Вопрос-ответ

Полевые исследования проводятся непосредственно в условиях эксплуатации конструкции с учетом реальных факторов окружающей среды, тогда как лабораторные - в специально оборудованных помещениях с контролируемыми условиями. Это позволяет получить более точную оценку поведения систем при эксплуатации в конкретных условиях строительства или реконструкции зданий.

Проведение полевых испытаний анкерных систем регламентируется ГОСТами, СНиПами и нормативами международных стандартов ISO/IEC, которые устанавливают требования к методикам исследования, оборудованию и оформлению результатов:

• ГОСТ Р 56711-2015 – методы испытаний анкеров на вырыв;
• ГОСТ 31938-2012 – анкеры химические;
• СП 70.13330.2012 – несущие и ограждающие конструкции;
• Европейские стандарты ETAG 001, EOTA TR 029 – для анкеров механического и химического типа.

Для модуля деформации используют штампы и прессиометры. Эти способы считаются прямыми. Существуют и другие полевые испытания, но они считаются косвенными из-за использования корреляционных зависимостей, а не решений теории упругости.

Большинство стандартных испытаний проводятся при полуторной или двукратной несущей способности для одиночной сваи.

Повышение испытательной нагрузки приводит лишь к пустой трате рабочего времени и денег. Редко такие дополнительные данные могут быть использованы с пользой, например, для перепроектирования, без серьезного влияния на график работы.

Большинство испытаний, которые специально выполняются для получения проектных данных, должны включать испытания свай до отказа, чтобы разработать наиболее эффективную конструкцию.

Однако это не всегда необходимо, и определенные проектные решения могут быть достигнуты, если провести достаточные плановые испытания на сваях различных типов, размеров, форм и длин. Наибольшая нагрузка, которая должна быть достигнута в процессе проведения контрольных испытаний, назначается на основании определения несущей способности одиночной сваи аналитическим методом.

Согласно пункту 7.2.3 (ГОСТ 5686-2012) отдых свай составляет:

Продолжительность "отдыха" устанавливается программой испытаний в зависимости от состава, свойств и состояния прорезаемых грунтов и грунтов под нижним концом сваи, но не менее:

3 суток - при песчаных грунтах, кроме водонасыщенных мелких и пылеватых;

6 суток - при глинистых и разнородных грунтах.

Примечения

1 При рорезании песчанных (а также просадочных) грунтов в случае наличия под острием сваи крупнообломочных, плотных песчаных или глинистых грунтов твердой консистенции продолжительность "отдыха" допускается сократить до 1 суток.

2 Более продолжительный срок "отдыха" устанавливают:

- при прорезании водонасыщенных мелких и пылеватых песков - не менее 10 суток;

- при прорезании глинистых грунтов мягко - и текучепластичной консистенции - не менее 20 суток.

Несущая способность сваи на выдергивание — способность опоры сопротивляться выдергивающим нагрузкам. На показатель влияет собственный вес и поверхностное трение сваи. Концевая опора не учитывается (поскольку предполагается, что опора движется вверх). Как правило, эта способность используется для сопротивления выдергивающим нагрузкам от ветра, сейсмическим воздействиям и отрицательной силе трения.

Выдергивающая сила — это любое восходящее давление, приложенное к конструкции, которое может поднять ее относительно окружающей среды. Выдергивающая сила может быть следствием давления со стороны грунта, ветра, поверхностных вод и т. д.

Отрицательное поверхностное трение возникает, когда сваи располагаются в мягких грунтах, уплотняя грунтовую массу. Это приводит к нисходящей силе, которая увеличивает нагрузку на сваи и снижает их несущую способность. Отрицательное поверхностное трение возникает, когда скорость осадки окружающих грунтов больше, чем у свай.

Испытание горизонтальной нагрузкой проводят для оценки несущей способности боковой поверхности сваи.

Обычно сваи используются для передачи вертикальных нагрузок на окружающий грунт, но могут также подвергаться горизонтальным нагрузкам из-за землетрясений, давления ветра, воды, грунта и т. д.

Когда горизонтальная нагрузка мала по сравнению с вертикальной, предполагают, что она воспринимается вертикальными сваями и не предусматривают специальные меры для боковой нагрузки.

Сваи, которые используются под высокими дымоходами, башнями, высотными зданиями, высокими подпорными стенами, мостами и другими бетонными надземными конструкциями подвергаются высоким горизонтальным нагрузкам. Эти сваи должны выдерживать не только вертикальные, но и горизонтальные нагрузки.

В ходе испытаний горизонтальной нагрузкой анализируют следующие показатели:

• эффективность свайных нагрузок;
• боковая жесткость грунта;
• боковая реакция сваи;
• прогиб сваи и реакция грунта;
• предельное боковое сопротивление.

Горизонтальные нагрузки представляют собой динамические нагрузки, действующие параллельно грунту.

