Опытная забивка свай

Оглавление

Введение 2
1. Требования к программе полевых испытаний грунтов сваями 4
2. Испытания грунта в полевых условиях 6
3. Определение несущей способности и длины забивных свай 8
4. Полевые испытания грунтов динамическими нагрузками 13
Заключение 17
Список использованных источников 18
Приложение 1 19

Введение

Устойчивость и надежность создаваемой конструкции напрямую зависят от характеристик и физико-механических свойств грунта, поэтому их контроль в строительстве играет важную роль. Сегодня любая компания, инвестирующая денежные средства в возведение того или иного объекта, осуществляет самый тщательный контроль и оценку на каждом этапе строительства, в том числе и в испытание грунтов.
Перед тем, как начать строительство фундамента, в обязательном порядке проводят испытания грунтов. При этом исследуются физико-механические свойства грунтов, их строение и состав, а также условия, которые в дальнейшем смогут вывести почвенную массу из равновесия. Испытания грунтов проводят как в полевых, так и в лабораторных условиях. Но самым оптимальным решением будет объединить результаты как полевого, так и лабораторного испытания, так как они наилучшим образом дополняют друг друга и дают самую полную картину со всеми подробностями. Среди плюсов полевых исследований можно отметить наиболее полное изучение физико- механических свойств, измерение степени сопротивления в природных условиях непосредственно там, где будет построено строение, определение деформационных характеристик. Качество испытаний грунтов зависит от использования современных приборов и механизмов.
Испытание грунтов позволяет наметить оптимальный план работ, спрогнозировать устойчивость здания и выбрать подходящие способы усиления фундамента. Измерение сопротивления грунтов является важным этапом испытания грунтов и помогает провести проверку прочностных параметров почвы и горных пород. В большинстве своём измерение сопротивления грунтов внешним воздействиям проводится во избежание внезапного обрушения зданий и сооружений. Испытание грунтов и измерение сопротивления грунтов внешним воздействиям проводятся не только на новых строительных площадках, но также при обследовании когда-либо уже возведённого фундамента.
Помимо того, если планируется начинать строительство нового здания на старом фундаменте грунт, следует подвергать испытаниям в обязательном порядке. В этом случае расположенный под фундаментом грунт требует наиболее тщательной проверки, в рамках которой исследуется его несущая способность. Независимо от того, в каком году возведён фундамент, грунт подвергается одновременно лабораторной экспертизе и полевым испытаниям, ведь за время существования фундамента физико-механические свойства грунтов могли значительно ухудшиться.
Требования к программе полевых испытаний грунтов сваямиПрограмма полевых испытаний грунтов сваями (натурными, эталонными, сваями-зондами), проводимых при инженерных изысканиях для строительства, должна быть составлена с учетом:
имеющихся результатов инженерных изысканий;
прогноза возможности изменения инженерно-геологических и гидрогеологических условий в процессе возведения и эксплуатации зданий и сооружений;
характеристики проектируемых зданий и сооружений и их несущих конструкций;
предполагаемых значений расчетных нагрузок или усилий, действующих на фундаменты проектируемых зданий и сооружений;
намечаемых проектных отметок планировки застраиваемой территории и положения подошвы свайных ростверков;
эксплуатационных требований к предельно-допускаемым перемещениям конструкций и, в частности, перемещениям на уровне подошвы свайного ростверка;
результатов полевых испытаний грунтов сваями, ранее проводившихся на близрасположенных объектах с аналогичными грунтовыми условиями, а также опыта их строительства и эксплуатации.
Программа полевых контрольных испытаний свай при строительстве должна быть составлена с учетом принятых в проекте:
вида и конструкций свай, их формы и размеров;
способов погружения свай или их устройства;
расчетных нагрузок на сваи;
грунтовых условий объекта, принятых в проекте по результатам инженерногеологических изысканий.
