Испытания свай

Основанием для составления программы служат:

• проектная документация с указанием грунтовых условий, испытываемых свай и расчетных нагрузок на сваи;
• ГОСТ 5686-2012 Грунты. Метод полевых испытаний сваями.

Программа испытания свай предполагает следующие виды испытаний (контроля) свай:

• испытания свай статической нагрузкой;
• испытания свай динамической нагрузкой.

Программа испытания свай составляется с учетом требований следующих нормативных документов:

• ГОСТ 5686-94 Грунты. Методы полевых испытаний сваями;
• ГОСТ 7473-94 Смеси бетонные. Технические условия;
• ГОСТ 10181-2000 Смеси бетонные. Методы испытаний;
• СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты;
• СП 24.133302012 Проектирование и устройство свайных фундаментов;
• СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции;

1. Нагружающие устройства

Устройство для нагружения свай должно обеспечивать соосную и центральную передачу нагрузок на сваю, возможность передачи нагрузок ступенями, постоянство давления на каждой ступени нагружения.
Для выполнения статических испытаний применяют установки по ГОСТ 5686-94, в которых испытательная нагрузка на оголовки свай создается за счет давления гидравлических домкратов.
Все конструкции установок, применяемых для испытаний, должны быть рассчитаны на нагрузку, превышающую на 20 % наибольшую нагрузку, предусмотренную проектом. Наибольший прогиб инвентарной конструкции, служащей упором для домкрата, должен быть не более 0,004 ее расчетного пролета.
Глубина погружения анкерных свай не должна превышать глубины погружения испытываемой сваи.

2. Измерительные приборы и регистрирующая аппаратура

Вдавливающая нагрузка на испытываемые сваи передаются с помощью гидравлического домкрата типа ДГА100П150, установленного на голову сваи. Реактивные усилия от домкрата воспринимаются упором из металлической балки расчетного сечения, соединенной с анкерными сваями арматурными хомутами при помощи сварки.
Осадки свай регистрируются двумя измерительными приборами — прогимоберами типа ПСК-МГ4.01 или Аистова с ценой деления 0,01 мм, установленными на реперную систему. Перемещение сваи определяются как среднее арифметическое значение показаний приборов.

3. Расчетные аспекты

Сваю в составе фундамента по несущей способности грунта основания следует рассчитывать исходя из условия п. 7.2 СП 24.13330.2011:

где N — расчетная нагрузка, передаваемая на сваю (продольное усилие, возникающее в ней от расчетных нагрузок, действующих на фундамент при наиболее невыгодном их сочетании), определяемая в соответствии с 7.1.12;
Fd — несущая способность (предельное сопротивление) грунта основания одиночной сваи, называемая в дальнейшем несущей способностью сваи и определяемая в соответствии с подразделами 7.2 и 7.3;
γ0 — коэффициент условий работы, учитывающий повышение однородности грунтовых условий при применении свайных фундаментов, принимаемый равным γ0 = 1 при односвайном фундаменте и γ0 = 1,15 при кустовом расположении свай;
γn — коэффициент надежности по назначению (ответственности) сооружения, принимаемый равным 1,2; 1,15 и 1,10 соответственно для сооружений I, II и III уровней ответственности;
γk — коэффициент надежности по грунту, принимаемый равным:
1,2 — если несущая способность сваи определена по результатам полевых испытаний статической нагрузкой;
1,25 — если несущая способность сваи определена расчетом по результатам статического зондирования грунта или по результатам динамических испытаний сваи, выполненных с учетом упругих деформаций грунта, а также по результатам полевых испытаний грунтов эталонной сваей или сваей-зондом;
1,4 — если несущая способность сваи определена расчетом, в том числе по результатам динамических испытаний свай, выполненных без учета упругих деформаций грунта;
1,4 (1,25) — для фундаментов опор мостов при низком ростверке, на висячих сваях (сваях трения) и сваях-стойках, а при высоком ростверке — только при сваях-стойках, воспринимающих сжимающую нагрузку независимо от числа свай в фундаменте.
Проведение статических испытаний свай предусматривает последовательное выполнение следующих операций:

4. Устройство испытуемой сваи.

Набор прочности бетона сваи не менее 80% от проектного.
Размещение и закрепление на «голове» испытываемой сваи измерительных приборов.
Монтаж нагружающего устройства (установки) на испытываемой свае, включая гидравлические домкраты, присоединение домкратов к маслостанции.
Пробная проверка измерительной системы с проверкой её работоспособности.

5. Нагружение сваи.