Примеры горизонтальных нагрузок:

• ветровые нагрузки;
• сейсмические нагрузки;
• давление воды;
• давление грунта;
• условные нагрузки.

Ячейка Остерберга (O-cell) представляет собой подъемное устройство большой мощности с гидравлическим приводом, установленное в фундаментном блоке. Работая в двух направлениях, вверх против бокового сдвига и вниз против торцевой опоры, силовая ячейка автоматически разделяет эти сопротивления.

Ячейка обеспечивает статическую нагрузку и не требует подвесной рамы или другой внешней реактивной системы.

Преимущества метода Остерберга:

• Метод позволяет исследовать сваи большой грузоподъемности.
• Возможность определить сопротивление как оголовка, так и ствола сваи, что важно для оценки несущей способности свай большого диаметра.
• Экономичность, испытание не занимает много времени и не требует большой рабочей зоны.
• Безопасность, для исследования не требуется реакционная система на уровне земли. Энергия испытательной нагрузки аккумулируется под землей на большой глубине.
• Испытание применяют, когда провести другие исследования статической нагрузкой затруднительно. Например, метод Остерберга подходит для испытаний в морских условиях.
• Возможность исследовать долгосрочные эффекты приложенной нагрузки, ползучести или «старения».

Ограничения метода Остерберга:

• Подготовка к испытанию сваи требует предварительного обследования ствола сваи на сплошность методом УЗД.
• По результатам испытаний можно правильно измерить одно сечение сваи, только в некоторых случаях возможно произвести экстраполяцию другого сечения.
• Ячейка Остерберга — расходное устройство в каждом исследовании. Гидравлический домкрат и датчики перемещения устанавливаются заранее и после испытания остаются в свае.
• Метод применим не ко всем типам свай и используется в основном для буронабивных свай.

Вечномерзлые грунты — грунты, которые остаются при температуре замерзания или ниже (ниже 32 ° по Фаренгейту / 0 ° по Цельсию) в течение двух или более лет.

Двухлетний минимум не включает поверхностный слой, который промерзает каждую зиму и оттаивает каждое лето («активный слой»).

Вечная мерзлота не определяется влажностью почвы, снежным покровом или местоположением. Вечномерзлые грунты могут содержать высокий процент льда или практически не содержать льда.

Существуют следующие виды вечной мерзлоты:

• сплошная вечная мерзлота (лежащая в основе 90-100% ландшафта);
• прерывистая многолетняя мерзлота (50-90%);
• спорадическая вечная мерзлота (0-50%).

Сплошная вечная мерзлота занимает 90-100% ландшафта. Лето холодное, происходит только поверхностное таяние грунта. Среднегодовая температура воздуха ниже -5 °C в течение всего года и достигает -50 °C.

Прерывистая вечная мерзлота занимает 50-90% площади. Острова вечномерзлого грунта разделяются небольшими участками незамерзших менее холодных грунтов. Чуть более теплые зоны находятся вблизи поверхностных вод (рек, озер и моря). Среднегодовая температура от -1 ° C до -5 ° C.

Спорадическая вечная мерзлота занимает до 50% территории. Среднегодовая температура чуть ниже 0ºC, а летние температуры достигают нескольких градусов выше, но под поверхностью остаются изолированные очаги вечной мерзлоты.

Около четверти всего северного полушария покрыто вечной мерзлотой, где грунт промерзает круглый год. Вечномерзлые грунты распространены в арктических регионах России, Канады, Гренландии и Аляски.

В России около двух третей территории покрыто вечномерзлыми грунтами, которые никогда не оттаивают. Вечномерзлые грунты в России располагаются на севере Европейской части РФ, Уральском ФО, севере Западной и большей части Восточной Сибири, Забайкалье, Дальнем Востоке.

Проседание грунта – это постепенное понижение уровня поверхности органического грунта или уменьшение толщины слоя органического вещества.

Просадка грунта чаще всего вызывается деятельностью человека: удалением воды, нефти, природного газа или полезных ископаемых из-под земли путем откачки, гидроразрыва пласта или добычи полезных ископаемых.

Проседание также может провоцироваться природными явлениями, такими как землетрясения, уплотнение почвы, ледниковая изостатическая регулировка, эрозия, образование воронок и смешивание с водой отложенного ветром мелкозема (лессовых отложений).

Проседание грунта, приводящее к оседанию или обрушению поверхности земли, подразделяется на четыре основные категории:

• Оседание из-за искусственных и естественных пустот относительно близко к поверхности (например, из-за добычи угля, камня или карстовых особенностей).
• Оседание из-за удаления жидкости с глубины (например, добыча воды/нефти) и последующее изменение условий эффективного напряжения в грунтах.
• Оседание из-за выноса растворимых минералов (солей, гипса) в подземные воды.
• Оседание из-за удаления мелких частиц во взвешенном состоянии (трубопровод).

Кроме того, проседание грунта может быть связанно с аллювиальными отложениями, усадкой/набуханием, вулканизмом и термокарстом.

