Инновационная технология проведения статических испытаний свай

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

В настоящее время всё более широкое распространение получает новый метод полевых испытаний грунтов сваями, который в отечественной нормативной литературе получил название "контрольные испытания свай на вдавливающую нагрузку методом, использующим принципы волновой теории удара". В США и других западных странах данный метод известен как PDA-испытания свай (Pile Driving Analyzer) или испытания свай ударной нагрузкой по ASTM D4945.

Основой этого метода является принцип волновой теории удара, описывающей распространение в одноосном стержне упругой волны. Он позволяет получать данные, по точности соответствующие статистическим испытаниям, но со скоростью динамического.

Использование этого метода позволит отказаться от проведения дорогостоящих и трудоемких статических испытаний свайных фундаментов любого типа. И существенно минимизировать время, затраченное на определение статической несущей способности фундаментов и анализ эффективности использования оборудования для забивки свай, тем самым сокращая сроки строительства свайных фундаментов.

Компания «ГЕОСМАРТ» проводит контрольные испытания свай на вдавливающую нагрузку в соответствии с п.8.4 ГОСТ 5686-2012 "Грунты. Методы полевых испытаний", используя современное высокоточное оборудование.

Чувствительные датчики подключаются к компьютеру и размещают на свае. Сброс молота осуществляется на сваю после подготовки. Датчики регистрируют реакцию на удар сваи, а значения фиксируются компьютером для последующей обработки специальной программой. Таким образом возможно испытать до 10 свай за смену.

Основные преимущества метода PDA в сравнении со стандартными статическими испытаниями:

Статические испытания свай Невероятно удобно! Только установка датчиков
Статические испытания свай Оперативно! До 10 испытаний свай в смену
Статические испытания свай Достоверно! Применение высокоточного оборудования и расширенная обработка результатов
Статические испытания свай Выгодно! Экономия до 200% по сравнению с традиционными испытаниями

В результате испытаний получают следующие данные: значение деформации (силы), ускорение, скорость или перемещение. На их основе, путем решения волнового уравнения, получаем распределение силы трения по боковой поверхности сваи и предельное сопротивление ее по грунту.

Применение метода оценки несущей способности на основе решений, использующих принципы волновой теории удара требует от специалистов высокого уровня знаний в области механики грунтов, оснований и фундаментов, и знания последних тенденций развития данной методики. Сотрудники компании "ГЕОСМАРТ" регулярно участвуют в специализированных конференциях и семинарах, посвященных применению волновой теории к расчету строительных конструкций, где докладываются результаты последних исследований и обобщается накопленный опыт в данной области.

Семинар по математическим основам волновой теории удара
Семинар по математическим основам волновой теории удара

Подготовка к проведению испытаний свай методом, использующим принципы волновой теории удара

Подготовку к проведению испытаний можно условно разделить на 2 группы: 1.Подготовка к испытаниям свай заводского изготовления (забивные ж/б и металлические сваи); 2.Подготовка стальных и ж/б свай, погружаемых вдавливанием, забивкой, ввинчиванием, и устройством в скважине (заливных, забивных, буровых/набивных).

1.Подготовка к испытаниям свай заводской готовности включает:

Подготовка к проведению испытаний забивных свай методом, использующим принципы волновой теории удара

  • Котлован вокруг сваи откопать на глубину не менее 1000 мм от оголовка и ширину не менее 500 мм;
  • При заводненности котлована на дно установить насос; организовать приямки для откачки воды;
  • Для проведения испытаний обеспечить подъезд к свае сваебойного оборудования;
  • Обеспечить подводку напряжения U=220В к объекту испытания.

