8 способов (методов) погружения свай в грунт

рофессиональное проектирование и строительство предполагает организацию подготовительных операций, таких, как динамические и статические испытания свай. Подобные работы необходимы для получения более развернутых результатов о свойствах грунта, о характеристиках основания, устроенного на сваях, и его работы при прикладывании различного рода нагрузок.

Цель испытания

Испытание свай

Сваи являются основным несущим элементом фундамента возводимого сооружения. Именно они передают всю нагрузку здания на грунт. Поэтому процесс испытания свай является важным элементом, как при проектировании фундамента, расчете свайного поля, так и при непосредственном строительстве здания.

Цель испытания

В зависимости от стадии строительства испытание свай нагрузкой преследуют разные цели.

  • На этапе инженерно-исследовательских изысканий целью данных работ является определение несущей способности свайной опоры для того чтобы можно было рассчитать их длину и количество на свайном поле. Например, проведение испытаний при возведении Керченского моста.
  • На этапе завершения работ над фундаментом контрольные испытания выполняются с целью проверки соответствия фактической несущей способности расчётной.

Общие сведения

В настоящее время проведение статических испытаний предназначено для трех типов опорных элементов.

К первому типу таких элементов относят натурные образцы. Это изделия, которые применяются при обычных строительных работах. Габариты данного изделия, материал, а также метод монтажа соответствует фактическим условиям застройки. Допустим, если натурный образец устанавливается для проверки буронабивных свай, то и технология его монтажа должна быть аналогичной элементам из этой же группы.

Второй тип — это эталонная свая. Такие элементы выполняются из составного металлического стержня, а по своей форме он аналогичен обычной забивной свае, диаметр стержня которой равен 114 мм. Сборка эталонной сваи осуществляется из разных элементов, а конечная длина составляет 12 м.

Свая-зонд. Диаметр данного объекта составляет 127 мм, а изготавливается он также из составных частей. Длина этой сваи равна 16 метрам.

Оборудование для испытания свай статической нагрузкой

Устройство, которое обеспечивает нагрузку на сваю. К примеру, платформы с тарированным грузом, с применением домкрата. Испытание вертикальными нагрузками часто называют штампованными испытаниями.

Опорная конструкция, сквозь которую нагрузка передаётся на сваю. Это может быть система из железобетонных балок и ферм, анкерные сваи, устройства измерения, которые фиксируют степень перемещения сваи при испытаниях с измерительной точностью до сотых миллиметра.

Подготовка к расчетам

Данные, которые будут использоваться для подсчета несущей способности свай, получают после проведения геологических процедур и расчета планируемого давления на постройку. Сбор этих данных крайне важная работа, так как именно от них зависит правильность результата подсчетов.

Таблица, которая позволяет определить разновидность грунта по характеристикам.

При подсчетах необходимо учитывать большое количество разнообразных характеристик почвы. Информацию по этим данным можно найти в СНиП, где она разделена по климатическим зонам и представлена в разном виде.

Определение несущей способности свай не может базироваться на данных, собранных на соседних участках.

Даже в пределах одной земельной территории геологические показатели могут довольно сильно варьироваться. Несколько скважин по периметру участка, позволят собрать детальную информацию о качестве грунта. Ошибка в сборе данных может привести к довольно неприятным последствиям.

Вычисление массы постройки проводится с учетом климатического фактора, размещения здания на поверхности относительно направления потоков, количества осадков зимой, веса строительных материалов и оборудования.

Этапы и цели испытаний

ГОСТ-30672, регламент которого предусматривает испытание свай статической нагрузкой, оговаривает возможность контроля поведения конструкций на двух этапах:

  1. Первый этап – изыскательные и проектные работы, в ходе которых определяются размеры, диаметр и нагрузочная способность изделия для сравнения с проектными расчетами для испытываемой конструкции. После проведения испытаний выдается экспертное заключение о правильности проведения работ и соответствии расчетов проектным, при несовпадении результатов работы проводятся еще раз;
  2. Второй этап – статическое испытание свай, состоящее из забивания и выдергивания сваи из скважины. Этот процесс дает возможность для сравнения фактической способности элемента выдержать проектную нагрузку.
Читайте также:  Возведение каркасного дома своими руками

Результаты второго этапа показывают более высокую точность информации, чем результаты динамических исследований и проверок.

