E-mail Таманьгеотест

Главная / Услуги / Статические испытания свай

Статические испытания свай

Май 01, 2017

Статические испытания свай

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

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

график нагрузка-осадка

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

графики нагрузка-осадка

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

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

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

Различные схемы нагружения свай (вдавливающая, выдергивающая и горизонтальная нагрузка)

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

F= γс *  (γсR * R A + ∑γcf * fi * hi)

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

Вместе с тем, исследования в области оценки несущей способности свай, выполненные для различных методов их устройства, предлагают различные поправочные коэффициенты, учитывающие те, или иные, технологические операции при устройстве свай.

Многие исследователи отмечают неудовлетворительную сходимость между расчетной и фактической величинами несущей способности свай по грунту. Во многом это связано с несоответствием фактических сопротивлений грунта по боковой поверхности свай с теоретическими. Это связано, в первую очередь с тем, что табличные значения сопротивления, представленные в нормативных документах не зависят напрямую от параметров прочности грунта, а назначаются в соответствии с его физическим состоянием грунта — показателем консистенции. При этом при устройстве свай, выполненных по различным технологиям

происходят такие процессы, как изменения давления в поровой воде и скелете грунта, нарушение структурных связей в грунте под действием напряжений, возникновение «грунтовой рубашки» при забивке свай. Из этого следует сделать вывод об изменении влажности грунта, следовательно, и его физического состояния, как при непосредственном устройстве сваи (влажность повышается), так и в процессе отдыха грунта после устройства свайного поля (влажность грунта снижается).

Важным результатом данного сравнения является то, что на этих графиках отмечено преимущественное изменение величин трения по боковой поверхности зонда. Представленные графики характеризуют физическое состояние грунтов – показатель консистенции IL. Из этого следует сделать вывод об изменении влажности грунта как при непосредственном устройстве сваи (влажность повышается), так и в процессе отдыха грунта после устройства свайного поля (влажность грунта снижается). Количественно этот процесс во времени, при периодическом зондировании грунта на протяжении 10 месяцев был отмечен в полевых условиях и представлен в статье Дьяконова И. П. [28]. По показателю консистенции IL в современной практике определяется несущая способность свай, а значит, по степени изменения этого показателя можно судить о степени снижения несущей способности сваи на момент изготовления.

Для определения фактической несущей способности компанией «ТАМАНЬГЕОТЕСТ» было выполнено стандартное испытание вдавливающей нагрузкой в глинистом грунте полутвердой консистенции. Нагрузка прикладывалась гидравлическим домкратом, упирающимся в распределительную балку, прикрепленную к анкерным сваям. Критерием остановки испытания были назначена достигнутая сваей осадка в 4 см или до «срыва» сваи. Нагрузка прикладывалась ступенями по 10% от максимальной нагрузки. Результат испытания сваи статической вдавливающей нагрузкой представлен на рисунке. За фактическую несущую способность сваи принята нагрузка 130 тс. (предыдущая ступень перед «срывом» сваи). Соответствие ожидаемой и фактической несущей способности составило 30%!.

На основе результатов статистической обработки результатов испытаний 57 свай, выполненных по технологии «Fundex» в условиях слабых грунтов Дьяконовым И. П. и проф. Мангушевым Р. А. получено, что при использовании существующей расчетной методики фактические значения несущей способности оказываются ниже расчетных величин на 40%.

На основе исследований работы забивных свай проф. Винниковым Ю. Л. и Яковлевым В. С. установлено, что расчет выполненный по отечественным нормам занижает величину несущей способности свай в среднем для песков средней крупности на 29%, мелких на 35%, а пылеватых на 47%.

Исходя из вышеизложенного, следует сделать вывод о необходимости совершенствования расчетных формул, изложенных в нормативных документах. Для повышения достоверности и надежности получаемых проектных решений при проектировании свайных фундаментов необходимо опираться на результаты полевых экспериментальных исследований их работы. Наиболее надежным методом из которых является проведение испытаний статической нагрузкой на сваи. 


Получить квалифицированную консультацию кандидата технических наук

Краснодар +7 (861) 210-26-56

ОТПРАВИТЬ ЗАЯВКУ