Испытание свай – динамические и статические способы

В процессе возведения фундамента на слабых и рыхлых грунтах часто используются такие элементы, как сваи забивные, длина которых может быть разной. Как правило, их изготавливают из высококачественного железобетона и классифицируют согласно типу сечения. Если выразиться точнее, то забивные сваи применяют для создания свайного фундамента.

Где применяются и на каких грунтах

Специфика забивных свай заключается в том, что они позволяют максимально контролировать несущую способность каждой отдельной сваи, входящей в состав фундамента. Однако для каждого типа грунта следует применять разный вид свай. Так, при строительстве на песчаном грунте со средней плотностью, на суглинках и пластичных супесях рекомендуется использовать призматичные сваи, у которых отсутствует поперечное армирование. Их изготавливают с продольной стержневой арматурой повышенной прочности.

На фундаменте из призматичных свай можно выстроить здание любого типа. Но при этом сваи такого вида запрещается использовать при строительстве гидротехнических сооружений. Для таких случаев больше подходят элементы с усиленной арматурой. А вот для глинистых грунтов строители рекомендуют применять сваи с поперечным армированием. Они стоят дороже, но зато способны выдержать значительную нагрузку при контакте с каменистыми вкраплениями в грунте.

Сфера использования

Как уже можно догадаться, сфера применения забивных свай – это обустройство фундаментов под дома и другие сооружения. Они широко востребованы не только в малоэтажном строительстве, но и в масштабных строительных проектах. Забивные железобетонные сваи используют для создания оснований для:

  • домов одно- и многэтажных, которые выстраиваются из кирпича, дерева, газосиликата, бруса или пенобетона;
  • сооружений инженерно-транспортного типа – это различные эстакады и мосты;
  • гидротехнических сооружений типа причалов, пирсов, водозаборников, гидроэлектростанций;
  • сооружений промышленного и сельскохозяйственного назначения – различных складов, ангаров и так далее.

Часто применяют забивные железобетонные сваи для реконструкции и укрепления уже выстроенных свайных фундаментов. Для этого сваи погружаются либо рядом с опорными столбами, либо выносятся за контур свайного поля. Это позволяет существенно уменьшить нагрузку на уже существующее основание, распределив ее более равномерно.

Кроме того, забивные сваи – это альтернативное решение и для тех случаев, когда требуется произвести укрепление насыпного грунта при строительстве автомобильных и железнодорожных дорог, проблемных участков рельефа, которые склонны к обвалам.

Отказ сваи — что это значит?

Любая свайная конструкция устанавливается по предварительно проведенным расчетам. Нельзя просто так прибыть на участок, разметить места нахождения будущих свай, а затем сразу же начать вбивать или вкручивать их в землю.

Отказ сваи — что это значит?
Отказ сваи — что это значит?

Так не будет обеспечиваться надежность конструкции, ведь свайные стержни могут максимально уйти в грунт, не обеспечив, при этом, надежность фундаменту. С целью определения глубины залегания свай, на которой они будут достигать твердого грунта, было введено такое понятие, как отказ сваи. Различают расчетный и практический отказы, суть которых исходит из их названия.

Отказ сваи — что это значит?
Отказ сваи — что это значит?

Отказ сваи при забивке — это степень ее погружения в процессе забивки или вдавливания. На практике это означает, что дальше этого значения свая уже не пойдет, обретя упор на плотном грунте. Измеряется отказ сваи с точностью до миллиметра.

Отказ сваи — что это значит?
Отказ сваи — что это значит?

Поскольку определить глубину погружения стержня после одиночных ударов по нему невозможно, то состояние отказа стержня принять считать после серии нанесенных по нему ударов. В этом и состоит определение залога сваи. Залог — это серия ударов молота по стержню. После серии ударов определяется среднее значение отказа.

Отказ сваи — что это значит?
Отказ сваи — что это значит?

При использовании молота принято считать величину залога — 10 ударов. Если применяются вибропогружатели или вдавливающие устройства, то залог измеряют за единицу времени.

Отказ сваи — что это значит?
Отказ сваи — что это значит?

Любые действия по забиванию или вдавливанию свай должны идти до самого конца, то есть, до того момента, пока стержень не откажется погружаться дальше.

Отказ сваи — что это значит?
Отказ сваи — что это значит?

Ложный отказ сваи

Отказ сваи — что это значит?
Отказ сваи — что это значит?

Практика свайных работ свидетельствует о том, что иногда, в процессе забивания сваи, происходит ее остановка. Причем, задолго до расчетного значения погружения. Это так называемый ложный отказ сваи. Такое явление характерно для некоторых видов грунта, которые сильно уплотняются под наконечником сваи.

Отказ сваи — что это значит?
Отказ сваи — что это значит?