Просадочные грунты — сухие, малоплотные, илистые грунты с большим количеством пустот или воздушных зазоров между зернами, в которых склеивающие частицы грунта вещества очень чувствительны к воде.

К просадочным грунтам относят любые ненасыщенные грунты, которые претерпевают радикальную перестройку частиц и значительное уменьшение объема при увлажнении и/или дополнительной нагрузке.

Просадочные грунты распространены во всем мире в эоловых, лессовых, субаэральных, селевых, аллювиальных отложениях, остаточных или техногенных насыпях и обычно встречаются в засушливых или полузасушливых районах.

Из СП 50-102-2003.

5.7 Если по проекту передаваемые на сваи горизонтальные нагрузки превышают 5 % вертикальных, то должны проводиться испытания грунтов сваями на горизонтальные нагрузки. СП 50-102-2003.

Оборудование и общий метод испытаний PDA:

• С двух противоположных сторон сваи просверливаются отверстия диаметром 6 мм для крепления калибров на 1,5-кратном диаметре сваи ниже вершины сваи.

• Две пары тензодатчиков и акселерометров крепятся болтами к противоположным сторонам сваи с помощью дюбелей. Эти датчики подключены к PDA для записи динамических сигналов и полевой оценки качества данных, сопротивления грунта и целостности сваи.

• Во время испытаний сваебойный молот с заданным весом позиционируется и падает на сваю, создавая движущую силу.

• Динамические измерения силы и скорости будут производиться датчиками, прикрепленными к свае.

• По окончании испытаний датчики и акселерометры демонтируются. Данные PDA будут переданы и сохранены на диске для последующего отчета и анализа.

• Эти данные будут обрабатываться PDA для визуальной и постоянной записи на месте.

Ключевыми показателями для этих результатов являются Макс. Сопротивление (RMX), целостность сваи (BTA), максимальное усилие (FMX), максимальное напряжение (CXS) и энергия на оголовке сваи (EMX).

Для полевых результатов PDA интерпретирует измеренные динамические данные в соответствии с уравнениями Case Method. Процедура CAPWAP представляет собой аналитический метод для прогнозирования статической грузоподъемности сваи, распределения сопротивления грунта, величины бугорчатости и жесткости грунта, перемещения сваи-нагрузки и взаимодействия сваи-грунта.

ГОСТ 5686-2012. Грунты. Методы полевых испытаний сваями. Регламинтирует:

Число испытуемых свай при строительстве должно составлять:

при испытании свай статической вдавливающей нагрузкой - до 0,5% общего числа свай на данном объекте, но не менее 2 шт., за исключением специально обоснованных случаев.

Изменение N 1 к СП 24.13330.2011 Свайные фундаменты. 

Пункт 7.3.1.

Дата введения 2017-06-04

"Количество испытаний свай определяется проектом в зависимости от сложности грунтовых условий, величины нагрузок, передаваемых на основание и числа типоразмеров свай. Для определения несущей способности свай по результатам полевых испытаний для каждого объекта строительства сооружений класса КС-3 и КС-2 рекомендуется проводить:

- статические испытания свай и свай-штампов - до 1% от общего числа свай на объекте, но не менее трех для сооружений класса КС-2 и четырех - для сооружений класса КС-3;

СВОД ПРАВИЛ СП 267.1325800.2016

ЗДАНИЯ И КОМПЛЕКСЫ ВЫСОТНЫЕ
Правила проектирования
 

8.1.2.17 При применении свайных и комбинированных свайно-плитных фундаментов следует выполнять испытания свай статическими нагрузками в объеме, зависящем от их общего числа и неоднородности основания, но не менее четырех испытаний сваями на фундамент высотного здания.

Согласно пункту 5.4 СП 24.13330.2011 СВАЙНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ:

5.4 Для объектов повышенного и нормального уровней ответственности указанные в 5.2 и 5.3 работы рекомендуется дополнять испытаниями грунтов эталонными и натурными сваями (ГОСТ 5686)

Пункт 8.1 (ГОСТ 5686-2012) регламентирует:

При испытаниях буровыми (буронабивными, буроинъекционными) и набивными сваями начало испытаний назначают не ранее достижения бетоном свай 80% проектной прочности (8-26 дней в зависимости от температуры бетона).

СВОД ПРАВИЛ СП 267.1325800.2016 ЗДАНИЯ И КОМПЛЕКСЫ ВЫСОТНЫЕ

Правила проектирования

8.1.2.17 При применении свайных и комбинированных свайно-плитных фундаментов следует выполнять испытания свай статическими нагрузками в объеме, зависящем от их общего числа и неоднородности основания, но не менее четырех испытаний сваями на фундамент высотного здания.
8.1.2.18 Испытания грунта сваями могут быть выполнены как при приложении статической нагрузки к верхнему концу сваи согласно ГОСТ 5686, так и методом опускных домкратов.