В программе полевых испытаний грунтов сваями должны быть предусмотрены:
места проведения испытаний;
количество испытываемых свай;
конструктивная схема установки для испытания свай;
направление и значение ступеней нагрузок при испытаниях;
наибольшие нагрузки или наименьшие перемещения свай при испытаниях (осадки, выходы из грунта, горизонтальные перемещения);
материалы, вид, размеры и конструкции испытываемых свай, глубина их
погружения, а также проектный отказ для забивных свай (упругая и остаточная части отказа при возможности их измерения);
способы погружения или устройства испытываемых свай;
вид, материал, размеры, конструкция, глубина погружения при использовании анкерных свай.
В программе полевых испытаний грунтов сваями, проводимых на акваториях, должны быть также отражены:
температура воды;
режим волнения или ледовый режим;
скорость и направление течений;
специфические условия, характеризующие конкретный водоем или морскую акваторию.
В программе должно содержаться технико-экономическое обоснование необходимости проведения при изысканиях полевых испытаний грунтов сваями, а также вида испытаний.
Испытания грунта в полевых условияхВ полевых условиях несущую способность и деформативность оснований определяют по результатам испытания грунтов штампами в траншеях, шурфах и скважинах на уровне заложения фундаментов, а также по данным статического или динамического зондирования.
Испытание грунтов на глубине до 3—6 м производят в шурфах, а на большей глубине — в буровых скважинах. Для испытания в шурфах, как правило, используют железобетонные или металлические жесткие квадратные штампы с площадью подошвы от 2500 до 5000 см, а в буровых скважинах — круглые штампы с площадью подошвы не менее 600 см2.
Рис. 1 - Схема установки для испытания грунта в шурфе:
1 — упорная балка; 2 — гидравлический домкрат; 3 — стойка; 4 — штамп; 5 — анкерная свая
Рис. 2 - Схема установки для испытания грунта в буровой скважине:
1 — штамп; 2 — обсадная труба; 3 — штанга; 4 — платформа; 5 — грузы; 6 — тяги; 7 — хомут; 8 — направляющие брусья
Рис. 3 - Зависимость осадки s штампа давлении р
Создаваемое гидравлическим домкратом давление через стойку передается штампу. Реактивное усилие от домкрата воспринимается анкерным устройством, состоящим из металлических балок и работающих на выдергивание свай. В качестве анкерного устройства может быть использована также платформа с грузами.
При испытании грунта в буровой скважине с обсадной трубой (рис. 2) на грунт устанавливают штамп, прикрепленный к штанге. Давление на штамп создают укладкой грузов на деревянную платформу, которая с помощью тяг и хомута прикреплена к штанге.
Правильное положение штампа обеспечивается направляющими брусьями.
В состав установок для испытания входят приборы для измерения осадки штампа (с точностью отсчета не менее 0,1 мм) и реперная система, относительно которой измеряют осадку.
Определение несущей способности и длины забивных свайНеобходимая глубина забивки свай и допустимая на них расчетная нагрузка устанавливается проектной организацией на основании материалов инженерно-геологических изысканий в соответствии с конструктивными особенностями фундамента, действующими на него вертикальными и горизонтальными нагрузками, допустимыми величинами деформаций здания. При этом учитываются результаты зондирования грунта и испытания пробных свай, если они выполнялись, опыт эксплуатации построенных вблизи зданий, а также условия, способные влиять на несущую способность свай и величину их осадок под нагрузкой (наличие слоя слабого грунта, подсыпка территории, рытье грунта вблизи свай и т.д.).
Полевые испытания грунтов сваями выполняют в соответствии с требованиями ГОСТ 5686-94 с учетом положений соответствующих федеральных, территориальных и отраслевых нормативных документов. Полученные данные необходимы для обоснования выбора типа фундаментов, их параметров и способов устройства, в том числе: - определения вида и размеров свай и их несущей способности; - проверки возможности погружения свай на намечаемую глубину, а также относительной оценки однородности грунтов по их сопротивлению погружению свай; - определения зависимости перемещений свай в грунте от нагрузок и во времени. При этом испытания грунтов сваями статической вдавливающей нагрузкой проводят только натурными сваями.
