Динамические испытания свай представляют собой полевые методы контроля, применяемые для определения отказов забивных свай.
Цель динамических испытаний— определить, соответствует ли фактическая несущая способность сваи расчетным проектным значениям. Если она выше, то это приведет к перерасходу средств.
Цены на динамические испытания
| Виды испытаний (исследований) | Основные параметры (нагрузка, число испытаний и др.) | Цена (за ед. руб.без НДС) |
|---|---|---|
| Динамические испытания свай | Оценка модуля деформации | от 6000 руб. |
*Указанные на сайте цены не являются публичной офертой. Цены ориентировочные более точно можно узнать по телефону.
Динамические испытания грунтов проводятся с использованием забивных свай для определения максимальной глубины их погружения и оценки несущей способности, которая рассчитывается по величине отказа. Кроме того, этот метод позволяет оценить однородность грунта на основе его сопротивления внедрению сваи.
Процесс испытания заключается в нагружении сваи с помощью ударного молота или свободно падающего груза. При ударе возникает волна напряжения, которая проходит вдоль ствола сваи до её основания и затем отражается обратно. В верхней части сваи устанавливаются датчики (акселерометры и тензодатчики), фиксирующие деформации и ускорения. Полученные данные обрабатываются для определения несущей способности сваи. На основе измерений строятся графики, отражающие изменение величины отказа и общее количество ударов в зависимости от глубины погружения.
Динамический мониторинг позволяет использовать испытательное оборудование в режиме реального времени для контроля работы молота, состояния свайного наголовника, уровня ударных напряжений и общего процесса забивки. Такой метод, известный как PDA-анализ (Pile Driving Analysis), минимизирует риск повреждения сваи и оборудования, а также помогает подрядчику выбрать оптимальную глубину погружения.
Нормативные документы
Методика тестирования буронабивных свай на выдергивающие, горизонтальные и вдавливающие нагрузки производятся согласно ГОСТ СТБ 2242 - "Методы полевых испытаний. Грунты". Необходимо учитывать стандарт ТКП 45 - 5.01-254 - "Фундаменты и Основания сооружений и зданий. Основные положения. Строительные нормы проектирования.", а также "Строительные нормы проектирования для фундаментов и оснований. Мосты и трубы" (стандарт ТКП 45-3.03-188).
Цели и методы динамических испытаний свайных конструкций
Направления исследований:
- Анализ грунтовой основы для определения предельной нагрузки на сваю;
- Сравнение фактических показателей отказа конструкции с расчетными проектными величинами;
- Исследование характера распределения ударных воздействий для оценки сохранности сваи;
- Оптимизация выбора технических средств для погружения опорных элементов.
Техническое оснащение и контрольно-измерительные устройства
Специалисты компании «ТАМАНЬГЕОТЕСТ» выполняют динамический анализ с соблюдением международных стандартов ASTM, параллельно фиксируя уровень механических напряжений в процессе забивки (особенно актуально при эксплуатации гидравлических ударных механизмов).
Комплекс измерительных устройств включает:
- Прецизионные тензометрические датчики и акселерометры - монтируются непосредственно на тестируемую конструкцию;
- Модуль регистрации параметров - осуществляет непрерывную фиксацию и передачу информации через беспроводные каналы связи;
- Систему дистанционного мониторинга - обеспечивает безопасные условия работы персонала и исключает риски, связанные с использованием проводных соединений.
Технологическая последовательность испытаний
Основным инструментом воздействия служит специализированный молот ударного действия, подбираемый с учетом:
- Оптимального соотношения мощности и массы для эффективного погружения;
- Минимизации деформационного воздействия на испытуемый образец.
Применяемое оборудование (ударные системы и вибрационные установки) соответствует:
- ГОСТ 31550 — регламентирующему параметры ударного воздействия;
- ГОСТ 31547 — устанавливающему требования к вибрационным технологиям.
При забивке сваи ведется подсчет числа ударов молота на каждый метр погружения и общего числа ударов, а на последнем метре - на каждые 10 см погружения. При вибропогружении сваи ведется учет времени на каждый метр погружения, а на последнем метре - времени на каждые 10 см погружения.
После установки свая должна «отднохнуть». Длительность «отдыха» будет зависеть от типа грунта.
Испытание на динамическую нагрузку начинается с удара молота по оголовку сваи, начиная с меньшей высоты падения (обычно 0,5 м). Это необходимо для обеспечения правильности данных и настроек. При каждом ударе молота пара тензодатчиков получает сигналы, необходимые для вычисления силы, в то время как измерения от пары акселерометров интегрируются для получения скорости.