Это может произойти при очень частых ударах или очень высокой скорости вдавливания. Как правило, после определенного перерыва, необходимого для восстановления структуры грунта, работу продолжают. Свая добивается до заданного уровня.

Отказ сваи — что это значит?
Отказ сваи — что это значит?

Параметры, используемые для правильного определения отказа сваи

Для чего необходим расчет отказа сваи? При достижении сваей заданной глубины погружения делается вывод о том, что забитый стержень способен нести такую нагрузку, которая на нее будет возложена.

Читайте также:  Гараж из керамзитобетонных блоков своими руками

Расчет отказа стержня производится с учетом следующих параметров:

Динамические испытания свай

“Динамика” – наиболее простой и дешевый способ получения данных о несущей способности сваи. Суть испытания сводится к сбрасыванию груза на сваю и замеру осадки сваи от этого удара. Осадку, или на профессиональном сленге “отказ”, измеряют нивелиром, либо специальным прибором – отказомером. На забивных сваях испытания проводятся непосредственно молотом, которым и были забиты сваи. На буронабивных сваях используют бетонные, или металлические “бабы”, которые сбрасываются с заданной высоты. Имея данные об осадке, параметрах сваи, массе ударной части и высоте сброса, лаборант рассчитывает несущую способность сваи и выдает отчет установленной формы. Эти испытания проводятся быстро, стоят недорого и достаточно точны. Общий объем испытаний свай динамической нагрузкой, согласно рекомендациям ГОСТ, составляет 1 % от общего количества свай.

Когда требуется разрешение?

Образец договора на забивку свай

Разрешение на забивку свай необходимо обязательно получить, если в месте предполагаемого сооружения проходят подземные коммуникационные сети. Документация оформляется в организации, которая эксплуатирует эти сети, обычно – архитектурно-строительные органы.

Когда требуется разрешение?

В случае если материалы будут нарушать целостность коммуникационных сетей, строительство не разрешается. В некоторых ситуациях принимают решение о перенесении коммуникаций в безопасное место, если это возможно.

Строительство, проведенное без разрешения на забивку свай, относится не только к незаконным, но и к небезопасным, так как может угрожать поползновениями грунта и нарушениями целостности ближайших конструкций.

Устройство штангового дизельного молота — ТрейдМастер

Работа дизель молотов внутреннего сгорания основана на принципе действия карбюраторного двигателя или дизеля. Наиболее распространены из этого типа молотов штанговые и трубчатые дизель молоты.

В рабочий процесс штангового молота входит поршневой блок, ударная часть, представленная цилиндром, направляющие штанги, топливный резервуар, кошка для подвешивания молота на копре с применением тороса, траверса для определения расположения молота в сравнении с положением стрел копра.

Читайте также:  Выбираем фундамент для дома из газобетона – какой лучше?

Для установки молота на свае используется шарнирная опора. Перемещение ударной части молота происходит в раме, созданной вертикальными направляющими штангами, соединенных в нижней части наголовником, к которомуц прочно крепится поршень.

Молот в ударной части представляет собой цилиндр, нижняя часть которого открыта.

Принцип работы устройства

При поднятии цилиндра к траверсе и последующем его опускании, производится ударное воздействие на наголовник. Этот этап сопровождается значительным сжатием и нагреванием воздуха, находящегося в цилиндре. Увеличившаяся температура внутри цилиндра воспламеняет вводимое струей распыленное жидкое топливо, в качестве которого может применяться дизельное топливо, соляровое масло, газойль и некоторые другие виды. Образующиеся при горении газы выталкивают цилиндр вверх в направлении траверсы.

При следующем падении происходит новое сжатие воздуха с воспламенением и повторение цикла. На наголовнике располагается топливный насос, обеспечивающий подачу топлива к цилиндру в автоматическом режиме. Это важная деталь молота, соединенная с топливным резервуаром. Подвод топлива осуществляется топливопроводом, имеющим на конце форсунку, размещенную в дне поршня. Подача порции топлива в цилиндр производится нажатием рычага, расположенного в верхнем отделе насоса. Нажатие выполняется падающим цилиндром, задевающим имеющийся на поверхности насоса специальный упор.

Захват цилиндра производится с помощью особого устройства с крюком, находящегося в пространстве, разделяющем цилиндр и траверсу. К лебедке прикреплен трос, поднимающий молот в момент установки его на сваю, которую следует забить, и цилиндр во время запуска молота.

Входящие в штанговый дизель молот детали:

  1. поршень;
  2. ударный элемент;
  3. штанги, дающие направление;
  4. резервуар для топлива; 5 кошка;
  5. траверса.
Устройство штангового дизельного молота — ТрейдМастер

Работа дизель-молота выполняется в автоматическом режиме, с совершением 50 — 60 ударов за 1 минуту. При холостой работе регулирование высоты подъема молота производится изменением количества сгораемого топлива, ее значение достигает 1 — 2 м.

