полевые испытания грунтов
Открыть
меню

Ультразвуковая дефектоскопия свай (УЗД)

Отметим, что необходимость обнаружения дефектов и оценка сплошности тела свай необходима с целью недопущения аварийных ситуаций связанных с невозможностью восприятия проектных нагрузок на сваи.

Компания «ТАМАНЬГЕОТЕСТ» использует ультразвуковой метод для проверки качества сплошности свай, а также грунтоцементных колонн. В случае обнаружения дефектов на данном этапе, проектная организация, как правило, принимает следующее решение – устройство свай-дублей, устроенных в районе обнаруженного дефекта.
Основными преимуществами данного метода является отсутствие необходимости изготовления дополнительных образцов для испытаний, т.е. возможность оценки качества реальной бетонной конструкции непосредственно на строительной площадке. Метод основан на фиксировании времени прохождения ультразвукового сигнала через среду от передатчика до приемника. В зависимости от физических свойств материала происходит затухание амплитуды ультразвуковой волны. О дефектах внутри конструкции можно судить, когда время прохождения сигнала является на порядок большим, чем время его прохождения на остальных участках или, когда сигнал не обнаружен принимающим датчиком. Существует несколько фирм-производителей приборов данного класса.
Прибор, представленный на рисунке, состоит из следующих комплектующих элементов: основной блок, два ультразвуковых датчика (излучатель и приемник), две катушки с кабелем по 50 м, два ролика с датчиками измерения глубины, соединительные кабели и блок питания, персональный компьютер с программным обеспечением для обработки результатов измерений.

По результатам измерений проводится анализ сплошности тела сваи. Признаком качественной сваи является высокая постоянная скорость волны по всем шести сечениям сваи. Снижение скорости прохождения волны свидетельствует о наличии дефектов в стволе сваи.
Общий принцип работы
Основной блок подключается через кабель USB к персональному компьютеру, на котором установлено специализированное программное обеспечение.

После завершения устройства свай в ее тело (через заранее установленные металлические трубки, приваренные к каркасу) опускается труба длиной равной глубине бурения и цементации. Труба не должна быть заполнена цементным раствором или иными сторонними элементами, поэтому нижний конец трубы должен быть заглушен.

Каждая труба заполняется технической водой для передачи ультразвукового сигнала.

Ультразвуковые испытания проводятся через 2-4 недели после устройства свай, что необходимо для набора прочности бетона. В процессе твердения возрастает модуль деформации материала – именно на значительной разности значений модуля деформации бетона в зоне дефекта и основан данный способ поиска дефектов.

Ультразвуковые датчики (приемник и передатчик) опускают на одном уровне в две соседние трубы до нижней отметки зоны цементации.

Измерения проводятся снизу-вверх постепенным параллельным подъемом датчиков в зоне цементации с фиксацией результатов измерений. В процессе измерений передатчик генерирует ультразвуковой сигнал, а приемник принимает этот сигнал. Прохождение сигнала фиксируют на каждом интервале длины, который варьируют от 10 мм до 100 мм.

Прибор фиксирует время прохождения через сваю и изменение мощности сигнала. С помощью роликов с датчиками прибор фиксирует глубину соответствующую измеренным данным. Данную процедуру повторяют, используя другие трубки, оценивая таким образом оценку сплошности хордовых и радиальных сечений по высоте сваи.
Читать о несущей способности свай
Несущая способность сваи по материалу является основной характеристикой работы сваи наряду с ее несущей способностью по грунту.
Расчет несущей способности набивных свай по материалу осуществляется согласно требованиям нормативной литературы к железобетонным конструкциям, по формуле:

FRm = γс * φ * (γсb * γсb' * Rb * Ab + γa * Rsc * As),

где, γс – коэффициент условий работы сваи в грунте; φ – коэффициент продольного изгиба; γсb – коэффициент, учитывающий условия работы; γсb' – коэффициент, учитывающий влияния способа производства; Rb – коэффициент условия работы арматуры; Ab – расчетное сопротивление бетона сжатию; γa – расчетное сопротивление стали сжатию; Rsc – площадь поперечного сечения сжатого бетона; As – площадь поперечного сечения арматуры.

Очевидно, что несущая способность материала сваи должна быть не менее значения несущей способности по грунту, что в условиях рядовой застройки многоэтажными жилыми зданиями составляет 100-250 тс. При этом, следует учитывать то, что при статических испытаниях к выполненной свае может быть приложена полуторная ожидаемая расчетная нагрузка. Так, если диаметр сваи 0,5 м, классе бетона В20, то в соответствии с формулой несущая способность сваи по материалу составит 200 тс, что сопоставимо с величиной несущей способности сваи по грунту. Следовательно, необходимо строгое соблюдение качества бетона проектным величинам прочности, для удовлетворения надежности проектируемого здания с учетом срока эксплуатации. Кроме того, от жесткости материала сваи будет зависеть распределение трение грунта по боковой поверхности, как показано на лабораторных исследованиях Готмана А. Л. Следовательно, для свай длиной более 20 м, прорезаемые слабые грунты и опираемые на несущий слой, наличие дефекта и снижения класса бетона может привести к недоиспользованию потенциала трения грунта по боковой поверхности набивной сваи вытеснения.

Анализ опыта применения буровых и набивных свай на многих площадках в слабых грунтах показал, что при их изготовлении возникают характерные дефекты и повреждения бетона сваи: изменение поперечного сечения ствола по высоте, фильтрация воды через тело сваи, расслоение бетонной смеси при ее сбрасывании, различная по длине сваи прочность бетона.
дефекты ствола буровой сваи
Характерные дефекты ствола буровой сваи (Дьяконов И. П., 2019)
1 – Фильтрация воды через тело сваи, 2 – расслоение бетонной смеси
К явному преимуществу погружения свай заводского изготовления методом вдавливания или забивки относится заведомо гарантированное высокое качество материала железобетонных призматических свай. К недостаткам такой технологии следует отнести ограниченные размеры сваи в поперечном сечении и по длине, связанные с применением сваебойных установок, ограниченные возможности при их погружении методом статического вдавливания из-за высоком массы сваевдавливающих установок в случае наличия в основании плотных слоев грунта и др. На сваи изготавливаемые в грунте, в противоположность сваям вдавливания, можно передавать значительные нагрузки (свыше 2000 кН), однако за счет большего количества технологических операций (изготовление грунтовой скважины; бетонирование ее ствола; армирование тела сваи) возможно возникновение дефектов в стволе (теле) сваи, связанных с особенностями технологической реализации на каждом этапе ее устройства.

Первой причиной возникновения дефектов является отклонение бурового снаряда от вертикали при бурении лидерной скважины в процессе прямого хода. Второй часто встречающейся причиной является нарушения сплошности свай из-за из-за несоответствия геологического строения грунта результатам геологических изысканий или из-за нарушения технологии производства работ. В настоящее время не существует методик, позволяющих определить возникновение дефектов в процессе производства работ. На практике дефекты вскрываются только в процессе разработки грунта в котловане
Получите консультацию
Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь c политикой конфиденциальности
Благодаря своей мобильности, инженеры компании готовы начать работу на объекте в любой точке России в течение 1-2 дней, что ведет к постоянному расширению географии объектов.
кандидата технических наук