В процессе испытаний постепенно увеличивают энергию удара, поднимая молот на дополнительные 0,5 м с каждым этапом. Этот процесс продолжается до достижения фактического отказа сваи, который должен соответствовать либо требуемым проектным значениям, либо предельно допустимым показателям, рассчитанным теоретически. При этом:
- Расчетный отказ определяется:
- По аналитическим зависимостям
- С применением методов волновой теории удара
- Фактический отказ фиксируется:
- Непосредственно в ходе динамических испытаний
- Путем измерений на реальном свайном элементе
В случаях, когда сваи, достигшие проектной глубины, не демонстрируют ожидаемого отказа, вопрос их дальнейшего применения решается на основании дополнительных статических испытаний. Эти испытания позволяют получить более точные данные о несущей способности грунтового основания.
По завершении всех испытательных процедур составляется итоговый отчет, оформленный в строгом соответствии с требованиями ГОСТ 5686-2020. В отчетную документацию входят:
- Текстовая часть с подробным описанием методики и результатов.
- Графические материалы и приложения.
- Диаграмма, отображающая зависимость между общим количеством нанесенных ударов и величиной осадки сваи на каждом метре погружения.
Если в ходе испытаний погруженные на проектную глубину сваи не дали расчетного отказа, то решение о возможности использования этих свай устанавливается на основе проведения статических испытаний грунтов сваями.
По результатам испытаний оформляется отчет в соответствии с ГОСТ 5686-2020. Отчет содержит текстовую часть и графические приложения. График зависимости общего количества ударов и осадки на каждый метр погружения приведен ниже.
Важным аспектом, обеспечивающим достоверность полученных результатов (отказов) является предшествующий испытаниям «отдых» сваи. Отказ сваи полученный без времени отдыха называется ложным отказом. Время отдыха регламентируется требованиями ГОСТ 5686-2020 и устанавливается в зависимости от вида грунта. Максимальное время отдыха сваи (20 суток) соответствует слабым глинистым грунтам, в которых происходит тиксотропное нарушение структуры.
Из-за высокой скорости приложенной нагрузки динамическое испытание под нагрузкой не может учитывать эффекты, связанные со временем, такие как осадка, отдых или ползучесть. Следовательно, следует проявлять осторожность при рассмотрении результатов испытаний, проведенных в почвах, которые могут проявлять эти особенности. Однако использование динамических испытаний после калибровки в пределах определенного геологического профиля позволит проводить более комплексные испытания с меньшими затратами по сравнению со статическими испытаниями.
Как правило, динамическое испытание сборной железобетонной сваи с использованием молота для забивки свай занимает около 15 минут, а буронабивной монолитной сваи, требующей использования отдельного падающего груза, — 30 минут.
Анализ результатов
Для определения несущей способности свай, забиваемых при фактических отказах более 2 мм используют формулу расчета частного предельного сопротивления Fu, согласно п. 7.3.7 СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты».
F_u=(η∙A∙M)/2∙[√(1+((4∙E_d)/(η∙A∙s_a))∙((m_1+ε^2∙(m_2+m_3))/(m_1+m_2+m_3)-1)]
При проведении расчетов при фактическом отказе менее 2 мм, значение предельного сопротивления сваи Fu, определяют по формуле, где учитывается потеря энергии на упругую деформацию грунта и сваи:
F_u=1/(2∙θ)∙(2∙s_a+s_el)/(s_a+s_el)∙[√(1(8∙E_d∙(s_a+s_el))/(2∙s_a+s_el)^2)∙m_4/(m_4+m_2)∙θ-1] Где
h - коэффициент, значение которого зависит от материала сваи, кН/м2;
А – площадь, ограниченная наружным контуром сплошного или полного поперечного сечения ствола сваи (независимо от наличия или отсутствия у сваи острия), м2;
М – коэффициент, принимаемый при забивке свай молотами ударного действия равным единице, а при вибропогружении свай – в зависимости от вида грунта под их нижними концами;
Ed – расчетная энергия удара молота, кДж, или расчетная энергия вибропогружателей;
sa – фактический остаточный отказ, равный значению погружения сваи от одного удара молота, а при применении вибропогружателей – от их работы в течении 1 мин, м;
sel – упругий отказ сваи (упругие перемещения грунта и сваи), определяемый с помощью отказомера, м;
m1 – масса молота или вибропогружателя, т;
m2 – масса сваи и наголовника, т;
m3 – масса подбабка (при вибропогружении свай m3 = 0), т;
m4 – масса ударной части молота, т;
e – коэффициент восстановления удара; при забивке железобетонных свай молотами ударного действия с применением наголовника с деревянным вкладышем e2 = 0,2, а при вибропогружателе e2 = 0;
q – коэффициент, 1/кН.