Полевые контрольные испытания свай при строительстве проводят также с учетом требований ГОСТ 5686-94 с целью проверки соответствия несущей способности свай расчетным нагрузкам, установленным в проекте свайного фундамента.
Виды и количество испытаний при инженерных изысканиях, а также количество контрольных испытаний свай устанавливаются программой испытаний.
Испытания грунтов сваями проводят на участке, отведенном под строительство проектируемых зданий или сооружений, на расстоянии не более 5 и не менее 1 м от горных выработок, из которых отобраны монолиты грунтов для лабораторных испытаний и где выполнено статическое зондирование. Испытания должны быть выполнены на участках с грунтами, характерными для данной площадки, а также где выявлены слабые грунты. Расстояние от оси испытываемой натурной сваи до анкерной сваи или до ближайшей опоры грузовой платформы, а также до опор реперной установки должно быть не менее 5 наибольших размеров поперечного сечения сваи (диаметром до 800 мм), но не менее 2 м. При контрольных испытаниях свай это расстояние должно быть не менее 3 d, но не менее 1,5 м. Для эталонной сваи или сваи-зонда расстояние должно быть не менее 1 м. Для свай диаметром более 800 мм, а также для винтовых свай расстояние между испытываемой и анкерной сваями в свету допускается уменьшать до 2 d.
В процессе проведения испытаний грунтов сваями всех типов следует вести журналы испытаний, а результаты испытаний оформлять в виде графиков зависимостей перемещений сваи от статической нагрузки или графиков изменения отказов и зависимости общего количества ударов от глубины погружения – для испытаний динамическими нагрузками.
Напряжения в материале свай от действующих на них вертикальных и горизонтальных нагрузок и изгибающих моментов с учетом допустимого отклонения свай от проектного положения не должны превышать величин, нормируемых СНиП 2.03.01-84*.
При назначении необходимой длины свай следует использовать разработанные ГлавАПУ г. Москвы «Временные технические указания по расчету, проектированию и производству работ по свайным фундаментам зданий и сооружений в г. Москве», содержащие обобщенные геологические профили, привязанные к разным районам г. Москвы, с рекомендациями несущего слоя и длины свай.
Длина свай должна быть назначена с учетом грунтовых условий и глубины залегания кровли несущего слоя. В г. Москве в качестве несущего слоя могут быть использованы: моренные суглинки и глины днепровского и московского оледенения; флювиогляциальные пески, юрские глины ниже их кровли не менее чем на 2 – 3 м. При опирании нижних концов свай на карбонные глины, известняки и гравийно-галечниковые отложения необходимой мощности с песчаным заполнением несущую способность грунтов свай следует определять как для свай стоек в соответствии со СНиП 2.02.03-85.
Не допускается оставлять нижний конец свай в торфах и заторфованных грунтах, сапропелях, сапропелитах, илах, илистых суглинках, текучих суглинках, озерно-болотных отложениях и плывунах.
Динамические и статические испытания пробных свай производятся в соответствии с ВСН 32-95 «Указания по устройству свайных фундаментов для домов повышенной этажности».
Необходимость проведения статических испытаний одиночных свай определяется проектной организацией с учетом результатов инженерно-геологических изысканий или результатов испытаний свай динамическими нагрузками.
Испытания свай статическими осевыми вдавливающими нагрузками производятся:
при погружении сваи в слабые грунты, представленные торфами, заторфованными грунтами, сапропелями и сапропелитами, текучими суглинками, насыпями и другими сильносжимаемыми грунтами;
на объектах с предполагаемым количеством свай более 2000 шт.;
для высотных зданий с расчетными нагрузками на фундамент более 1000 тс;
при расчетной нагрузке на сваю не менее 200 тс;
для подтверждения соответствия несущей способности свай требованиям проекта.
Сваи для статического испытания при неблагоприятных грунтовых условиях располагают в пределах контура здания на наиболее нагруженных участках.
Испытываемые статической нагрузкой сваи после отдыха в грунте необходимо предварительно испытать динамической нагрузкой.