8.1.2.19 При проведении испытаний грунта сваями механические характеристики грунта уточняются путем обратных расчетов. Для этого сваи должны быть снабжены системой датчиков, позволяющих фиксировать распределение усилий и перемещений вдоль конструкции сваи. Их число и расстояние между ними выбирается исходя из размеров свайного фундамента (поперечные размеры и длина), нагрузок и грунтовых условий таким образом, чтобы можно было определить сопротивление по боковой поверхности сваи и нижнему концу, а также выполнить обратный расчет для определения уточнения механических характеристик грунта.

8.1.2.20 В случае применения опускных домкратов их рекомендуется устанавливать в двух уровнях в целях проведения раздельного испытания грунта сваями по нижнему концу и боковой поверхности. Для этого нижний уровень располагают на минимально возможном расстоянии от нижнего конца сваи для определения механических характеристик грунта и сопротивления сваи по нижнему концу, верхний - на расстоянии по высоте от нижнего, достаточном для определения механических характеристик грунта и сопротивления по боковой поверхности сваи.

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.

Испытание сваи на боковую нагрузку может быть проведено путем установки гидравлического домкрата между сваей и горизонтальной опорной балкой или грузовой платформой.

Выдержка из ГОСТ 5686-2012

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.;

Изменение N 1 к СП 24.13330.2011 Свайные фундаменты. 

Пункт 7.3.1. Первый абзац после слов "статическим зондированием" дополнить словами: "Количество испытаний свай определяется проектом в зависимости от сложности грунтовых условий, величины нагрузок, передаваемых на основание и числа типоразмеров свай. Для определения несущей способности свай по результатам полевых испытаний для каждого объекта строительства сооружений класса КС-3 и КС-2 рекомендуется проводить:

- динамические испытания свай - до 2% от общего числа свай на объекте, но не менее шести для сооружений класса КС-2 и девяти - для сооружений класса КС-3;

Согласно пункту 7.2.3 (ГОСТ 5686-2012) отдых свай составляет:

Продолжительность "отдыха" устанавливается программой испытаний в зависимости от состава, свойств и состояния прорезаемых грунтов и грунтов под нижним концом сваи, но не менее:

3 суток - при песчаных грунтах, кроме водонасыщенных мелких и пылеватых;

6 суток - при глинистых и разнородных грунтах.

Примечения

1 При рорезании песчанных (а также просадочных) грунтов в случае наличия под острием сваи крупнообломочных, плотных песчаных или глинистых грунтов твердой консистенции продолжительность "отдыха" допускается сократить до 1 суток.

2 Более продолжительный срок "отдыха" устанавливают:

- при прорезании водонасыщенных мелких и пылеватых песков - не менее 10 суток;

- при прорезании глинистых грунтов мягко - и текучепластичной консистенции - не менее 20 суток.

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.

Отказ сваи — это предельное значение глубины погружения сваи в грунт в процессе забивки. Фактический отказ сваи не должен превышать величину расчетного отказа.

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).

Преимущества штамповых испытаний

• Наиболее достоверная оценка деформационных свойств грунтов, залегающих в массиве.
• В России штамповые испытания являются эталонными по точности при определении деформационных свойств грунтов.
• Испытания грунтов штампами можно проводить для скальных, глинистых и песчаных грунтов.
• Минимально необходимое количество испытаний на площадке.

Недостатки штамповых испытаний

• Испытание предсказывает поведение грунта, расположенного на глубине менее чем в два раза превышающей ширину несущей плиты. Но в практических условиях зона влияния фундамента простирается на гораздо большую глубину.
• Несущая способность для глинистого грунта почти аналогична несущей способности, полученной при штамповых испытаниях в основании свай, изготовленных в грунте, но в случае плотного песчаного грунта штамповые испытания дают заниженное значение. Фактическая предельная нагрузка, полученная для плотного песчаного грунта, выше, чем результаты штамповых испытаний.

Согласно пункту 5.4 СП 24.13330.2011 СВАЙНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ

Для объектов повышенного и нормального уровней ответственности указанные в 5.2 и 5.3 работы рекомендуется дополнять испытаниями грунтов прессиометрами и штампами(ГОСТ 20276)

Расчет для испытаний штампом:

Отечественная методика рассмотрена в выше

Зарубежная методика:

1. Результаты, полученные в ходе испытаний, отображаются на логарифмическом графике: нагрузки на оси x и осадки на оси y.
2. Предельную нагрузку на штамп можно определить по участкам на графике, которые соответствуют осадке плиты на 1/5 ширины.
3. Точка, в которой происходит изменение наклона кривой графика, может быть использована для определения предельной нагрузки плиты, которая впоследствии может быть использована для определения предельной несущей способности и безопасной несущей способности грунта (принцип предельных состояний, принятый в нормах зарубежных стран).
4. Безопасная несущая способность грунта рассчитывается путем деления предельной несущей способности на коэффициент устойчивости 2 или 3.