Последовательность забивания свай дизель-молотом:

  • Из крайнего верхнего положения цилиндр отцепляется от лебедки, поднявшей его, и падает;
  • В этот момент производится сжатие воздуха и вспыхивание горючего с образованием газов, отбрасывающих цилиндр вверх;
  • Воздействуя на поршень, газы способствуют погружению сваи;
  • При достижении самой верхней точки, цилиндр обрушивается вниз с автоматическим повторением рабочего цикла оборудования до выключения топливного насоса.

Эта конструкция молота предусматривает подвижность цилиндра для применения в виде ударной детали. Существует и конструкция молота, имеющая обратный принцип работы — неподвижность цилиндра и использование для удара тяжелого передвигающегося поршня. Эти дизель молоты называются трубчатыми.

Ударная часть трубчатого молота имеет вес 500 — 2 500 кг, производят 47 — 55 ударов в минуту. Трубчатый вид молота оснащается топливным насосом низкого давления, назначение которого — дозировать горючее и подавать в камеру, в которой происходит его сгорание.

При ударе головки поршня по имеющейся в пяте цилиндра округлой впадине, в которой находится подаваемое насосом топливо, происходит его распыление.

Главные преимущества трубчатого вида молотов относительно штанговых:

  • Исключение поломок благодаря отсутствию верхней траверсы;
  • Значительно более высокий подъем ударной части у штанговых молотов постепенно выводят из строя траверсу;
  • Использование насоса, создающего низкое давление, отличающегося долговечностью и простотой обслуживания;
  • Топливо сгорает значительно лучше благодаря тщательному очищению цилиндра в результате естественной вентиляции от образующихся в нем продуктов сгорания.
Читайте также:  Безопасное углубление подвала ниже подошвы фундамента

К недостаткам молотов внутреннего сгорания можно отнести крупные габариты (при весе трубчатого дизель-молота 2 500 кг его длина имеет 4, 5 м.). Это делает более сложной их эксплуатацию. Работа и уход за дизель молотом должны производиться квалифицированными сотрудниками для предупреждения их поломки.

На слабых грунтах это оборудование работает недостаточно эффективно из-за подбрасывания цилиндра вверх на малое расстояние, вследствие чего воздух недостаточно сильно сжимается и горючее в камере сгорания может не воспламениться.

Программа испытаний свай с динамической нагрузкой

Все нормативные требования и государственные стандартны требуют, чтобы динамические испытания проходили согласно программам, которые рассчитаны на три дня (в случае песчаного, пылеватого или насыщенного влагой грунта) и на шесть дней (в случае, если почва содержит глинистые массы).

Существует, конечно, множество факторов из-за которых программы могут быть составлены на меньший или больший период.

Так, возможны программы, сроки которых будут достигать один день, либо наоборот – порядка 20 дней. Зависит это, в первую очередь, от грунтов. Если грунт на участке обнаружен особо повышенной плотности, время отказов опор не вызывает подозрений, практические данные сходятся с теоретическими, то нет необходимости ждать простаивание.

В программу динамических испытаний включаются следующие процедуры:

    Измерение отказа при погружении опоры вглубь почвы (в случае добивок, точность составляет порядка 1 миллиметра);Точный расчет каждого отдельного удара;Общий счет ударов:Когда последний метр опоры уходит в грунт, удары необходимо подсчитывать каждые 10 сантиметров;Измерение отказа по истечению «времени отдыха»;Полное составление документа, заполненного численными результатами, которые были получены при тестировании.

Во время проверок опорных конструкций, заполняется таблица в специальном журнале проведенных работ.

Мы выполняем все работы под ключ, начиная с геологических исследований и заканчивая устройством ростверка.

Методы погружения свай

Применяется различные технологии погружения свай, которые, в общем-то, сводятся к одной цели: погружение сваи в заданном месте, на определенную глубину и под определенным углом.

Сваи, проходя сквозь слои твердого и слабого грунта, равномерно распределяют общую фундаментальную нагрузку по всему периметру строения. Упираясь в нижний твердый слой грунта, свайный ствол обретает устойчивость и не дает предпосылок к «гулянию» всего фундамента.

Сваи подразделяются на два вида:

  • Набивные. Создаются на контрольной точке расположения. Перед непосредственной заливкой свайного столба происходит бурение скважины с помощью специальной техники и установка армированных каркасов.
  • Забивные. На место строительства завозятся уже готовые сваи. Используя крановые установки, их подтаскивают на контрольные точки и производят забивку с помощью молотов.

Рис. 1: Забивная и буронабивная свая (различие)

Способ погружения свай в грунт будет зависеть от геодезических данных по участку строительства и наличия рядом стоящих объектов. Также выбранный метод погружения в дальнейшем определяет выбор конкретной техники.