Испытания грунтов статической нагрузкой

• Испытание свай
• Что необходимо для удачного испытания при статических нагрузках?
• Технология проведения статических испытаний свай
• Методы статистических испытаний
• Испытания грунтов
• Когда необходимо проводить статистические испытания грунтов?

Испытание свай

Любые испытания грунтов сваями допускается проводить на различных этапах строительства – как на этапе изыскания, так и до начала проектирования, во время самого процесса погружения элементов, в период приемки погруженных свай.

Схема закладки свайного фундамента.

Различают несколько целей испытания грунтов сваями статической нагрузкой, они будут зависеть напрямую от этапа:

То есть любое испытание статической нагрузкой производят для того, чтобы выяснить, есть ли соответствие показаний реальной несущей способности таких свай с проектной нагрузкой. Полученные данные во время статических испытаний обычно существенно отличаются своей точностью и достоверностью, в отличие от динамических испытаний. Но вместе с этим статические более сложные, дорогие и трудоемкие по сравнению с динамическими, потому и назначаются зачастую при строительстве более сложных, крупных объектов с огромным количеством свай в фундаменте.

Схема монтажа свайного фундамента.

При выборе методики ведения испытаний статической нагрузкой, а также количества и оценки результатов, достигаемых статической нагрузкой следует учитывать такие моменты:

• получаемые при таких проверках количество и данные с высокой степенью точности характеризуют несущую способность на вдавливание испытываемого элемента по сравнению с полученными данными испытаний при динамической нагрузке либо способом зондирования грунта;
• увеличение временного промежутка воздействия статической нагрузкой (продолжительность и количество испытаний) на вновь испытуемую сваю ведет к росту перемещений, но почти совсем не оказывает никакого влияния на величину этой предельной нагрузки;
• полученные данные о результатах испытаний каких-то одиночных элементов, которые находятся в кусте, характеризуют с нормальной степенью приближенности предельной нагрузкой во время работы в составе фундамента, но никак не могут быть непосредственно применены при оценке величин либо горизонтального перемещения фундамента в целом;
• само предельное положение сваи по условию своей несущей способности грунтов (предельное сопротивление по грунту) характеризуют началом приоритета перемещений испытываемой сваи при неизменной ступени увеличения прикладываемой к ней нагрузки.

Что необходимо для удачного испытания при статических нагрузках?

Схема свайного фундамента.

Выполняют статическое испытание всех свай на вдавливающие и на выдергивающие нагрузки, обязательно применяя специальную установку.

Зачастую она включает в себя следующие элементы:

• нагружающие устройства: домкраты либо платформы с грузом, массу которых можно будет произвольно поменять;
• опорная конструкция, состоящая из железобетонных, металлических ферм, имеющая анкерные сваи, которая будет передавать нагрузку на испытываемый элемент;
• устройство для замера величины осадки сваи, находящейся под нагрузкой (должна быть точность измерения приблизительно до 0,01 мм), включающее в себя несколько специальных измерительных приборов, качественно объединенных в целую систему.

Технология проведения статических испытаний свай

Схема разметки свайного фундамента.

Процесс статических испытаний свай всегда начинается с определения количества испытуемых свай, будущих мест их забивки. И только после этого в некоторых определенных местах погружают несколько пробных свай. Все испытания во время забивки и приемки производятся на сваях, которые расположены в местах с самыми худшими для этого объекта грунтовыми условиями либо давших наибольший отказ при забивке.

Испытания грунта статической нагрузкой следует начать после ее отдыха. Для тех свай, которые погружены другими способами, начало испытаний определяют программой таких испытаний, но не раньше, чем через сутки после погружения. Во время испытаний набивными (буронабивными) сваями начало испытаний назначают не раньше достижения бетоном 80% прочности. Проведение испытаний талых грунтов статической вдавливающей нагрузкой выполняют равномерно, без каких-либо ударов, ступенями нагрузки, значение и количество коих устанавливает программа испытаний. При заглублении всех нижних концов подобных натурных свай в крупные обломочные грунты, плотные пески и глинистые грунты твердой консистенции допускают первые 3 ступени нагрузки принимать равными 1/5 всей нагрузки.

Схема испытания свай статической нагрузкой.

Перед осуществлением любых статических испытаний следует тщательно спланировать поверхность выбранного грунта вокруг наиболее опытной сваи. Загрузочный предмет монтировать так, чтобы обеспечить точно центральное приложение строго вертикальной нагрузки. Пробная свая обязательно должна иметь нужную прочность материала, которая обеспечит получение всех требуемых характеристик и особенностей несущей способности грунта. А при необходимости голову сваи усиливают при помощи внешней обоймы. Непосредственно перед испытанием элементы должны отстояться какое-то время. Это делается для того, чтобы восстановились все структурные связи в грунтах и, соответственно, пробная свая показала наиболее реальный результат. Время-отдых перед всеми испытаниями согласно ГОСТ составляет:

• отдых 1 сутки – когда под острием свай есть крупнообломочные грунты либо плотные пески;
• отдых 3 суток – срок, рассчитанный для песчаных грунтов;
• отдых 6 суток – для глинистой почвы и разнородных грунтов;
• отдых 10 суток – для песков, насыщенных водой.