Процедура штамповых испытаний выглядит следующим образом:

На отметке котлована, скважины, шурфа устанавливается штамп.

• Подготовительный этап:
  • На штамп прикладывается давление с помощью гидравлического домкрата и передается через грузовую платформу с тарированным грузом или систему балок.
  • Метод технологии подготовительных работ согласовывается на этапе согласования программы испытаний.
• Проведение испытаний:
  • Давление к штампу прикладывается ступенями, количество ступеней, приращение давления назначается в соответствии с утвержденной программой штамповых испытаний.
  • В процессе испытаний ведется полевой журнал по форме ГОСТ 20276.1-2020.
  • Критерием завершения испытаний является стабилизированная осадка, достигнутая на последнем этапе нагружения, или когда интенсивность приращения осадки в 5 раз превышает скорость развития осадки на предыдущем этапе. В последнем случае говорят об исчерпании несущей способности грунта основания.

Грунты делятся на связные и несвязные.

В связном грунте существуют силы сцепления между частицами одного типа, происхождения и природы. Природа этих связей обусловлена высокой удельной поверхностью глинистых частиц (гораздо выше чем у песчаных частиц), слагающих грунт. Связными грунтами являются илы и глины или мелкозернистые грунты.

Несвязные грунты – это грунты, которые не обладают связностью. Сопротивление сдвигу в таких грунтах зависит от сил трения между частицами. Эти грунты представляют собой песок, гравий или крупнозернистую почву.

Гравий и песок крупный и средней крупности  — это почвы с более высокой несущей способностью и наименьшей деформируемостью, тогда как глинистый грунт обычно имеет более низкую несущую способность.

Что такое несущая способность грунта?

Несущая способность определяется способностью грунта воспринимать нагрузки. Это зависит в первую очередь от типа грунта, его прочности на сдвиг и плотности. Это также зависит от глубины приложения нагрузки – чем глубже он заложен, тем больше несущая способность.

Использование георадара позволяет решить следующие задачи:

выявление подземных полостей и пустот, трещин, зон разуплотнения, действующих и неиспользуемых коммуникаций и коллекторов различного назначения, старых погребенных сооружений (подземных ходов, хранилищ, бомбоубежищ, засыпанных подвалов, галерей);
определение глубин заложения фундаментов, свай, противофильтрационных завес, дренажных систем, мостовых опор, выявления в них трещин и повреждений;

просвечивание грунтового массива под фундаментами существующих зданий и сооружений, при отсутствии в основании последних листов металла, армированных плит;
обследование насыпей, полотна автомобильных и железных дорог, тела земляных плотин для оценки их состояния;
установления глубины залегания грунтовых вод и верховодки;
просвечивание донных отложения (с поверхности пресных водоемов), с расположением необходимых для интерпретации скважин по берегам водоема.

Согласно пункту 5.4 СП 24.13330.2011 СВАЙНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ:

При строительстве высотных зданий повышенного уровня ответственности и зданий с глубокой подземной частью в состав работ при изысканиях следует включать геофизические исследования для уточнения геологического строения массива грунтов между скважинами, определения толщины прослоев слабых грунтов, глубины водоупоров, направления и скорости движения подземных вод, а в карстоопасных районах — глубины залегания скальных и карстующих пород, их трещиноватости и закарстованности.

Георадар (GPR) — это метод геофизической локации, использующий радиоволны для захвата изображений под поверхностью грунта минимально инвазивным способом. Преимуществом георадара является то, что он позволяет бригадам точно определять местоположение подземных коммуникаций, не нарушая грунт.

С помощью георадара обнаруживают широкий спектр подземных коммуникаций, включая газ, электричество, телекоммуникации и воду. Сигнал радара может обнаруживать материалы, обычно используемые для коммунальных услуг, такие как различные типы труб, кабелепроводов, электропроводки и оптоволокна.

Работа георадара заключается в передаче электромагнитных импульсов в грунт через равные промежутки времени. Затем эти импульсы отражаются от объектов в грунте и обнаруживаются антенной приемника. Измеряя силу и временную задержку ответов, можно оценить глубину подземных сооружений. Георадиолокационные исследования также позволяют картировать объекты под поверхностью, давая оценку их размеров, формы и глубины.

По мере увеличения проводимости глубина проникновения уменьшается. Это объясняется тем, что электромагнитная энергия быстрее рассеивается в виде тепла, вызывая потерю мощности сигнала на глубине.

Георадар может проникать до 30 метров в материалах с низкой проводимостью, например, в сухом песке или граните. Влажные глины, сланцы и прочие породы с высокой проводимостью могут ослаблять или поглощать сигналы GPR. Это существенно влияет на глубину проникновения: она может понизиться до 1 метра или менее.