На одном объекте статической вдавливающей нагрузкой испытывают 1 % от общего количества свай, но не менее 2 шт.
Количество пробных свай, подлежащих испытанию динамической нагрузкой, принимается 2 % от общего числа свай на объекте, но не менее 6 шт. в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85.
Техническая документация на погружение пробных свай с указанием их типов, длины и несущей способности, разработанная проектным институтом, передается в 2-х экземплярах специализированной организации, выполняющей пробную забивку свай.
Указанная документация должна соответствовать требованиям ГОСТ 5686-94 и содержать:
план здания с указанием и привязкой на нем положения геологических скважин (шурфов), точек статического и динамического зондирования грунта, пробных свай, подлежащих забивке и испытанию, подземных коммуникаций (газопровод, канализация, водосток, теплосеть, водопровод, кабели и др.), существующих строений и т.д.;
техническое задание на испытание пробных свай в грунте, а также техническое заключение об инженерно-геологических условиях участка строительства;
смету на проведение полевых испытаний по действующим расценкам.
На строительной площадке места расположения пробных свай, испытываемых динамической нагрузкой, и длина их должны назначаться с таким расчетом, чтобы получить данные для определения необходимой расчетной нагрузки на сваи фундамента и глубины их погружения на всех характерных участках проектируемого свайного поля.
При рядовом расположении свай в фундаменте расстояние между пробными сваями рекомендуется принимать не более 30 м. При кустовом (или многорядном) расположении свай расстояние между ними в кусте, их длину и несущую способность (особенно при песчаных грунтах) определяют по результатам пробной забивки нескольких свай в характерных местах строительной площадки с испытанием отдельных свай динамической или статической нагрузкой. В тех случаях, когда уплотнение грунта в результате забивки препятствует погружению части свай куста на заданную глубину, расстояние между сваями в проекте следует по возможности увеличить, сократив число свай в кусте за счет увеличения в допустимых пределах нагрузки на каждую сваю. Если в кусте нельзя уменьшить число свай принятого сечения в связи со значительной нагрузкой на них, следует рассмотреть вопрос о применении в фундаменте свай другого сечения с большей несущей способностью. Во всех случаях, а в плотных песках особенно, учитывая явление уплотнения грунта при погружении свай, забивку следует вести от середины свайного поля к его периметру.
В качестве пробных свай могут применяться как обычные железобетонные, входящие в состав свайного поля, так и инвентарные сваи конструкции НИИМосстроя, извлекаемые после испытания.
Испытания пробных свай производятся в соответствии с техническим заданием специализированной организацией под наблюдением представителя проектной. Несущая способность грунтов пробных свай определяется в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85, ГОСТ 5686-94, ГОСТ 20522-96. Результаты испытания пробных свай передаются проектной организации, которая принимает окончательное решение о конструкции фундамента, расчетной нагрузке на сваи и необходимой глубине погружения их в грунт.
Полевые испытания грунтов динамическими нагрузками
При производстве свайных работ специализированная организация производит погружение каждой сваи фундамента до сопротивления, обеспечивающего указанную в проекте несущую способность грунта сваи, определяемую динамическим методом в соответствии с СНиП 2.02.03-85. При этом учитывается обязательно СНиП 3.02.01-87 «Земляные сооружения, основания и фундаменты».
Глубину погружения свай в процессе их погружения следует уточнять по согласованию с проектной организацией. Для этого до массового завоза свай на строительную площадку необходимо погружать первые рабочие сваи в отдельных точках свайного поля с таким расчетом, чтобы охватить все характерные участки, а также выполнить на этих участках испытания грунтов сваями динамическими нагрузками. Необходимость такой проверки, ее объем и места погружения устанавливаются проектной организацией. Указанные сваи следует располагать так (например, по периметру свайного поля), чтобы после погружения в грунт они не мешали передвижению сваебойного агрегата.
Для полевых испытаний грунтов динамическими нагрузками с помощью натурных свай применяют то же оборудование, что было использовано для забивки сваи.
