Результат испытания сваи имеет ценность только тогда, когда его можно воспроизвести и проверить. Если нагружение выполнено произвольно, проектировщик и экспертиза не смогут принять цифры в расчёт. Поэтому, когда заказчик решает заказать испытание грунтов сваями в Воронеже, он должен понимать, по какой методике будут проводиться работы, какие данные войдут в отчёт и как они будут использованы при проектировании.
Единый порядок нагружения, измерений и обработки данных исключает субъективность, делает результаты сопоставимыми между объектами и позволяет закладывать их в расчёт с нормативными коэффициентами надёжности.
Нормативная база
- ГОСТ 5686-2020 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями». Основной документ: устанавливает виды испытаний, требования к оборудованию, порядок нагружения и обработку результатов.
- СП 24.13330.2021 «Свайные фундаменты». Определяет, как результаты испытаний используются при расчёте несущей способности и какие коэффициенты применяются.
- СП 47.13330.2016 «Инженерные изыскания для строительства». Задаёт требования к составу и оформлению изыскательских работ, в состав которых входят полевые испытания.
- СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений». Содержит требования к оценке деформаций основания.
Перед началом работ рекомендуется уточнить актуальные редакции документов и требования, указанные в техническом задании и проектной документации конкретного объекта.
Виды статических испытаний
- Испытание на вдавливающую нагрузку. Самое распространённое. Моделирует работу сваи под весом здания и определяет несущую способность по грунту.
- Испытание на выдёргивающую нагрузку. Применяется для свай, работающих на вырывание: опоры линий электропередачи, высокие сооружения с ветровой нагрузкой, фундаменты, заглублённые ниже уровня воды.
- Испытание на горизонтальную нагрузку. Нужно для свай, воспринимающих боковые усилия: подпорные стенки, опоры эстакад, причальные и мостовые конструкции.
Вид испытания выбирают по тому, как свая будет работать в составе фундамента. Испытание на вдавливание не даёт информации о работе на выдёргивание, и наоборот.
Подготовка площадки и свай
До начала нагружения необходимо выполнить ряд подготовительных операций:
- Определить количество испытываемых свай. Оно зависит от размера объекта, неоднородности грунтов и требований проекта. Для небольших объектов часто достаточно двух-трёх свай, для крупных объектов число увеличивают.
- Выбрать расположение. Сваи размещают в характерных точках площадки: там, где изыскания показывают разные грунтовые условия, и вблизи скважин с известным разрезом.
- Погрузить испытываемые сваи тем же способом и тем же оборудованием, что планируются для рабочих свай. Иначе результат нельзя переносить на рабочее поле.
- Выдержать «отдых» после погружения. В грунтах разных типов несущая способность сваи со временем меняется: в глинистых грунтах она нарастает по мере рассеивания избыточного порового давления, в песках стабилизируется быстрее. Минимальные сроки выдержки указаны в ГОСТ и зависят от типа грунта.
- Подготовить оголовок сваи и ровную поверхность для установки домкрата.
Схемы нагружения
Для создания нагрузки необходима опора, которая воспримет реакцию домкрата. Чаще всего применяют три схемы:
- Анкерные сваи. По бокам от испытываемой сваи погружают реакционные сваи, к которым крепится упорная балка. Домкрат упирается в балку и давит на испытываемую сваю. Схема удобна для больших нагрузок и компактна.
- Платформа с грузом. На сваю опирается платформа, нагруженная бетонными блоками или другим балластом. Подходит для небольших нагрузок, но требует много места и времени на монтаж.
- Комбинированная схема. Применяется на объектах с нестандартными условиями, где используется и балласт, и анкеры.
Измерительная система включает гидравлический домкрат с манометром или датчиком силы и приборы для измерения осадки: прогибомеры или электронные датчики перемещений, установленные на независимой реперной системе. Все приборы должны иметь действующую поверку.
Порядок нагружения
Нагрузку прикладывают ступенями. Размер ступени составляет часть ожидаемой предельной нагрузки, как правило одну десятую, а при необходимости меньше.
- Приложить первую ступень и снять показания осадки.
- Выдерживать нагрузку до условной стабилизации осадки. Критерий стабилизации указан в стандарте: приращение осадки за установленный интервал времени не должно превышать заданного значения.
- После стабилизации перейти к следующей ступени.
- Продолжать до достижения проектной предельной нагрузки или до признаков исчерпания несущей способности: лавинообразной осадки при неизменной нагрузке.
- Выполнить разгрузку ступенями, снимая показания восстановления осадки.
Время стабилизации в глинистых грунтах может быть значительно больше, чем в песках, поэтому длительность испытания одной сваи в Воронежской области зависит от того, в каком грунте она находится. На пойменных участках с водонасыщенными глинами стабилизация идёт медленнее.
Обработка результатов
По результатам измерений строят график зависимости осадки от нагрузки, а при необходимости график развития осадки во времени. По ним определяют:
- Предельное сопротивление сваи по критериям, установленным в ГОСТ.
- Осадку при рабочей нагрузке и её остаточную часть после разгрузки.
- Характер работы сваи: плавное нарастание осадки или резкий срыв.
Если испытывали несколько свай, результаты обрабатывают статистически, определяют нормативное и расчётное значения несущей способности. Для проекта используется не максимальное, а расчётное значение с коэффициентами надёжности из СП 24.13330.2021.
Состав отчёта и использование результатов
Качественный отчёт об испытаниях должен содержать:
- Цель и программу испытаний, нормативные документы.
- Характеристику площадки и инженерно-геологический разрез.
- Описание испытанных свай: тип, диаметр, длина, глубина погружения, лопасти.
- Схему нагружения и перечень оборудования с данными о поверке.
- Журнал нагружения: ступени, время, показания приборов.
- Графики нагрузки и осадки.
- Расчёт предельного и расчётного сопротивления.
- Выводы и рекомендации проектировщику.
Проектировщик использует отчёт для расчёта допустимой нагрузки на сваю и корректировки свайного поля. Если отчёт составлен без данных о поверке приборов, схеме нагружения или привязке к геологии, его надёжность вызывает вопросы, и перед передачей в проект его стоит дополнить.