Сейсмоакустические испытания свай (SIT) — широко используемый метод измерения для проверки целостности и длины свай, изготовленных в грунте, а также стальных свай, погружаемых забивкой или вибропогружением. Это испытание на удар с низкой деформацией (дословно low strain analysis) представляет собой неразрушающий метод на основе данных отраженных акустических волн в материале.

Из СП 45.13330.2017 Земляные сооружения, основания и фундаменты.

12.8 Прием и контроль качества изготовления свайных фундаментов

Согласно пункту 12.7.3  Земляные сооружения (контроль сплошности буронабивных свай):

12.8.3  В состав работ по выборочному контролю качества бетона свай включены:

• выбуривание кернов на полную длину из 2% общего числа выполненных из монолитного бетона свай на объекте, но не менее двух свай и испытания образцов бетона, изготовленных из керна, на одноосное сжатие;
• контроль длины свай и оценка сплошности их стволов с использованием сейсмоакустических испытаний - 20% общего числа свай на объекте;
• оценка качества (однородности) бетона свай на полную их длину методами радиоизотопных или ультразвуковых измерений - 10% общего числа свай на объекте;

Примечание - При согласовании с проектной организацией допускается ограничиться одним из указанных способов контроля.

Из ГОСТ 5686-2012 Грунты. Методы полевых испытаний сваями.

Так же согласно пункту 8.1 ГОСТ 5686 - 2012 сваи испытываемые статической нагрузкой должны быть проверены на сплошность:

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

Изменение N 1 к СП 24.13330.2011 Свайные фундаменты.  Дата введения 2017-06-04

Пункт 7.5.17 При устройстве буронабивных свай диаметром, превышающим 800 мм, не менее 10 % из них, (а при нагрузке более 500 кН — все сваи) должны быть запроектированы с арматурными каркасами, оснащенными специально предусмотренными трубками, обеспечивающими возможность контроля сплошности и прочности бетона свайных стволов неразрушающими методами.

Изложить в новой редакции:

"7.5.17 При устройстве буронабивных свай диаметром, превышающим 850 мм, не менее 10% свай для сооружений класса КС-2 из них и не менее 30% свай для сооружения класса КС-3, а при нагрузке на сваю более 10 МН - 50% свай должны быть запроектированы с арматурными каркасами, оснащенными специальными трубками для контроля сплошности и однородности стволов свай неразрушающими методами".

Из СП 46.13330.2012

"8.15 Операционный и приемочный контроль качества устройства буровых свай, столбов следует осуществлять силами независимой организации в соответствии с техническими требованиями, указанными в таблице 6";

пункт 5 изложить в новой редакции:

Количество свай для УЗД, количество свай проверяемых на сплошность, количество свай в которое нужно закладывать трубки для УЗД

Внутренний диаметр контрольных трубок для проведения ультразвуковой дефектоскопии свай должен быть строго 50 мм.

Испытание включает в себя измерение и анализ реакции сваи на скорость, вызванную приложенным к поверхности оголовка сваи ударным устройством.

Регистрации отклика сваи происходит с помощью датчика движения (например, акселерометра), соединенного с оголовком сваи.

Существует три основных метода ультразвукового контроля: эхо-импульсный, сквозной и резонансный.

Фундаменты из буронабивных свай обычно заливаются на месте и обеспечивают опору для конструкций, перенося их нагрузку на слои грунта с подходящими характеристиками осадки и несущей способности.

Плюсы буронабивных свай:

• Сваи можно устанавливать на глубину ниже промерзания грунта и сезонных колебаний влажности.
• Большие земляные работы и последующая обратная засыпка при использовании буронабивных свай сводятся к минимуму.
• Происходит меньшее разрушение соседнего грунта.
• Вибрация относительно низкая, что снижает воздействие на соседние сваи или конструкции.

Согласно документу ASTM D 582, исследования на целостность свай следует проводить через семь дней после заливки или после достижения бетоном 75% проектной прочности.

Испытание целостности на удар с низкой деформацией — это метод неразрушающих испытаний свай для оценки целостности буронабивных свай, просверленных стволов, забивных бетонных или деревянных свай. Если существуют серьезные дефекты, результаты испытаний могут быть интерпретированы для оценки их величины и местоположения.

Проверка сплошности сваи применяется для обнаружения дефектов до того, как произойдет дальнейшее повреждение. Это неразрушающий метод с низкой нагрузкой, который можно использовать для испытания любой формы бетонных или деревянных свай, просверленных стволов, если они не слишком тонкие.

Геотехнический мониторинг — один из первых шагов в планировании строительства. Эти исследования проводят, чтобы получить представление о плотности грунта, уровне грунтовых вод, общем техническом состоянии объекта. Цель геофизической съемки — получить картину того, как выглядит грунт под поверхностью. С помощью графиков, карт и изображений, полученных в результате геофизических исследований, определяют потенциальные риски без бурения скважин или проведения других подземных испытаний.

Вертикальное электрическое зондирование грунтов (ВЭЗ) — это одномерный метод удельного сопротивления, который позволяет получить подробную информацию о недрах с минимальным количеством оборудования и персонала.