Рабочие сваи, испытываемые динамическим методом в отдельных точках свайного поля перед массовой забивкой, погружаются копровым агрегатом, предназначенным для производства свайных работ, или специальной самоходной установкой на базе автомашины, способной выполнить эту работу до окончания перебазирования и монтажа основного сваебойного агрегата.
Испытания грунтов динамической (ударной или вибрационной) нагрузкой проводят забивными сваями для проверки возможности погружения свай на намечаемую глубину, для оценки несущей способности сваи, определяемой по значению отказа, а также для относительной оценки однородностей грунтов по их сопротивлению погружению. За отказ сваи принимают среднюю величину погружения в см от одного удара молотом или от работы вибропогружателя за 1 мин. Приборы для измерения упругой и остаточной части отказа должны обеспечивать погрешность измерения не более 1 мм. Отказомер раздельно фиксирует остаточную и упругую части отказа.
Забивку и добивку испытываемой сваи производят тем же оборудованием, каким погружаются сваи фундамента.
Испытание сваи динамической нагрузкой должно включать: - при забивке сваи – подсчеты количества ударов молота на каждый 1 м погружения и общего количества ударов, а на последнем метре – на каждые 10 см погружения; - отказ сваи при забивке определяется только после ее отдыха, т.е. после перерыва между окончанием забивки и началом добивки.
Продолжительность отдыха устанавливается программой испытаний в зависимости от состава, свойств и состояния прорезаемых грунтов и грунтов под нижним концом сваи, но не менее: 3 сут – при песчаных грунтах, кроме водонасыщенных мелких и пылеватых; 6 сут – при глинистых и разнородных грунтах.
В случае прорезания песчаных, крупнообломочных, плотных песчаных или глинистых грунтов твердой консистенции продолжительность отдыха допускается сократить до 1 сут. Более продолжительный срок отдыха устанавливают: - при прорезании водонасыщенных мелких и пылеватых песков – не менее 10 сут; - при прорезании глинистых грунтов мягко- и текучепластичной консистенции – не менее 20 сут.
Добивку свай производят последовательно залогами из 3 и 5 ударов. Высота падения ударной части молота при добивке должна быть одинаковой для всех ударов. За расчетный принимают наибольший средний отказ. 3.10. В процессе испытания ведут журнал, форма которого приведена в ГОСТ 5686-94.
Динамическое испытание свай производится сразу же после их забивки, а затем часть свай повторно испытывается после отдыха в грунте не менее 3 сут. Если после отдыха несущая способность каждой сваи равна или больше несущей способности, требуемой проектом, и частное значение предельного сопротивления сваи (Fu), за время отдыха не уменьшилось, результаты испытания считаются положительными. После этого продолжается забивка рабочих свай уточненной длины. Если на однотипном участке свайного поля несущая способность одной или нескольких испытанных свай оказалась меньшей, чем нормируется проектом, и частное значение предельного сопротивления сваи (Fu) за время отдыха не увеличилось, то результат испытания считается отрицательным. По согласованию с проектной организацией сваи на данном участке необходимо забить на большую глубину, после чего повторить испытания. Если сопротивление сваи (Fu) за время отдыха увеличилось, следует испытать сваи после более длительного отдыха, когда их несущая способность будет не меньше проектной.
Во всех случаях несоответствия между проектной и фактически необходимой длиной свай решение об окончательной глубине погружения свай и внесении изменений в проект свайного фундамента принимается проектной организацией.
При испытании рабочих свай динамической нагрузкой с вычислением несущей способности грунтов по формуле СНиП 2.02.03-85, не учитывающей упругую часть «отказа», величина остаточной части отказа от одного удара молота должна быть не менее 0,2 см. При меньшей величине отказа несущая способность свай, вычисленная по указанной формуле, может оказаться существенно завышенной. При испытании железобетонных свай сечением 30х30 см, длиной до 12 м одиночными ударами дизельного молота С-330 (без подачи горючего) высоту падения ударной части следует принимать 180 см.
