В данной работе изучена методика испытаний свай статической вдавливающей нагрузкой. Рассмотрено используемое при испытаниях оборудование и обозначена последовательность действий.
Ключевые слова: буронабивные сваи; статические испытания свай; несущая способность свай
Введение
В настоящее время в строительстве широко применяются фундаменты на свайном основании. Существует множество классификаций свай, одно из них является классификацию по методу устройства:
‒ забивные (вдавливаемые);
‒ сваи-оболочки (заглубляемые вибропогружателями);
‒ набивные;
‒ буронабивные;
‒ винтовые.
Особый интерес представляет использование буронабивных свай с уширением (пятой) в нижней части, устраиваемых в грунте путем заполнения пробуренных скважин бетонной смесью или установки в них железобетонных элементов. Такие сваи обычно применяют в тех случаях, когда несжимаемая толща грунта находится очень глубоко, и применение других типов фундаментов затруднительно. Технология устройства данных свай обладает множеством достоинств:
Во-первых, низкий уровень шумового воздействия, что обеспечивает круглосуточную работу строительной площадки, не доставляя неудобств окружающим.
Во-вторых, отсутствие вибрационных (гармонических), ударных и импульсных нагрузок при устройстве свайного поля, что позволяет максимально уменьшить деформации и предотвратить смещение слоев грунта. А также за счет уменьшения общих и неравномерных осадок возрастает надежность строящегося здания.
В-третьих, сокращение продолжительности и трудоемкости свайных работ путем уменьшения расходного материала (арматуры, бетона) и объема удаляемого грунта из скважин.
Применение буронабивных свай при возведении зданий и сооружений требует тщательного расчета и последующего мониторинга полевыми испытаниями и лабораторными исследованиями. Для определения несущей способности и деформаций при проектировании свайных фундаментов проводятся статические испытания [8].
Цель и задачи исследования
Цель: изучение метода испытания свай вертикальной (статической) нагрузкой.
Задачи:
‒ Рассмотреть необходимое оборудование для проведения испытаний;
‒ Указать комплекс необходимых работ для испытания свай статической нагрузкой;
‒ Обозначить последовательность действий при испытаниях;
‒ Выявить преимущества статических испытаний свай.
Оборудование и приборы
В состав установки (см. рис. 1) для испытания свай статическими вдавливающими нагрузками входит:
‒ устройство для нагружения свай: тарированные домкраты [1];
опорная конструкция для восприятия реактивных сил: система из силовых и распределительных балок, тяжей, анкерных пластин, скрепленных при помощи сварки с анкерными сваями [5];
‒ устройство для измерения перемещений испытуемых и анкерных свай в процессе испытания: реперная система с прогибомерами;
‒ нивелир для измерений прогибов балок в процессе испытания.
Рис. 1. Схема установки для испытания свай: 1 — испытуемая свая; 2 — анкерные сваи; 3 — устройство для нагружения свай: тарированный домкрат; 4 — опорная конструкция для восприятия реактивных сил.
Монтаж оборудования
Испытания проводятся не ранее достижения бетоном опытной сваи 100 % проектной прочности [4].
Торцевая поверхность головы сваи, предназначенной для испытаний, выравнивается с образованием плоскости, имеющей отклонение не более 1/100 от горизонтали. Голова испытуемой сваи выравнивается подсыпкой песка крупного или средней крупности слоем 1,5–2 см, после чего устанавливаются домкраты [6]. Сколы на горизонтальной поверхности опытной сваи должны быть не более 2 см.
Весь монтаж проводится с помощью соответствующего грузоподъемного оборудования. По окончании монтажа силовых балок и домкратов монтируется реперная система для измерения перемещения свай в процессе испытания и на нее устанавливаются прогибомеры симметрично на равных расстояниях, но не более чем 2 м от испытуемой сваи и не менее чем на 1 м [1]. Два прогибомера на опытную сваю и по одному прогибомеру на анкерные сваи (см. рис 2)
Рис. 2. Реперная система
Непосредственно перед испытанием смонтированная установка тщательно проверяется. Проверке подлежат: правильность монтажа и измерительной аппаратуры, надежность креплений, соблюдение условий техники безопасности работы наблюдателя при испытании [7]. Проверка прогибомеров производится путем выведения измерительной системы из равновесия и наблюдения за возвратом стрелки к начальному отсчету. Стрелки прогибомеров перед началом испытания совмещаются с нулем.