Электротомография удельного сопротивления (ERT) — это приповерхностный геофизический метод, использующий постоянный ток для измерения удельного сопротивления земли. Когда в земле создается электрическое поле, электрическое напряжение будет варьироваться в зависимости от того, какое электрическое сопротивление имеют различные материалы в земле.

2D-визуализация удельного сопротивления использует массив электродов (обычно 64), соединенных многожильным кабелем, для получения линейного профиля глубины или псевдоразреза изменения удельного сопротивления как вдоль линии съемки, так и на глубине. Переключение пар токовых и потенциальных электродов осуществляется автоматически с помощью портативного компьютера и релейного блока. Компьютер изначально сохраняет расстояние между электродами фиксированным и перемещает пары вдоль линии до тех пор, пока не будет достигнут последний электрод. Затем расстояние увеличивается, и процесс повторяется, чтобы обеспечить большую глубину исследования.

Конфигурация электродов (электродная решетка) — геометрическая схема электродов, используемая при электрическом зондировании. Обычные конфигурации включают два токовых электрода и два потенциальных электрода, расстояние между которыми известно и определяется геометрическим фактором. Общие конфигурации включают диполь-дипольную, Шлюмберже, квадратную и Веннеровскую решетки.

Установка Шлюмберже представляет собой тип конфигурации электродов для исследования удельного сопротивления постоянному току и определяется геометрией группы электродов.

Установка Шлюмберже состоит из четырех коллинеарных электродов. Два внешних электрода являются токовыми (источниками), а два внутренних электрода — потенциальными (приемниками). Потенциальные электроды устанавливаются в центре массива электродов с небольшим промежутком, обычно менее одной пятой расстояния между токоведущими электродами.

Токовые электроды увеличиваются до большего разделения во время съемки, в то время как потенциальные электроды остаются в том же положении до тех пор, пока наблюдаемое напряжение не станет слишком маленьким для измерения. Обычно расширение токовых электродов происходит примерно шесть раз за десятилетие.

Преимущества массива Schlumberger заключаются в том, что для каждого зондирования необходимо перемещать меньше электродов, а длина кабеля для потенциальных электродов короче. Зонды Schlumberger обычно имеют лучшее разрешение, большую глубину зондирования и менее трудоемкое развертывание в полевых условиях, чем массив Веннера. Недостатки заключаются в том, что требуются электродные кабели с длинным током, записывающий прибор должен быть очень чувствительным, а установка может быть трудной для понимания и сбить с толку полевую бригаду.

Геофизические исследования выполняются с поверхности грунта, через скважины, выемки или в сочетании с размещением источников и детекторов. Объем изысканий, виды методов и приемы работ зависят от цели изысканий, имеющихся средств, геологических и топографических условий.

Преимущества геофизических изысканий:

• Многие геофизические исследования — неинвазивные и обладают преимуществом, когда обычное бурение, испытание и отбор проб затруднены (например, залежи гравия, осыпи) или когда в недрах могут находиться потенциально загрязненные грунты.
• Геофизические испытания охватывают относительно большую территорию, что дает возможность охарактеризовать большие площади с помощью небольшого количества испытаний. Метод подходит для проектов с большой протяженностью в продольном направлении по сравнению с протяженностью в поперечном направлении (например, при строительстве новых автомагистралей).
• Геофизические измерения оценивают характеристики грунта и горных пород при очень малых деформациях, обычно порядка 0,001%, что позволяет получить достоверную информацию об упругих свойствах.
• Геофизические методы — относительно недорогие, если учесть большую площадь участков, по которым можно получить информацию с помощью этих исследований.

Ограничения геофизических изысканий:

• Интерпретация результатов требует квалификации и может проводиться только опытными специалистами, знакомыми с конкретным методом тестирования.
• Требуется специализированное оборудование (по сравнению с более традиционными инструментами для разведки недр).

В геофизической разведке гравитационными, магнитными, электрическими, сейсмическими и радиометрическими исследованиями анализируются такие свойства горных пород, как плотность, магнитная восприимчивость, естественная остаточная намагниченность, электропроводность, диэлектрическая и  магнитная проницаемость, скорость сейсмических волн, радиоактивный распад.

Геофизика — это наука, характеризующая геологическую структуру участков недр, подземных вод, загрязнений и антропогенных артефактов под поверхностью Земли. Исследования проводят на основе горизонтального и вертикального картирования вариаций физических свойств, полученных дистанционно с использованием неинвазивных технологий.

Геофизические методы используют для экономичного мониторинга участков путем наблюдения за изменениями электрических, магнитных и сейсмических свойств грунтов. Общие подходы к сбору данных включают скважинную, наземную и межскважинную геофизику.

Существует два основных типа измерителей сопротивления грунта: низкочастотные и высокочастотные модели. Оба типа измерителей могут использоваться для 4-х и 3-х точечного тестирования, и даже могут использоваться в качестве стандартного (2-точечного) вольтметра для измерения обычного удельного сопротивления грунта.