Фактический отказ сваи sa, должен быть меньше или равен проектного значения отказа s, рассчитанного по формуле:
s=(η∙A∙E_d)/(F_d∙(F_d+η∙A))∙(m_1+ε^2∙(m_2+m_3))/(m_1+m_2+m_3)
Расчетная нагрузка, передаваемая на сваю N рассчитывается из условия
N≤(γ_0∙F_d)/(γ_n∙γ_k)где
g0 – коэффициент условий работы, учитывающий повышение однородности грунтовых условий при применении свайных фундаментов;
gn – коэффициент надежности по назначению сооружения;
gk – коэффициент надежности по грунту.
Испытание свай динамической нагрузкой хорошо подходит для использования в режиме испытаний пробной нагрузкой и при правильном использовании обеспечивает обширный и экономически эффективный метод проверки того, что сваи соответствуют техническим требованиям.
Однако метод имеет определенные ограничения:
- Мобилизованное статическое сопротивление грунта не обязательно представляет собой «предельную мощность», так как полная мобилизация опорного сопротивления часто требует такой большой энергии для создания необходимого движения за удар молота, что свая может быть повреждена во время испытания.
- Прогнозируемое сопротивление грунта обычно находится в пределах плюс-минус 15 % по сравнению с результатами испытаний на статическую нагрузку. Однако в некоторых почвенных условиях может наблюдаться менее удовлетворительная степень корреляции.
- Прогнозируемая кривая отклонения нагрузки не будет учитывать ползучесть или осадку грунта, а также не может точно смоделировать начало разрушения при взаимодействии сваи с грунтом.
Причины плохой корреляции между результатами испытаний динамической и статической нагрузкой:
- Сравнение результатов, полученных для разных свай;
- Эффекты осадки/отдыха, связанные со временем;
- Сравнение свай разной длины;
- Неверные предположения о типе почвы.
Акции
Часто задаваемые вопросы:
Испытание сваи на боковую нагрузку может быть проведено путем установки гидравлического домкрата между сваей и горизонтальной опорной балкой или грузовой платформой
Благодаря использованию динамической нагрузки в испытаниях, методика проверки несущей способности свай претерпела значительные изменения. Процесс определения несущей способности свай с использованием этого нового метода проходит в разы быстрее, чем при проведении статических испытаний. Для выполнения испытаний по проекту доступна возможность проверить несколько свай за день, в зависимости от требований проекта.
По сравнению со статической нагрузкой испытания динамической нагрузкой значительно дешевле и выполняются быстрее. Например, при забивке стальной сваи не требуется дополнительное оборудование в виде балок, анкерных свай или тяжелых балластных грузов. Однако, результаты имеем такой же коэффициент надежности (без измерения упругого отказа) как и при аналитическом расчете, что ставит их на одну ступень с формулой СП.
Какой должен быть отдых свай перед динамическими испытаниями свай?
Согласно ГОСТ 5686-2020 , отказы сваи при ее добивке определяют после «отдыха», т. е. после перерыва между окончанием забивки и началом добивки. Период «отдыха» устанавливается программой испытаний и зависит от состава, свойств и состояния прорезаемых грунтов и грунтов под нижним концом сваи. Время отдыха сваи указано в п. 7.2.3 ГОСТ 5686-2020
Какое количество свай необходимо испытывать динамической нагрузкой?
Выдержка из ГОСТ 5686-2020.Число испытуемых свай при строительстве должно составлять: При испытании свай динамической нагрузкой - до 1% общего числа свай на данном объекте, но не менее 6 шт
Как проводятся динамические испытания свай?
Испытания на динамическую нагрузку проводятся посредством контроля реакции сваи на повторяющиеся удары молотом по оголовку сваи. Волна сжатия распространяется по свае и заставляет ее вдавливаться в грунт. При каждом ударе должна преодолеваться осевая нагрузка сваи, это значит, что она фактически испытывается на прочность при каждом ударе. Добивку свай проводят тем же молотом и при той же высоте подъема ударной части. Полученный при добивке отказ свай должен быть равен или меньше расчетного отказа.
Что такое отказ при забивке свай?
Отказ сваи — это предельное значение глубины погружения сваи в грунт в процессе забивки. Фактический отказ сваи не должен превышать величину расчетного отказа.
Что такое осевая и горизонтальная нагрузка?
Боковая (горизонтальная) нагрузка не направлена по длине (т. Е. Оси) балки, а приложена перпендикулярно главным осям а осевая - направлена вдоль оси балки (центральная нагрузка) или с некоторым эксцентриситетом (внецентренное приложение нагрузки).
Оставьте ваши контактные данные, и мы свяжемся с вами в течение нескольких ближайших часов
