлиять на административные аспекты контракта. Изменения могут быть такими, что цены на товары для работы с сваями больше не действительны, и может потребоваться корректировка цен на товары.

Опять же, очень важно, чтобы инженер установил хорошую линию связи с отделом тестирования Foundation на ранних этапах проекта. Целью всегда должно быть четкое понимание того, какая координация должна выполняться, чтобы правильно установить испытательные сваи и настроить оборудование для испытаний под нагрузкой без значительных задержек в проекте. Хорошая координация также важна, поскольку она позволяет рабочим бригадам, выполняющим статические нагрузочные испытания, выполнять испытания эффективно и по графику.

Испытание динамической нагрузкой на несущую способность фундамента

Выполнение и оценка испытаний динамической нагрузкой

Испытание под динамической нагрузкой — это быстрый, надежный и экономичный метод оценки несущей способности фундамента. GRL может выполнять испытания на динамическую нагрузку на забивных сваях, буронабивных валах, шнековых сваях, микросваях, винтовых сваях и других монолитных фундаментах. Часто можно провести несколько динамических нагрузочных тестов за один день.Помимо несущей способности, испытание динамической нагрузкой предоставляет информацию о распределении сопротивления (сопротивление вала и концевой подшипник) и оценивает форму и целостность элемента фундамента.

Испытание динамической нагрузкой включает в себя значительную массу толкателя, которая ударяется о верхнюю часть фундамента и вызывает небольшое постоянное оседание. Перед испытанием компания GRL рекомендует использовать соответствующий молоток или падающий груз. Если ни один из них недоступен, GRL поставляет одну из своих систем нагрузочного тестирования APPLE.

Акселерометры и датчики деформации, прикрепленные к фундаменту, измеряют силу и скорость при ударе падающего груза. Вместо датчиков деформации GRL может также использовать датчик силы, который ускоряет испытание и в некоторых случаях может давать более точные измерения силы. GRL анализирует данные в режиме реального времени с помощью системы динамических испытаний Pile Driving Analyzer ^® (PDA). Далее данные анализируются с помощью программного обеспечения CAPWAP ^® . Инженеры GRL предоставляют подробный отчет для каждого проекта тестирования динамической нагрузки, который включает моделирование испытания статической нагрузки в форме расчетной кривой установленной нагрузки.

Испытания на динамическую нагрузку

стандартизированы стандартным методом испытаний ASTM D4945 для динамических испытаний свай при высоких деформациях. Испытание также может быть сконфигурировано в соответствии с требованиями стандарта ASTM D7383 для испытаний под быстрой нагрузкой при условии наличия соответствующего плунжера.

(PDF) Сравнение динамических и статических испытаний свайной нагрузкой

Vol. 18 [2013], Бунд. Q 3623

поселок. Можно сделать вывод, что испытание сваи динамической нагрузкой может быть использовано для прогнозирования емкости сваи

и целостности сваи при надлежащем уходе и должно быть откалибровано по крайней мере с помощью одного статического испытания.

Все результаты испытаний на статическую и динамическую нагрузку указывают на очень консервативную конструкцию свай, так как отношение осадки к диаметру сваи

составляет менее 1% для всех свай. Следовательно, настоятельно рекомендуется оптимизировать конструкцию сваи для проектов путем определения фактической предельной емкости сваи

, что может потребоваться для проведения испытания сваи до отказа или близкого к отказу. Динамическое испытание свай

очень полезно для таких испытаний, поскольку это простой тест контроля качества, предлагающий

значительную экономию времени и затрат и требующий меньше места [12], [13] и [14].

СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

1- Федерация специалистов по сваи, FPS, Forum Court, 83 Copers Cope Road,

Buckingham, Kent, BR3 1NR, (февраль 2006 г.) «Справочник по испытаниям свайной нагрузкой».

2- Инженерно-геологический отдел, Департамент гражданского строительства, Гражданское строительство

Здание

, 101 Princess Margaret Road, Homantin, Kowloon, Hong Kong, (июнь 199)

«Проектирование и строительство свай».

3- Хай Н.К., (июнь 2010 г.) «В первую очередь отчет о нестатических испытаниях свайной нагрузки, Литература

обзор квазистатических и динамических испытаний свайной нагрузки».

4- СТАНДАРТ ASTM (ноябрь 2000 г.) «Стандартный метод испытаний на высокие деформации

Динамические испытания свай, обозначение ASTM: D 4945-00»

5- Ричард Т. Стейн, (2005) «Испытания свай SIMBAT в динамике — Результаты мероприятия по независимому прогнозированию емкости свай

», Труды 30-й ежегодной конференции

по Deep Foundations, Чикаго, Иллинойс, США, (DFI).