Удельное сопротивление грунта наиболее необходимо при определении конструкции системы заземления для новых установок (применения с нуля), чтобы удовлетворить ваши требования к сопротивлению грунта.

Удельное сопротивление почвы является мерой способности почвы противостоять, сопротивляться и уменьшать поток электрического тока через нее. Он меняется по глубине и ширине из-за изменений состава, влажности и температуры. При более высокой влажности удельное сопротивление снижается до определенного минимального значения.

Метод ERT представляет собой метод электрических испытаний, при котором ток индуцируется в земле с помощью двух токовых электродов. Падение электрического потенциала затем считывается с помощью двух других электродов. Доступно множество различных конфигураций электродных решеток, но все конфигурации предназначены для сбора данных, которые можно использовать для оценки латеральных и вертикальных изменений значений удельного сопротивления грунта. ERT можно использовать для картирования геологических вариаций, включая: литологию почвы (например, глина или гравий), наличие грунтовых вод, зоны разломов, различия в насыщении почвы, области повышенной солености или, в некоторых случаях, загрязнение грунтовых вод. ERT можно использовать для картирования глубины и геометрии коренных пород; хотя в большинстве геологических условий MASW или SRT лучше подходят для картирования верхней части коренных пород. ERT часто является лучшим вариантом для картирования полостей, таких как пещеры, карстовые воронки и / или воронки растворения эвапоритов. Подобно сейсморазведке, электрический метод позволяет получать одномерные (вертикальное электрическое зондирование), двухмерные (профильные) или трехмерные (объемные) изображения. Олсон использует соответствующую электродную матрицу и выбор 1D, 2D или 3D в зависимости от цели и бюджета. На электрические методы больше всего влияет геохимия недр; то есть гранулометрический состав, химический состав грунтовых вод и/или наличие загрязнения.

С помощью мониторинга деформаций инженеры получают важные исходные данные, которые будут использоваться при анализе деформации конструкции. На основании полученной информации специалисты принимают решения о необходимых мерах для устранения причин/следствий. Тем самым снижаются или устраняются возможные риски и обеспечивается безопасность конструкции.

При проведении геотехнических исследований используют следующие инструменты: инклинометры, пьезометры, измерители наклона, датчики луча, измерители стыков, измерители трещин, тензометрические датчики, датчики давления, датчики нагрузки, отвесы, скважинный экстензометр, магнитные экстензометры, измерители просачивания, измерители уровня резервуара, сейсмографы, переносные устройства считывания, система автоматического сбора данных и т. д.

Мониторинг деформаций зданий и сооружений — определение контура, формы и профилирования объекта, деформируемого под нагрузкой. Обычно несколько камер используются для записи измеряемого объекта с разных точек, таким образом проводится трехмерная визуализация.

Полное геотехническое обследование включает исследование поверхности грунта и недр, отбор проб грунта и подземных вод, а также лабораторный анализ. Этот тип исследований помогает понять как грунт отреагирует на предлагаемые изменения.

Уплотнение на 95 % означает, что грунт на строительной площадке уплотнен до 95 % от максимальной плотности, достигнутой в лаборатории.

Задачи уплотнения грунта — увеличение прочности на сдвиг и жесткости, уменьшение коэффициента пористости грунта. Это приводит к увеличению несущей способности грунта, уменьшению будущей осадки и проницаемости основания.

Для уплотнения грунта в полевых условиях применяют следующее оборудование:

• дорожные катки с гладкими вальцами;
• кулачковые дорожные катки;
• пневмокатки;
• вибрационные дорожные катки;
• вибротрамбовки.

Методы уплотнения грунтов бывают 4 типов: комбинированное, статическое, динамическое (ударное) и вибрационное уплотнение.

Стабилометр — прибор для исследований грунтов в условиях трёхосного сжатия для определения их механических свойств. Это самое точное устройство для лабораторных методов исследований грунтов. С помощью стабилометра воссоздают естественное напряжение образца в соответствии как с действующими напряжениями, так и давлением поровой жидкости.

Цель трехосных испытаний — измерение прочности на трехосный сдвиг образцов грунта, подверженных различным условиям дренажа в полевых условиях. Результаты дают ценную информацию для инженерного проектирования и строительства грунтовых насыпей, тротуаров и фундаментов сооружений. Определение механического поведения грунтовых материалов с помощью трехосных испытаний помогает убедиться, что грунты, поддерживающие конструкции, подходят для предполагаемого использования и его продолжительной работы.

Испытание на трехосное сжатие состоит из двух этапов.

Первый этап: образец грунта помещается в трехосную ячейку, после чего прикладывается ограничивающее давление.

Второй этап: прикладывается дополнительное осевое напряжение (также называемое девиаторным напряжением), которое вызывает касательные напряжения в образце.