Зачастую отдых должен быть 6-7 дней со времени забивки.

Схема устройства фундамента на винтовых сваях.

Для того чтобы измерить осадки испытываемых свай, устанавливают индикаторы почасового типа, имеющие цену деления 0,01 мм. Появляющиеся реактивные усилия, которые возникают при нагружении любой испытываемой сваи, передаются сразу через систему балок непосредственно на анкерные сваи. Для регистрирования возможного выдергивания и выпада анкерных элементов статистической нагрузкой на каждый элемент устанавливают по 2 индикатора часового типа, имеющих деление 0,01 мм. С учетом возможного удлинения верхушки арматурного каркаса любое выдергивание анкерных свай в момент испытания не должно быть больше 0,2 см.

Перед всеми нагружениями берут нулевые отсчеты и количество по всем имеющимся приборам. И на каждой ступени перед статической нагрузкой снимают также отсчеты по всем имеющимся приборам. За критерий некой условной стабилизации деформации перед нагрузкой обычно принимают скорость осадки свай на этой ступени нагружения, которая на превышает 0,1 мм за последние 60 либо 120 мин наблюдений. А за частное значение самого предельного сопротивления испытываемых элементов статистической нагрузкой принимают нагрузку, при которой уже прекращено нагружение элементов.

Методы статистических испытаний

Схема несущей способности сваи.

Правильный выбор нужного оборудования и инструментов для статических испытаний напрямую зависит от принятого метода нагружения. В современном строительстве выделяют следующие методы нагружения:

• укладка взятого груза на платформу, которую устанавливают на сваю;
• использование натяжных муфт и лебедок;
• применение всех усилий гидравлических домкратов;
• применение только собственного веса.

Достаточно огромное распространение получил метод статического испытания с применением гидравлических домкратов – он считается наименее трудоемким и наиболее дешевым.

Испытания грунтов

В момент строительства здания и после дальнейшего его ввода в эксплуатацию обычно песчанистые, глинистые грунты, находящиеся под его основанием, уплотняются под воздействием статической нагрузки от постройки. Подобные уплотнения грунта вполне могут стать значительными, и их важно учитывать на проектной стадии объекта.

Схема размеров свайного фундамента.

От типа и вида физических и механических свойств грунта, от его несущей способности сильно зависит надежность и устойчивость любой возводимой конструкции. Непосредственно перед началом возведения фундаментов либо устройства свайного поля выбранный грунт на месте нового строительства подвергают обязательной и нужной процедуре проверок.

Как правило, проводят два обязательных этапа проверок грунта – это лабораторные проверки и полевые. Все без исключения лабораторные проверки проделывают с целью точного исследования физических и механических свойств выбранного грунта, определения геологического строения, выявления условий, которые могут существенно повлиять на равновесие всей почвенной массы. А полевые проверки направлены на измерение сопротивлений грунтов в естественных, нормальных условиях именно на месте будущей постройки. Такой вид проверок проводят в соответствии с положенными нормативами и нагрузкой. При всем этом в полевых условиях определяют не только физические и механические свойства грунта и их удельное сопротивление, но еще выявляют деформационные характеристики и особенности при всех возможных условиях строительства и проверок.

Когда необходимо проводить статистические испытания грунтов?

Схема бурения скважин для свай.

Своевременное испытание грунтов нагрузкой дает возможность наметить наиболее оптимальный план работы, спрогнозировать износоустойчивость здания, правильно выбрать подходящие методы усиления фундамента. Точность измерения сопротивления грунтов считается важнейшим моментом проверки нагрузкой этих грунтов, она помогает проводить проверку прочностных параметров почв, горных пород. Измерение сопротивлений грунта по внешним воздействиям делается во избежание внезапных обрушений здания и сооружений.

Кроме того, когда планируется начать строительство здания, грунт на старом фундаменте следует подвергнуть необходимым проверкам. Именно в этом случае заложенный под фундаментом грунт как никогда требует наиболее тщательной и скрупулезной проверки, в рамки которой входит и исследование его несущей способности. Независимо от того, в каком году было возведено это здание или фундамент, грунт должен быть подвергнут одновременно лабораторным и полевым экспертизам, поскольку за период существования этого фундамента физические и механические свойства грунта могли очень сильно ухудшиться.

До проведения всех проверок статической нагрузкой определяют количество пробных испытываемых опор и места забивки. Точку забивки выбирают в месте расположения грунта с более проблемными для этого участка грунтовыми условиями либо в местах, где до этого встречались наибольшие отказы во время забивки.