6 — Лонг, Майкл (Майкл М.), (январь 2007 г.) «Сравнение результатов динамических и статических испытаний

буронабивных свай» Опубликовано Институтом инженеров-строителей.

7- Michael Angelo A / L Murugan @ Arokiasamy, (май 2006 г.) «Сравнение между испытанием статической нагрузкой

и динамическим испытанием на высокие деформации на буронабивных сваях», диссертация, представленная

в соответствии с требованиями к присуждению степень магистра

инженерия (гражданское строительство — геотехника), факультет гражданского строительства, университет

технологии Малайзии.

8- Бернард Хертлейн, STS Consultants Ltd, США и Аллен Дэвис, Строительство

Technology Labs Inc., США (2006) «Неразрушающий контроль глубоких фундаментов».

9- Testconsult (2008 г.), «Руководство по испытаниям динамической свайной нагрузки SIMBAT».

10 — Свинкин Марк Р., к.э.н., M.ASCE (2011). Инженерные аспекты оценки пропускной способности сваи

с помощью динамических испытаний, Конгресс конструкций 2011 © ASCE 2011.

11- Хайрул Ануар Кассим и Омар Бабикер Эльхадж Мохамед Ахмед (2011). Сравнение

непрерывного динамического зондирования со стандартным тестом на проникновение для сильно выветренного известняка

в Восточном Судане, EJGE.2011. Т. №15 п. 235-249.

12- К. Раджагопал, аспирант, К. Х. Соланки, доцент, и Ю. К.

Тандель, научный сотрудник. (2012) «Сравнение статических и динамических нагрузочных испытаний сваи

» .. Том. № 17, с. 1905-1914, EJGE.

(PDF) Сравнение статических и динамических нагрузочных испытаний сваи

Vol. 17 [2012], Бунд. M 1913

ВЫВОДЫ

В этой статье обсуждается надежность динамических испытаний путем сравнения результатов динамических и

статических испытаний свай с одного и того же объекта.Можно сделать следующие выводы.

 Расчетная нагрузка свай хорошо согласуется с результатами испытания на статическую нагрузку

при низкой испытательной нагрузке. При увеличении испытательной нагрузки испытание на динамическую нагрузку

может недооценить расчетное значение.

 Испытание на динамическую нагрузку может сыграть важную роль для прогнозирования несущей способности и целостности сваи

при условии, что для сравнения необходимо уделить должное внимание.

 Испытание на динамическую нагрузку может быть экономически эффективным, а также требует меньше времени для буронабивной сваи большего диаметра

по сравнению с испытанием на статическую нагрузку.

 Исходя из настоящего исследования, предполагается, что динамическое испытание должно быть откалибровано по крайней мере

за одно испытание статической нагрузкой для данного проекта.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Басаркар, С.С., Маниш, К. и Вайдья, Р. (2011) «Испытания динамических свай с высокой деформацией

Практика в Индии — благоприятные ситуации и исследования корреляции», Труды

Индийской геотехнической конференции Кочи, Индия, 1039-1042 гг.

2. Дэвиссон М. Т. (1991). «Надежность методов прогнозирования свай», Труды конференции

Deep Foundation Institute, Чикаго.

3. Гей, С.С. и Чен, С.С. (1998) «Сравнение испытаний под динамической и статической нагрузкой

на железобетонных забивных сваях», Труды 13-й Геотехнической конференции в Юго-Восточной Азии

, Тайбэй, Тайвань, 497-501 .

4. Хусейн, М., Ликинс, Г. и Рауше, Ф. (1996) «Выбор молота для динамических испытаний на высокую деформацию

литых валов», Труды Пятой Международной конференции

. по применению теории волн напряжения к сваям, Орландо, Флорида,

США.

5. Лью, С.С., Нг, Х.Б. и Ли, К.К. (2004) «Сравнение результатов испытаний свай при высоких деформациях

, конструкций свай и результатов испытаний на статическую нагрузку забивных бетонных свай

на остаточных грунтах в Малайзии» Малазийская геотехническая конференция, Шератон

Субанг, Петалинг-Джая, Малайзия.

6. Ликинс, Г. Рауше, Ф. и Гобл, Г. (2000) «Динамические испытания свай при высоких деформациях,

Оборудование и практика», Труды Шестой Международной конференции по применению теории волновых напряжений

.