Испытания грунтов статическими вдавливающими нагрузками
Испытания буронабивных свай вертикальной статической вдавливающей нагрузкой выполняются в соответствии с нормативными документами [2] и [3].
Нагружение испытываемой сваи производят равномерно, без ударов, ступенями нагрузки, значение которых устанавливается в таблице нагружения.
Критерием потери несущей способности сваи и остановки испытания является:
‒ Разрушение сваи по материалу — разрушение оголовка испытуемой сваи;
‒ Общая осадка испытуемой сваи составляет более 80 мм;
‒ Подъем анкерных свай более чем на 40 мм.
Давление на домкратах создается при помощи насосной станции. На каждой ступени нагружения сваи отсчёты по прогибомерам снимают в следующей последовательности: нулевой отсчёт — сразу после приложения нагрузки, затем последовательно в течение первого часа через каждые 15 минут и далее через 30 минут до затухания перемещения свай.
За критерий условной стабилизации принимается скорость осадки сваи в грунте не более 0,1 мм за последние два часа измерений на ступени нагрузки.
Максимальное значение относительных прогибов балок для испытаний допускается не более 0,004 расчетного пролета балок. Максимальное значение вертикального перемещения анкерных свай при проведении испытаний допускается не более 40 мм.
Разгрузку сваи производят после достижения наибольшей максимальной нагрузки ступенями равными удвоенным значениям ступеней нагружения. Отчеты по приборам для измерения деформаций снимают сразу после каждой ступени нагрузки и через 15 минут наблюдений. После полной разгрузки до 0 наблюдения за упругим перемещением сваи проводят в течение 60 минут со снятием отчетов через каждые 15 минут. В процессе испытания все значения заносятся в журнал.
Демонтаж оборудования после проведения испытания проводится при помощи соответствующего грузоподъемного оборудования в обратной последовательности [9].
Вывод
Использование буронабивных свай для устройства фундаментов очень распространено в настоящее время. Для того, чтобы выявить, как такой фундамент поведет себя под воздействием нагрузок на самом деле, необходимо проводить различные испытания с соответствующим оборудованием. Испытания свай стандартной вертикальной нагрузкой, которые проводятся на строительной площадке, требуют дополнительных затрат на проведение данных работ, однако они необходимы, так как позволяют с наибольшей точностью отразить истинную несущую способность свай, что позволяет в конечном итоге откорректировать (оптимизировать) проектное решение.
Литература:
- ГОСТ 5686–2012 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями».
- СП 50–102–2003 «Проектирование и устройства свайных фундаментов».
- СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты».
- Драновский, А. Н. Способ статического испытания свай и устройство для статического испытания свай / А. Н. Драновский, Е. М. Хенвен, И. Ф. Шакиров. // Жилищное строительство. — 2001. — № 4. С. 11–18.
- Лужбин, М. Д. Устройства для статического испытания свай / М. Д. Лужбин, М.А Леонтьев. // Эксперт Северо-Запад. — 2013. — № 11. С. 40–42.
- Носков, И. В. Учет статических испытаний свай при проектировании зданий и сооружений / И. В. Носков. // Ползуновский вестник. — 2007. — № 1–2. С. 63–78
- Усов, А. Н. Как правильно испытать сваю / А. Н. Усов // Промышленное и гражданское строительство. — 2008. — № 11. С. 34–35.
- Новак, Ю. В. Способ оценки несущей способности буронабивной сваи / Ю. В. Новак, П. А. Сычев, М. В. Бохан // Эксперт Северо-Запад — 2011. — № 6. С. 7–11.
- Ершов, А. В. Некоторые аспекты исследований свайных фундаментов / А. В. Ершов // Вестник гражданских инженеров. — 2013. — № 2. С.78–85.