Этапы и цели испытаний

Испытания свайных элементов в реальных условиях проводятся для обеспечения таких условий эксплуатации:

  1. Выбор такой конструкции сваи, которая будет оптимально использоваться на конкретном объекте, определить оптимальные размеры для каждой сваи и рассчитать их несущую способность;
  2. Определение возможности погружения сваи на расчетную глубину, оценка однородности и других свойств грунта;
  3. Определение смещения сваи под нагрузкой за заданный временной период.

Испытание свайных опор приложением статической нагрузки

Нормативы для контрольных статических испытаний свай

Работы регламентируются ГОСТ 5682-2012, СНиП , а также рядом других нормативных документов. Все этапы фиксируются в специальном журнале, на базе которого впоследствии составляется акт. Его подписывают представители заказчика, подрядчика, лаборатории и проектной организации. В журнале статического испытания свай должна содержаться следующая информация:

  • наименование строительного объекта;
  • технические параметры опор, включая размеры, материал, глубину погружения;
  • способ заглубления (с помощью гидравлического домкрата или тарированного груза);
  • номера испытываемых свай;
  • тип нагрузки — вдавливающая, выдергивающая, горизонтальная;
  • поступенчатая нагрузка с показанием приборов по каждой ступени;
  • даты начала и завершения статических испытаний свай;
  • величина перемещения опорных столбов.

К журналу обязательно прикладываются графики зависимости перемещения от величины нагрузок. В случае горизонтальных испытаний вместо оси нагрузок допускается использовать время выдержки.

Статические испытания позволяют получить точную информацию о несущей способности буронабивных, набивных, буроинъекционных и других типов свай. При этом они характеризуются высокой ценой, поскольку сопряжены с техническими трудностями при осуществлении подачи и реактивном восприятии испытательных нагрузок. Данный процесс трудоемкий и требует большого количества времени.

Динамические испытания отличаются большей оперативностью и меньшей трудоемкостью. Также они не приводят к разрушению исследуемых конструкций. В то же время точность их результатов ниже, чем у статических испытаний свай. Динамические методы позволяют получать приближенные и недостаточно достоверные значения несущей способности.

Компания «Райдекс» выполняет статические испытания свай во всех типах грунтов, включая просадочный и многолетнемерзлый. Мы располагаем всем необходимым оборудованием для получения качественного и достоверного результата. Выдаем официальное заключение, которое используется при дальнейших проектных, изыскательских и строительных работах.

Рисунок 1 – Схема установки стенда для испытания свай вдавливающими нагрузками.

1 — испытуемая свая; 2 — анкерная свая; 3 — реперная система с прогибомерами; 4 — домкрат; 5 — система балок или ферм.Примеры работ

Что нужно для испытаний?

В испытаниях участвуют три типа опор:

  • Натурная свая – габариты, материал и способ заложения которой соответствуют аналогичным характеристикам и способам, применяемым в реальном строительстве. То есть, натурная свая, используемая в испытаниях буронабивного фундамента, должна обустраиваться по всем правилам монтажа подобных опор (бурение шахты, монтаж опалубки и арматуры, заливка бетона в опалубку).
  • Эталонная свая – представляет собой цельнометаллический стержень диаметром в 114 миллиметров, имитирующий сваю забивного типа. Длина эталона (состоящего из сегментов) в собранном положении равняется 12 метрам.
  • Свая-зонд – представляет собой металлический стержень диаметром 127 миллиметров, снабженный коническим наконечником. Длина сегментарного зонда в собранном положении равняется 16 метрам.

Кроме того, на указанных опорах должна базироваться опорная конструкция – грузовая платформа, необходимая для восприятия реактивных сил от постепенно увеличивающейся нагрузки. И, разумеется, в комплект оборудования должны входить «источники» нагрузки – тарированные грузы, домкраты и прочее. Словом, все то, что обеспечит приток реактивных сил на грузовую платформу (или систему балок).

Причем указанный комплект оборудования должен обеспечивать строго вертикальное направление нагрузки, направленной вдоль центральной оси сваи. Ну а сваи эталоны и сваи-зонды должны снабжаться еще и механизмом извлечения заглубленной опоры из грунта. Ведь оставлять в земле такой инструмент будет верхом расточительства.

Для фиксации результата испытаний в этом процессе задействуют приборы, замеряющие глубину погружения опоры в грунт. Кроме того, для фиксации временных промежутков необходим точный хронометр.

В итоге, можно сказать, что точность, а равно и цена на испытание буронабивных свай, зависят от количества опор и точности измерительных приборов. И чем выше точность измерений, тем, соответственно, выше и цена всей процедуры.