При проведении испытаний свай динамической нагрузкой в зимних условиях грунт оттаивают на всю глубину промерзания в зоне 1 м от грани сваи (при испытании горизонтальной нагрузкой – в зоне не менее 2 м). Грунт поддерживают в талом состоянии до окончания испытаний.
Заключение

В данной работе рассмотрены:
Требования к программе полевых испытаний грунтов сваями
Испытания грунта в полевых условиях
Определение несущей способности и необходимой длины забивных свай
Полевые испытания грунтов динамическими нагрузками
Вывод: при испытании грунтов неотъемлемыми методами являются:
Испытания в полевых условиях (опытная забивка свай)
Испытания в лабораторных условиях (физико-механические свойства)
Список использованных источников

СНиП 2.02.03-85. «Свайные фундаменты». М., Стройиздат, 1986
ГОСТ 5686-94. «Грунты. Методы полевых испытаний сваями»
«Свайные работы». Справочник. М., Стройиздат, 1979
СНиП 2.02.01-83. «Основания зданий и сооружений». М., Стройиз-дат, 1983
ВСН 32-95. «Указания по устройству свайных фундаментов для домов повышенной этажности». НИИМосстрой, 1996
Бондарик Г.К., Комаров И.С, Ферронский В.И. Полевые методы инженерно-геологических исследований. М., Недра, 1967.
Воробков Л.Н. Искусственное понижение уровня грунтовых вод. Справочник строителя, т. II. М., Стройиздат, 1959.
Временные методические указания по лабораторным исследованиям физико-механических свойств грунтов при производстве инженерно-строительных изысканий. М., ЦТИСИЗ Госстроя РСФСР, 1966.
Временные указания по проектированию оснований и фундаментов зданий и сооружений, возводимых на набухающих грунтах. СП 331-65. М., 1966.
Временные указания по производству бетонных и железобетонных работ. ВСН 24-68. М, Главмосстрой, 1970.
Ганичев И.А. Устройство искусственных оснований и фундаментов. М., Стройиздат, 1973.
Приложение 1

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ УСТАНОВОК ДЛЯ ПОЛЕВЫХ ИСПЫТАНИЙ ГРУНТОВ СВАЯМИСхемы установок для испытаний грунтов статической вдавливающей нагрузкой
Установка с гидравлическим домкратом, системой балок и анкерными сваями
Установка с грузовой платформой, служащей упором для гидравлического домкрата
Установка с тарированным грузом
Установка комбинированная
Схема установки для испытания грунтов статической выдергивающей нагрузкой
Схема установки для испытания грунтов статической горизонтальной нагрузкой
1 - испытываемая свая; 2 - анкерная свая; 3 - реперная система с прогибомерами; 4 - домкрат с манометром; 5 - система упоров, балок; 6 - грузовая платформа; 7 - опора; 8 - груз (упор для домкрата); 9 - тарированный груз; 10 - термометрическое устройство; 11 - опорная плита-оголовок
СХЕМЫ КОНСТРУКЦИЙ ЭТАЛОННОЙ СВАИ И СВАИ-ЗОНДАСхема конструкции сваи-зонда Схемы конструкций эталонной сваи
Общий вид Нижняя часть с наконечником
1 - труба (ствол сваи); 2 - наконечник; 3 - муфта трения; 4 - гидроцилиндр 1 - труба (ствол сваи); 2 - ниппель; 3 - наголовник; 4 - глухой наконечник; 5 - муфта; 6 - выдвигаемый наконечник; 7 - датчик усилия; 8 - наконечник; 9 - войлочная прокладка; 10 - болт для крепления датчика усилия к наконечнику
СХЕМА РАСПОЛОЖЕНИЯ ВЫРАБОТОК ДЛЯ ЛОКАЛЬНОГО ЗАМАЧИВАНИЯ ГРУНТА В ОСНОВАНИИ СВАИ
1 - испытываемая свая; 2 - траншея; 3 - дренажная скважина