Статическое и динамическое испытание свай — для чего нужна проверка?

  • автор:

Статическое испытание свайСтатическое испытание свай по ГОСТ 5686-94 используется для определения параметров, влияющих на процедуру выбора конструкции фундамента. В ходе таких испытаний можно определить оптимальную геометрию сваи (длину и площадь сечения), измерить глубину погружения сваи, а равно и саму возможность заглубления опоры на заданную глубину.

Кроме того, в ходе полевых испытаний можно вычислить несущую способность и степень однородности грунта на заданной глубине погружения, а также проконтролировать поведение сваи под нагрузкой.

В итоге, полевое испытание свай статической нагрузкой можно назвать приемлемой альтернативой сложным, лабораторным исследованиям характеристик грунта, по сути, определяющим все те же параметры: габариты, глубину заложения сваи.

Именно поэтому данному разделу полевых испытаний посвящается целый раздел в нормативном документе, регламентирующем процесс исследования характеристик грунта —  ГОСТе 5686-94.

Статическое и динамическое испытание свай — теория

Испытание свай статической нагрузкой происходит путем осевого вдавливания опоры в грунт. То есть, на сваю действует статическая вертикальная нагрузка. В динамическом варианте статическую (постоянно действующую) нагрузку заменяют динамической (ударной) нагрузкой.

Нагрузка на сваиСамо испытание происходит прямо на строительной площадке, перед проектированием конструкции фундамента. Причем в случае выявления слабых горизонтов грунта испытание производится в обязательном порядке.

Процедуру следует проводить спустя 72-144 часа от момента заглубления забивной сваи. Ну а статическое испытание буронабивных свай начинают после окончательного отвердения тела монолитной сваи, контролируемого по контрольному образцу на поверхности грунта.

Испытание проводят путем равномерного или дифференцированного увеличения нагрузки на сваю. Силы увеличивают постепенно, наращивая «ступени» нагрузки. Причем равномерное испытание предполагает 10-процентную ступень увеличения нагрузки (от максимального, расчетного значения). А дифференцированное испытание начинается с 20-процентной и заканчивается 10-процентной степенью поэтапного наращивания нагрузки.

Причем и в том, и в другом случае 10 или 20-процентное наращивание нагрузки происходит после полной стабилизации опоры под весом предыдущей ступени. То есть, следующее испытание опор вдавливающими нагрузками начинается после остановки спровоцированного предыдущим весом погружения опоры в грунт. Причем опора не должна двигаться в течение, как минимум, двух часов.

Что нужно для испытаний?

В испытаниях участвуют три типа опор:

  • Натурная свая – габариты, материал и способ заложения которой соответствуют аналогичным характеристикам и способам, применяемым в реальном строительстве. То есть, натурная свая, используемая в испытаниях буронабивного фундамента, должна обустраиваться по всем правилам монтажа подобных опор (бурение шахты, монтаж опалубки и арматуры, заливка бетона в опалубку).
  • Эталонная свая – представляет собой цельнометаллический стержень диаметром в 114 миллиметров, имитирующий сваю забивного типа. Длина эталона (состоящего из сегментов) в собранном положении равняется 12 метрам.
  • Свая-зонд – представляет собой металлический стержень диаметром 127 миллиметров, снабженный коническим наконечником. Длина сегментарного зонда в собранном положении равняется 16 метрам.

Кроме того, на указанных опорах должна базироваться опорная конструкция – грузовая платформа, необходимая для восприятия реактивных сил от постепенно увеличивающейся Стенд для испытания свайнагрузки. И, разумеется, в комплект оборудования должны входить «источники» нагрузки – тарированные грузы, домкраты и прочее. Словом, все то, что обеспечит приток реактивных сил на грузовую платформу (или систему балок).

Причем указанный комплект оборудования должен обеспечивать строго вертикальное направление нагрузки, направленной вдоль центральной оси сваи. Ну а сваи эталоны и сваи-зонды должны снабжаться еще и механизмом извлечения заглубленной опоры из грунта. Ведь оставлять в земле такой инструмент будет верхом расточительства.

Для фиксации результата испытаний в этом процессе задействуют приборы, замеряющие глубину погружения опоры в грунт. Кроме того, для фиксации временных промежутков необходим точный хронометр.

В итоге, можно сказать, что точность, а равно и цена на испытание буронабивных свай, зависят от количества опор и точности измерительных приборов. И чем выше точность измерений, тем, соответственно, выше и цена всей процедуры.

Как проводятся статические испытания свай?

Процесс статических испытаний состоит из трех этапов:

  • Подготовки опоры.
  • Испытания опоры.
  • Обработки полученных результатов.

Стенд для статического испытания свайЭта подготовки начинается с заглубления натурной или эталонной сваи в грунт строительного участка. Причем, если исследования происходят зимой, то грунт необходимо отогреть на полную глубину промерзания почвы. А в сухое время года грунт следует смочить до уровня среднегодовой влажности почвы.

Кроме того, на этом же этапе происходит монтаж опорной конструкции и комплекта оборудования, отвечающего за нагрузку. Ну а завершается предварительный этап после окончания периода отдыха сваи – спустя 3-6 дней с момента монтажа опоры в грунт.

Испытание опоры под действием статической нагрузки происходит следующим образом:

  • Вначале вырабатывается программа испытаний, в которой декларируется максимальная нагрузка на опору и высчитывается шаг распределения нагрузки, равный 10 процентам от веса тарированного груза. Причем при заглублении опоры в плотный грунт первый шаг может равняться и 20 процентам от общего веса тарированного груза.
  • После этого можно приступать к монтажу на грузовую платформу источника «шаговой» нагрузки. Причем каждый следующий «шаг» делается после фиксации последствий предыдущего, выполненной после полной стабилизации сваи. То есть, пред монтажом следующей партии груза на платформу свая должна оставаться без движения в течение 1,5-2 часов. Разумеется, все показатели, снимаемые с измерительных приборов, фиксируются в особом журнале, где процесс погружения опоры увязывается с весом нагрузки.

Второй этап — процесс испытаний – реализуется вплоть до пиковых значений нагрузки. Причем под пиковыми значениями понимают такую нагрузку, под влиянием которой натурная свая проседает на 40 и более миллиметров, а эталонные образцы заглубляются в землю на 20 и более миллиметров.

Третий этап – обработка результатов – заключается в вычерчивании графиков испытаний, построенных на основе журнала наблюдений. В это же время делаются выводы относительно данных, интересующих испытателей. В итоге, к архитектору проекта уходит информация, необходимая для определения геометрии, глубины заложения и количества настоящих свай. Эти данные будут использоваться в процессе проектирования  настоящего фундамента.