Читайте также:  Вязка арматуры для фундамента: технология схема

Как проводятся статические испытания свай?

Что нужно для испытаний?

Процесс статических испытаний состоит из трех этапов:

  • Подготовки опоры.
  • Испытания опоры.
  • Обработки полученных результатов.

Эта подготовки начинается с заглубления натурной или эталонной сваи в грунт строительного участка. Причем, если исследования происходят зимой, то грунт необходимо отогреть на полную глубину промерзания почвы. А в сухое время года грунт следует смочить до уровня среднегодовой влажности почвы.

Кроме того, на этом же этапе происходит монтаж опорной конструкции и комплекта оборудования, отвечающего за нагрузку. Ну а завершается предварительный этап после окончания периода отдыха сваи – спустя 3-6 дней с момента монтажа опоры в грунт.

Испытание опоры под действием статической нагрузки происходит следующим образом:

  • Вначале вырабатывается программа испытаний, в которой декларируется максимальная нагрузка на опору и высчитывается шаг распределения нагрузки, равный 10 процентам от веса тарированного груза. Причем при заглублении опоры в плотный грунт первый шаг может равняться и 20 процентам от общего веса тарированного груза.
  • После этого можно приступать к монтажу на грузовую платформу источника «шаговой» нагрузки. Причем каждый следующий «шаг» делается после фиксации последствий предыдущего, выполненной после полной стабилизации сваи. То есть, пред монтажом следующей партии груза на платформу свая должна оставаться без движения в течение 1,5-2 часов. Разумеется, все показатели, снимаемые с измерительных приборов, фиксируются в особом журнале, где процесс погружения опоры увязывается с весом нагрузки.

Второй этап — процесс испытаний – реализуется вплоть до пиковых значений нагрузки. Причем под пиковыми значениями понимают такую нагрузку, под влиянием которой натурная свая проседает на 40 и более миллиметров, а эталонные образцы заглубляются в землю на 20 и более миллиметров.

Результаты испытаний

Pезультаты испытания гpунтов сваей офоpмляют в виде гpафиков зависимости дефоpмации (осадки, выхода, гоpизонтального пеpемещения) сваи или отдельных ее элементов (нижнего конца и ствола) от нагpузки и измеpения дефоpмации во вpемени по ступеням нагpужения. Несущая способность сваи и наибольшая допускаемая нагрузка на сваю при испытаниях определяется из СТБ 2242 и ТКП Данные для проведения испытаний буронабивных свай статической  нагрузкой с техническими характеристиками оборудования и приборов и результаты испытаний свай представляются в форме отчета об ипытаниях грунтов сваями. Требования к программе полевых испытаний грунтов сваями Требования к программе полевых испытаний грунтов сваями установлены в приложение А  (СТБ 2242-2011)

№Вибровдавливание свай

Этот способ комбинирует ударный, вибрационный способ и метод вдавливания. На сваю воздействуют сразу три силы. Установка, которой производят работы, состоит из электрогенератора (работает от тракторного или экскаваторного двигателя), двухбарабанной лебедки, направляющей стрелы с вибропогружателем и блоков, через которые к вибропогружателю подходит вдавливающий канат от лебедки.

№Вибровдавливание свай

В обозначенном месте вибропогружатель поднимает сваю и устанавливает ее на ту точку, где будет происходить погружение. Свая защищается наголовником. При включении установки свая начинает погружение под действием вибрации, собственным весом, массы вибропогружателя, массы трактора или другой техники, ударной нагрузки. Удобно, что для установки не надо готовить пути перемещения. Способ подходит для работы со сваями длиной до 6 м.

Статическое испытание – надежность и достоверность результатов

Вдавливание свай

Несмотря на то, что испытание свай статической вдавливающей нагрузкой обходится дороже, нежели динамической проверки, но именно этот способ позволяет получить наиболее точные результаты, поскольку он полностью «копирует» фактическую нагрузку на фундамент, которая будет оказываться построенным зданием. В процессе тестирования, которое строго регламентируется снип, опора подвергается достаточно серьезной и постепенно увеличивающейся нагрузке на оголовок, выдергиванию и нагрузке в горизонтальной плоскости – все это позволяет максимально полно протестировать каждый образец.