2.Подготовка к испытаниям буронабивных свай включает:

Схема для проведения испытаний свай методом, использующим принципы волновой теории удара (несущая способность испытания свай)
Схема подготовки буронабивных свай для проведения испытаний методом, использующим принципы волновой теории удара

  • Котлован вокруг сваи откопать на глубину не менее 2-х диаметров сваи и ширину не менее 1000 мм по периметру. На дне котлована допускается естественный приток воды на высоту не более 100 мм от дна котлована. При заводненности котлована на дно установить насос, организовать приямки для откачки воды.
  • На сваю установить металлическую обечайку, образовавшиеся полости залить раствором. Обечайку не снимать до конца испытаний сваи. Край обечайки должен быть вровень с плоскостью "А".
  • Плоскость "А" зашлифовать до гладкой и ровной поверхности. Срезать выпуски арматуры. Плоскость "А" должна быть строго горизонтальной.
  • Зашлифовать две вертикальные площадки в теле сваи диаметром 150..200 мм. Площадки расположить диаметрально друг напротив друга. Площадки должны быть строго вертикальны.
  • Подготовка к проведению испытаний свай методом, использующим принципы волновой теории удара (несущая способность испытания свай)
  • Для проведения испытаний обеспечить подъезд к свае для установки автокрана и выгрузки оборудования.
  • При проведении испытаний обеспечить наличие автокрана с соответствующими грузоподъемными характеристиками для работы с грузом массой 10 тонн на заданном вылете стрелы;
  • Обеспечить подводку напряжения U=220В к объекту испытания;
  • Обеспечить наличие оборудования для сварки, газовой резки и обслуживающего персонала;
  • Испытания проводить при достижении прочности бетона не менее 80%;
  • Все размеры на эскизе даны в миллиметрах.

Ход проведения испытаний

Производятся первые 2-3 удара с высоты 0,2 - 0,3 метра, при котором проверяется правильность установки оборудования и проверка работоспособности датчиков и калибровка молота.
Последующие удары являются «рабочими» и выполняются с высоты 0,4 – 2,0 метров, при этом высота подъема молота каждый раз определяется дополнительно инженерами компании «ГЕОСМАРТ», в зависимости от качества сигнала (наличия/отсутствия помех), его амплитуды и коэффициента затухания. После каждого удара определяется и регистрируется информация следующих факторов:

  • соосность нагружения/скорости;
  • максимальное напряжение в уровне установки датчиков;
  • сжимающие и растягивающие напряжения в свае;
  • сообщаемая энергия удара;
  • сопротивление сваи/грунта погружению;
  • сопротивление по подошве сваи;
  • максимальное ускорении частиц материала сваи.

Вся информация записывается компьютером, обрабатывается и выдается на дисплей. Нагружение сваи происходит поэтапно. С каждым последующим ударом происходит приращение высоты подъема ударной части молота и как следствие увеличение динамических нагрузок на испытываемую сваю.При этом осуществляется контроль за напряжением в каждом сегменте сваи (вся сваи делится на сегменты высотой по 2 метра) и производится наблюдение за сплошностью ее ствола по параметру, подтверждающему целостность сваи, который должен находиться в пределах 80 – 100% (сплошность сваи не нарушена).

Процесс проведения испытаний буронабивных свай представлен на видео.


В качестве направляющей для молота использована металлическая труба. Работы выполнялись на объекте "Строительство жилого дома в г.Новосибирске". Общее количество испытаний - 6 штук.

Анализируя измеренный сигнал непосредственно в полевых условиях можно оценить работу сваи в грунте по таким параметрам как: сопротивление грунта по боковой поверхности и под "пятой" сваи, целостность (сплошность) сваи, а также определить длину сваи и распределительную способность основания. Для ведения такого анализа требуется высокий уровень подготовки специалистов. Сотрудники компании "ГЕОСМАРТ" регулярно участвуют в специализированных конференциях и семинарах, посвященных применению волновой теории к расчету строительных конструкций, где докладываются результаты последних исследований и обобщается накопленный опыт в данной области.
Ниже приведена оценка работы "пяты" сваи

Пример регистрации сигнала полученного в процессе испытаний свай

Испытание сваи под ударной нагрузкой проводится ООО НПО «ГЕОСМАРТ» в соответствии со следующими нормативными документами:

  • ГОСТ 5686-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями» (п.8.4);
  • «Технологический регламент проведения полевых испытаний несущей способности свай ударно-волновым методом » (М., ОАО «ГУП НИИОСП им Н.М. Герсеванова», 2001г.);
  • «Методические рекомендации по проведению полевых испытаний свай в сооружениях ПГС с применением ударной нагрузки» (М., ГУП НИИОСП им Н.М. Герсеванова, 2002);
  • «Методические рекомендации по проведению полевых испытаний свай методом ударной нагрузки» (М., ОАО «ЦНИИС», 2001г.).

