Статические испытания свай методом Остенбергера (методом погружного домкрата)

ЗАКАЖИТЕ ИСПЫТАНИЯ СВАЙ ПРЯМО СЕЙЧАС
+7-908-933-43-54

Согласно ГОСТ 5686-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями», при испытаниях буровыми (буронабивными, буроинъекционными и т.д.) и набивными сваями начало испытаний назначают не ранее достижения бетоном свай 80% проектной прочности.

Перед проведением испытаний буровые сваи должны быть проверены на сплошность их стволов, в том числе, в случае необходимости, сейсмоакустическим методом.

Для свай диаметром 800 мм и более допускаются раздельные испытания по боковой поверхности натурной сваи и под ее нижним концом.

В настоящее время развиваются новые технологические решения свай, преимущественно в высотном строительстве, в связи с чем появилась необходимость применять специальные методы их испытаний. При этом нужно использовать мощные крупногабаритные анкерные конструкции для классических статических испытаний вдавливающей нагрузкой свай с повышенной несущей способностью.

Согласно ГОСТ 5686-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями», при испытаниях буровыми (буронабивными, буроинъекционными и т.д.) и набивными сваями начало испытаний назначают не ранее достижения бетоном свай 80% проектной прочности.

Перед проведением испытаний буровые сваи должны быть проверены на сплошность их стволов, в том числе, в случае необходимости, сейсмоакустическим методом.

Для свай диаметром 800 мм и более допускаются раздельные испытания по боковой поверхности натурной сваи и под ее нижним концом.

Чем больше нагрузки и трудозатратнее производство анкерной конструкции, тем выгоднее испытания с помощью гидравлических погружных домкратов.

Принцип испытания в том, что один сегмент сваи вдавливается домкратами, а другой является анкерной конструкцией. При этом устройства какой-либо другой анкерной конструкции, как при классическом статическом испытании свай, не требуется.

Как правило, в заранее подготовленную скважину устанавливается арматурный каркас со встроенной силовой ячейкой.

Семинар по математическим основам волновой теории удара
Рисунок 1. Силовая ячейка для испытания свай методом погруженного домкрата

Силовая ячейка, представляющая собой систему калиброванных гидравлических домкратов, объединенных в один модуль, устанавливается непосредственно в ствол испытываемой сваи.

Семинар по математическим основам волновой теории удара
Рисунок 2. Расположение силовой ячейки и регистрирующих приборов в арматурном каркасе сваи до погружения в скважину

Испытываемая свая разделяется при этом на два элемента: Верхний Испытываемый Элемент (ВИЭ), расположенный над силовой ячейкой и Нижний Испытываемый Элемент (НИЭ), расположенный под силовой ячейкой. Поведение верхнего элемента сваи не зависит от нижнего, а только от геотехнических характеристик грунта, в которых они располагаются. Но эта независимость заканчивается на стадиях нагрузки, превышающих предельные значения несущей способности для одного из испытываемых геологических элементов и выражается в невозможности дальнейшего проведения опыта для геологического элемента, не испытавшего предельных нагрузок.

    Бетонирование ствола сваи состоит из следующих этапов:

  1. бурение скважины до необходимого ИГЭ с прохождением слоя минимум на 2 метра; проверка глубины, зачистка забоя скважины;
  2. установка (погружение) арматурного каркаса в скважину;
  3. опускание бетонолитной трубы ниже уровня силовой ячейки и бетонирование пространства под силовой ячейкой;
  4. бетонирование сваи над силовой ячейкой с использованием бетонолитной трубы.

На всем протяжении буровых работ проводится постоянный контроль качества работ со стороны ООО НПО «ГЕОСМАРТ». Производится отбор бетона для последующих испытаний в лаборатории, определяется удобоукладываемость смеси (осадка конуса).

Рукавами высокого давления силовая ячейка соединена с гидравлической станцией, расположенной на поверхности грунта. С помощью станции создается давление в домкратах силовой ячейки.