Как правило, статические испытания буронабивных свай проводят на том участке почвы, где отмечаются наиболее неблагоприятные условия, а количество тестируемых опор определяется руководителем или застройщиком. По большей части, достаточным признается 2-3% от общего количества, которое будет использовано на участке. В том случае, когда строительство ведется исключительно собственными силами, без привлечения подрядных организаций, можно использовать любые способы создания нагрузок. К примеру, нагружать опору железобетонными плитами, при помощи подъемного крана постепенно увеличивая их количество – такой способ достаточно эффективен и не противоречит гост.

Читайте также:  В какой цвет покрасить цоколь дома если дом из красного кирпича

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

5.1. Настоящие правила техники безопасности распространяется на производство специфических работ по испытаниям несущей способности свай, оболочек, столбов (элементов) и грунтов. Имеется в виду работы, связанные с нагружением элементов или штампов и замером их перемещений. Все строительно-монтажные работы по изготовлению и сборке на месте испытательных установок, заглубление в грунт испытываемых элементов, установке штампов должны выполняться с соблюдением действующих правил по технике безопасности строительных работ. Поэтому приводимые ниже правила является дополнительными к требованиям главы СНиП III и «Правил техники безопасности и производственной санитарии при сооружении мостов и труб» (М., Оргтрансстрой, 1968).

5.2. Содержащиеся в настоящем разделе правила обязательны для всех организаций, осуществляющих работу по динамическим и статическим испытаниям несущей способности элементов и грунтов.

5.3. Все применяемые при испытаниях машины, механизмы, оборудование и оснастка, включая разного рода подмости, должны удовлетворять требованиям действующих правил по технике безопасности и чертежам производства работ по испытаниям элементов или грунтов.

5.4. Производитель работ и мастер, ответственные за проведение испытаний, обязаны обеспечить выполнение всех технических и организационных мероприятий по безопасности работы в соответствии с требованиями действующих нормативных документов и настоящего раздела.

5.5. Производитель работ или мастер, обязаны лично следить за обеспечением безопасности работ по монтажу испытательных установок, опробованию применяемого оборудования и устройств, устранению выявленных при этом ненормальностей.

5.6. К работам по испытанию свай или грунтов разрешается допускать рабочих только после проведения с ними в установленном порядке инструктажа по технологии работ и безопасному их выполнению.

5.7. Перед началом испытаний производитель работ или мастер обязан ознакомить рабочих с характером предстоящих работ, местом их выполнения и подходами к нему, указать на возможные опасности и приемы их предотвращения.

До начала работ мастер должен проверить состояние рабочего места, используемого оборудования и предохранительных устройств. При этом особое внимание должно быть обращено на рабочие места, расположенные в пределах водотоков.

5.8. Рабочие места (по испытанию элементов и грунтов) и подходы к ним должны быть обустроены, ограждены и освещены в ночное время в соответствии с действующими положениями.

5.9. Применяемые для испытаний домкраты или их батареи должны устанавливаться по оси или симметрично относительно оси элемента и штампа.

В местах опирания домкратов на стальные балки или плиты необходимо ставить прокладки из фанеры, толя или рубероида.

Предназначенные для испытаний элементов и грунтов гидравлические домкраты, насосы, подводящие трубы, должны быть проверены на давление, превышающее на 25% максимальное давление, которое может быть достигнуто при испытании.

Испытания домкратов рекомендуется производить с применением специально изготовленной стальной рамы, рассчитанной на усилие, превышающее не менее чем в 1,5 раза максимальное давление при испытании элементов или грунтов.

Насос с электроприводов, предназначенный для гидравлического домкрата или батареи домкратов, должен обслуживаться лицом, сдавшим экзамен в установленном порядке и имеющим удостоверение на право выполнения таких работ.

Электромотор насоса гидравлической станции должен быть заземлен до начала его работы.

На площадку, где проходят испытания элементов или грунтов, не допускаются лица, непосредственно не связанные с испытанием.

Масло, используемое для работы гидравлических домкратов должно соответствовать требованиям действующего ГОСТа.

Рабочие, осуществляющие натяжение тросов при проведении испытаний свай на горизонтальные нагрузки, должны быть надежно ограждены щитами или специальными защитными устройствами на случай возможного разрыва троса.

При динамических испытания свай не разрешается подходить к ним до прекращения работа молота или вибропогружателя.

При испытании свай в пределах водотоков строительная площадка должна быть оборудована связью с берегом и иметь дежурные плавучие транспортные средства в течение всего времени испытания.

Не разрешается производить забивку или вибропогружение свай на расстоянии менее 100 м от испытуемой сваи.