Испытываемую сваю нагружают ступенями с первыми тремя — по 1/5 от максимальной испытательной нагрузки, с последующими — 1/10 от максимальной испытательной нагрузки.
Переход к следующей ступени нагружения осуществляют после полной стабилизации осадки на предыдущей ступени.
Для измерения осадки испытываемой сваи устанавливают два индикатора часового типа с ценой деления 0,01 мм.

На каждой ступени снимают отсчеты (испытательную информацию) по всем приборам с интервалами:

• при нагружении сваи: каждые 30 минут;
• при разгрузке сваи: каждые 15 минут;

На каждой ступени нагружения сваи снимают отсчеты по всем приборам для измерения деформаций в следующей последовательности: нулевой отсчет — перед нагружением сваи, первый отсчет — сразу после приложения нагрузки, затем последовательно четыре отсчета с интервалом 30 мин и далее через каждый час до условной стабилизации деформации (затухания перемещения).
Расхождения в показаниях приборов не должны превышать:

• 50% — при осадках менее 1 мм;
• 30% — при осадках от 1 до 5 мм;
• 20% — при осадках более 5 мм.

За критерий условной стабилизации деформации при испытании натурной сваей принимают скорость осадки сваи на данной ступени нагружения, не превышающую 0,1 мм за последние:
— 60 мин наблюдений, если под нижним концом сваи залегают песчаные грунты или глинистые грунты от твердой до тугопластичной консистенции;

Нагружение сваи должно быть прекращено при выполнении одного из условий:

• достижение максимальной испытательной нагрузки;
• достижение нагрузки, вызывающей непрерывное возрастание осадки или
• выхода сваи без увеличения нагрузки, при S≤20 мм;
• достижение нагрузки, при которой общая осадка сваи составляет более 40 мм.

Нагрузка при испытании натурной сваей должна быть доведена до значения, при котором общая осадка сваи составляет не менее 40 мм.
При заглублении нижних концов натурных свай в крупнообломочные, плотные песчаные и глинистые грунты твердой консистенции нагрузка должна быть доведена до значения, предусмотренного программой испытаний.
Разгрузку сваи производят после достижения наибольшей нагрузки ступенями, равными удвоенным значениям ступеней нагружения, с выдержкой каждой ступени не менее 15 мин.
Отсчеты по приборам для измерения деформаций снимают сразу после каждой ступени разгрузки и через 15 мин наблюдений. После полной разгрузки (до нуля) наблюдения за упругим перемещением сваи следует проводить в течение 30 мин при песчаных грунтах, залегающих под нижним концом сваи, и 60 мин при глинистых грунтах, со снятием отсчетов через каждые 15 мин.
В процессе статических испытаний свай ведется «Журнал полевых испытаний» по форме, установленной ГОСТ 5686-94. Результаты испытаний следует оформлять в виде «Технического отчета», включающего графики зависимости перемещений свай от нагрузки S=f(P), приложенной к свае при приложении статической нагрузки.

Результаты испытаний следует оформлять в виде «Технического отчета», включающего графики зависимости деформации (осадки, выхода, горизонтального перемещения) сваи или отдельных ее элементов от нагрузки и измерения деформации во времени по ступеням нагружения.

Нагружение сваи должно быть прекращено при выполнении одного из условий:

• достижение максимальной испытательной нагрузки;
• достижение нагрузки, вызывающей непрерывное возрастание осадки или
• выхода сваи без увеличения нагрузки, при S≤20 мм;
• достижение нагрузки, при которой общая осадка сваи составляет более 40 мм.

Разгрузку сваи производят после достижения наибольшей нагрузки ступенями, равными удвоенным значениям ступеней нагружения, с выдержкой каждой ступени не менее 15 мин.
Отсчеты по приборам для измерения деформаций снимают сразу после каждой ступени разгрузки и через 15 мин наблюдений.
После полной разгрузки (до нуля) наблюдения за упругим перемещением сваи следует проводить в течение 30 мин при песчаных грунтах, залегающих под нижним концом сваи, и 60 мин при глинистых грунтах, со снятием отсчетов через каждые 15 мин.
В процессе статических испытаний свай ведется «Журнал полевых испытаний» по форме, установленной ГОСТ 5686-94. Результаты испытаний следует оформлять в виде «Технического отчета», включающего графики зависимости перемещений свай от нагрузки S=f(P), приложенной к свае при приложении статической нагрузки.

Результаты испытаний следует оформлять в виде Технического отчета, включающего графики зависимости деформации (осадки, выхода, горизонтального перемещения) сваи или отдельных ее элементов от нагрузки и измерения деформации во времени по ступеням нагружения.