Испытания свай статической нагрузкой

Статическое испытание свай по ГОСТ 5686-2012 могут назначаться на стадии изысканий, до начала рабочего проектирования, в процессе забивки свай, при приемке забитых свай. Цель их на стадии изысканий — выбор длины и сечения свай и оценка их несущей способности; в процессе забивки и при приемке забитых свай — определение фактической несущей способности свай и сопоставление ее с расчетной, принятой в проекте.

Для проведения статических испытаний при изысканиях забивается несколько пробных свай. Число их и места забивки определяются проектирующей организацией. Испытания в процессе забивки и при приемке производятся на сваях, расположенных в местах с наихудшими для данного объекта грунтовыми условиями или давших наибольшие отказы при забивке. Испытания должны начинаться по истечении трех суток после забивки в песчаные грунты и шести суток в связные глинистые грунты.

Теория испытания свай статической нагрузкой

Испытание свай статической нагрузкой происходит путем осевого вдавливания опоры в грунт. То есть, на сваю действует статическая вертикальная нагрузка.

Само испытание происходит прямо на строительной площадке, перед проектированием конструкции фундамента.

Процедуру следует проводить спустя 72-144 часа от момента заглубления забивной сваи. Ну а статическое испытание буронабивных свай начинают после окончательного отвердения тела монолитной сваи, контролируемого по контрольному образцу на поверхности грунта.

Испытание проводят путем равномерного или дифференцированного увеличения нагрузки на сваю. Силы увеличивают постепенно, наращивая «ступени» нагрузки. Причем равномерное испытание предполагает 10-процентную ступень увеличения нагрузки (от максимального, расчетного значения). А дифференцированное испытание начинается с 20-процентной и заканчивается 10-процентной степенью поэтапного наращивания нагрузки.

Причем и в том, и в другом случае 10 или 20-процентное наращивание нагрузки происходит после полной стабилизации опоры под весом предыдущей ступени. То есть, следующее испытание опор вдавливающими нагрузками начинается после остановки спровоцированного предыдущим весом погружения опоры в грунт. Причем опора не должна двигаться в течение, как минимум, двух часов.

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.

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.

Проведение испытаний свай статической нагрузкой

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.

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.

Третий этап – обработка результатов – заключается в вычерчивании графиков испытаний, построенных на основе журнала наблюдений. В это же время делаются выводы относительно данных, интересующих испытателей. В итоге, к архитектору проекта уходит информация, необходимая для определения геометрии, глубины заложения и количества настоящих свай. Эти данные будут использоваться в процессе проектирования настоящего фундамента.