Семинар по математическим основам волновой теории удара
Рисунок 1. Силовая ячейка для испытания свай методом погруженного домкрата

В процессе увеличения нагрузки на поршень домкрата происходит раскрытие силовой ячейки с перемещением ВИЭ кверху и НИЭ книзу. Перемещение верхнего элемента измеряется стержневыми тензометрами, установленными на верхней плите домкрата, и датчиками перемещения, установленными в нижней части ВИЭ. Перемещение нижнего элемента измеряется стержневыми тензометрами, установленными на нижней плите силовой ячейки и в верхней части НИЭ. Экспериментальные сваи оборудуются тензодатчиками в проектных сечениях, что позволяет получать данные по распределению усилий и напряжений по длине сваи, для дальнейшего расчета сопротивления по боковой поверхности (сил трения) и в основании сваи при испытаниях свай по грунту во всех инженерно-геологических элементах (ИГЭ) разреза.

Рисунок 4. Тензодатчики
Рисунок 4. Тензодатчики

Поэтапное увеличение давления в силовой ячейке создает на оба элемента равную по величине осевую нагрузку, которая воспринимается боковым трением в ВИЭ и сопротивлением под подошвой и боковым трением в НИЭ. В процессе нагружения оба элемента подвергаются деформации сжатия, вследствие действия силовых факторов происходят перемещения. Величины деформаций и перемещений регистрируются комплексом измерительной аппаратуры.

Семинар по математическим основам волновой теории удара
Рисунок 5. Автоматический регистратор данных с датчиками

Максимальная нагрузка FMAX при испытаниях устанавливается проектной организацией, с учетом суммарной нагрузки на сваю по боковой поверхности и под пятой (несущая способность).

Испытания продолжаются до момента достижения одного из параметров:

  1. Предела поверхностного трения или бокового сдвига;
  2. Предельной несущей способности;
  3. Максимальной мощности силовой ячейки.

Возможны следующие схемы испытаний:

1. Одноуровневая — с использованием одного уровня домкратов, при помощи которых определяется сопротивление под пятой сваи и трение по боковой поверхности для верхнего сегмента, таким образом конструкция испытываемой сваи будет состоять из двух сегментов.

Семинар по математическим основам волновой теории удара
Рисунок 6. Расположение силовой ячейки и регистрирующих приборов при одноуровневой схеме испытаний

2. Двухуровневая — с использованием двух уровней домкратов, когда верхний сегмент поднимается домкратами вверх, а два нижних сегмента являются анкерной конструкцией; после завершения первой фазы испытания домкраты остаются открытыми и вверх перемещается средний сегмент, при этом анкерной конструкцией является нижний сегмент, работающий преимущественно по несущей способности под нижним концом сваи; на третьем этапе, при закрытии верхних домкратов, анкерной конструкцией являются средний и верхний сегменты.

Семинар по математическим основам волновой теории удара
Рисунок 7. Расположение силовой ячейки и регистрирующих приборов при двухуровневой схеме испытаний

При проведении испытания с разделением сваи на сегменты особое внимание уделяется контролю за деформациями. Место проведения испытаний защищают от влияния погодных условий для уменьшения влияния температуры на работу измерительных инструментов. В каждом сегменте сваи по всей длине устанавливаются тензометры, с которых данные передаются на поверхность. В результате компьютерной обработки этих данных определяется деформация бетона, которая учитывается при расчете несущей способности грунтов. Для контроля общих деформаций в конструкции испытываемой сваи устанавливается экстензометр. На уровнях установки домкратов также предусматриваются приборы для измерения перемещений. Данные с этих приборов передаются на поверхность и подлежат компьютерной обработке. Таким образом, возможно определение деформации по всей длине сегмента, работающего на трение по боковой поверхности, что обеспечивает дифференцированный расчет данного параметра в зависимости от глубины сегмента сваи.

По результатам испытаний определяют:

  • несущую способность одиночной сваи по грунту;
  • максимальные перемещения и деформации сваи при приложении к ней рабочей нагрузки с учетом коэффициента запаса;
  • параметры грунтового основания, необходимые для проектируемых фундаментов здания или сооружения;
  • эффективность принятой технологии устройства свай, направленной на обеспечение требуемой несущей способности в грунтовых условиях площадки строительства, характерных для данного проекта.

Характеристики сваи после испытаний методом погружных домкратов близки к сваям, которые не подвергались испытаниям, поскольку остаточные напряжения в стволе сваи меньше, чем при стандартных статических испытаниях с приложением полной вертикальной нагрузки.