В результате испытаний получают следующие данные:

  • геометрические параметры свай;
  • эффективная (переданная) энергия молота;
  • максимальные сжимающие напряжения во время удара;
  • упругий и остаточный отказ;
  • статическую несущую способность сваи;
  • графическое отображение для «подошвы» и верха сваи зависимости осадки от нагрузки (моделирование производится для статической нагрузки сваи в соответствии с ГОСТ 5686-2012).

Определение несущей способности сваи по результатам испытаний

После записи сигналов дальнейшая их обработка производится в лабораторных условиях на «главном» компьютере с применением программного комплекса. При обработке сигналов, полученных в ходе динамических испытаний, строится математическая модель испытаний при действии статических нагрузок с учетом физических свойств грунтов. Для моделирования сопротивления грунта применяется стандартный подход волнового уравнения с применением упругопластической и вязкоупругой модели для описания поведения грунта при статических и динамических нагрузках. Свая может моделироваться в виде стержня или в виде отдельных сегментов, взаимодействующих между собой.

Свая может моделироваться в виде стержня или в виде отдельных сегментов, взаимодействующих между собой

После задания параметров модели грунта и исходных данных в виде записи силы и скорости, полученных в процессе испытаний, производится расчет. На следующем этапе выполняется калибровка, которая подразумевает совпадение расчетных кривых с кривой, полученной при полевых испытаниях грунтов методом волновой теории удара. Проведение вычислительного эксперимента позволяет откорректировать параметры, которые описывают взаимодействие грунта и сваи. Калибровка и сопоставление результатов делаются в автоматическом режиме, так как требуют большого количества итераций.
Ниже приведена калибровка параметра энергии удара.

Моделирование сваи

На 3-ем этапе производится моделирование статических испытаний с уточненными параметрами грунтового массива. В результате расчета мы получаем зависимость между осадкой и нагрузкой, которая отображается в виде графика. Также мы получаем распределение сопротивления по боковой поверхности сваи и под ее нижним концом ("пятой"). Все эти данные оформляются в виде графических приложений и входят в отчет.

Оформление результатов испытаний

Результаты оформляются в виде отчета в соответствии с требованиями ГОСТ 5686-2012 "Грунты. Методы полевых испытаний грунтов сваями", в котором содержится следующая информация:

  • график зависимости осадки сваи от нагрузки с учетом упругой деформации грунта (как и по результатам стандартных статических испытаний);
  • несущую способность сваи на сжатие по грунту с распределением по подошве и боковой поверхности;
  • изменение несущей способности по глубине сваи, характер изменения сил сопротивления грунта по боковой поверхности сваи в тс/м2;

график зависимости осадки сваи от нагрузки с учетом упругой деформации грунта

Частное значение предельного сопротивления сваи определяется по графику осадка/нагрузка в зависимости от принятого критерия в соответствии с требованием СП 24.13330.2011 Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85. Для определения несущей способности требуется провести минимум два испытания, наименьшее частное значение предельного сопротивления определяет несущую способность сваи, полученную по результатам полевых испытаний.

Выражение несущей способности в соответствии с формулой 7.18 СП 24.13330.2011 определяется в виде:

Формула несущей способности

где ɣc=1 – коэффициент условий работы; Fu,n=Fu,min [тс] – нормативное значение предельного сопротивления сваи принимается равным наименьшему предельному сопротивлению, полученному из результатов испытаний; ɣg=1 – коэффициент надежности по грунту.

Отправьте заявку и вам перезвонит специалист
Выполняем работы на всей территории РФ, включая территории распространения вечномерзлых грунтов
Сотрудники компании - команда опытных специалистов, имеющая практический опыт реализации крупных проектов
В числе наших Заказчиков лидеры нефтегазодобывающей промышленности

* - Поля обязательные для заполнения
Нажимая на кнопку «Отправить», я даю согласие на обработку персональных данных

Получите консультацию специалиста по телефону:
Инженер ООО НПО "Геосмарт" Александр +7-908-933-43-54

Ещё о компании "ГЕОСМАРТ":