Штамповые испытания свай что это
Испытания буронабивных свай
Проводим статические и динамические испытания буронабивных свай в Москве
Специалисты компании «Арктик Гидро Строй» выполняют статические и динамические испытания буронабивных свай, а также контроль сплошности бетона в Москве и Московской области
Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
В процессе устройства буронабивных фундаментов приходится выполнять ряд контрольных мероприятий.
Зачем выполняется испытание буронабивных свай
Главная задача проектировщиков фундамента – обеспечить основанию необходимую несущую способность, т.е. способность выдерживать проектную нагрузку от данного сооружения на данном типе грунта с учетом влияния природных и техногенных факторов.
Н.с. (несущая способность) должна быть не меньше суммы всех нагрузок, действующих на основание, с учетом поправочных коэффициентов. На первом этапе она определяется по формулам или графическим методом. От этого параметра будут зависеть все конструктивные особенности фундамента – в нашем случае габариты и конфигурация свай, количество, шаг, дополнительное крепление (если нужно).
Кроме расчетных существуют также эмпирические методы – испытания свай. Их несколько видов:
Далее мы рассмотрим основные методы испытания буронабивных свай и особенности выбора технологии.
Мы монтируем буронабивные сваи более 10 лет
По всем вопросам звоните: 8 800 707-72-09
Испытание буронабивных свай статической нагрузкой
Этот способ – имитация работы под нагрузкой. Он сложнее и дольше других методов, но результаты точнее. Статические испытания рекомендованы в следующих ситуациях:
Испытания проводятся на самом нестабильном участке. Мы используем следующее оборудование:
Продолжительность акклиматизации сваи зависит от особенностей грунта:
Требования к проведению испытаний:
Разновидность статических испытаний – проверка на выдергивающее усилие при помощи домкрата.
Комплекс работ по устройству шпунтовых свай и труб на реке Клязма при строительстве Центральной кольцевой автомобильной дороги Московской области», выполненный специалистами «АрктикГидроСтрой»
Технология штамповых испытаний буронабивных свай
Штамповые испытания буронабивных свай очень похожи на статические. Технология заключается в испытании грунта у основания бетонного стержня с использованием штампа – металлической трубы с заглушкой. Принцип тот же, что и у статических – зависимость осадки от нагрузки.
Испытания проводятся со ступенчатым повышением вдавливающей нагрузки. Начинают с уплотнения грунта нагрузкой на уровне подошвы от 0,5 кгс/см2. Величина первой ступени зависит от массы элементов рабочей установки, передающей давление. Минимальное время между ступенями предварительного уплотнения зависит от типа грунта:
Все остальные ступени испытаний выдерживаются до стабилизации осадки. Условная стабилизация – приращение осадки максимум 0,1 мм за полчаса на песках и крупнообломочных, за час – на глинах. Каждую следующую ступень выдерживают не меньше, чем предыдущую.
Величина ступени также зависит от грунта и располагается в диапазоне от одной десятой до одной пятнадцатой предельной расчетной нагрузки. На крупнообломочном грунте, гравелистом или плотном песке, твердой глине ради ускорения процесса допустимо принимать величину первых трех ступеней от одной пятой до одной восьмой.
Отличие штамповых испытаний от статических – во времени проведения. Статические обычно проводятся по окончании устройства свайного поля, штамповые – в первой скважине. В этом их преимущество: если в расчеты вкралась ошибка, это будет ясно до монтажа фундамента.
Минус – точность ниже, чем у статических. Главным образом, за счет того, что н.с. определяется только по лобовому сопротивлению грунта, боковое не учитывается. Другие особенности метода:
Штамповые испытания грунтов
Испытания грунтов штампами по ГОСТ 20276.1-2020
Вкратце суть штамповых испытаний можно описать так:
Штамп должен обеспечивать равномерную передачу усилия на поверхность грунта, поэтому должен быть рассчитан на жесткость и прочность, а в случае с винтовым штампом или при испытаниях в скважинах должны обеспечиваться условия устойчивости и жесткости вертикальной трубы.
Штамп нагружают ступенями равной по величине нагрузкой. К следующей ступени нагружения переходят после достижения критерия условной стабилизации, за который принимают принятую в ГОСТ величину осадки за определенный промежуток времени, который зависит от типа грунта.
На каждой ступени снимают показания с приборов, фиксирую в журнале полевых работ величину нагрузки и осадки. После строят график зависимости осадки от нагрузки. По полученным данным и формуле ГОСТ определяют величину модуля деформации.
Испытание грунта штампом проводят для определения следующих характеристик деформируемости дисперсных грунтов:
— модуля деформации E минеральных, органо-минеральных и органических грунтов;
— начального просадочного давления p sl и относительной деформации просадочности для просадочных глинистых грунтов при испытании с замачиванием.
Характеристики определяют по результатам нагружения грунта вертикальной нагрузкой в забое горной выработки с помощью штампа.
Результаты испытаний оформляют в виде графиков зависимости осадки штампа от нагрузки
Испытания грунта проводят в горных выработках (расчистках, котлованах, шурфах, штреках, буровых скважинах и т.д.) или в массиве грунта.
Минимальная толщина однородного слоя испытуемого грунта должна быть не менее двух диаметров штампа при испытании грунта штампом.
На отметке испытания грунта в скважинах и других выработках должны быть отобраны образцы и в лабораторных условиях определены следующие физические характеристики: гранулометрический состав по ГОСТ 12536, влажность и плотность грунта, плотность частиц грунта, влажность на границах раскатывания и текучести по ГОСТ 5180, а также вычислены плотность сухого грунта, коэффициент пористости, коэффициент водонасыщения, число пластичности и показатель текучести.
В процессе полевых испытаний ведут журналы.
Cостав установки для испытания грунта штампом :
— устройство для создания и измерения нагрузки на штамп;
— анкерное устройство (для установок без грузовой платформы);
— устройство для измерения осадок штампа (прогибомеры, датчики перемещений);
— устройство для замачивания и контроля влажности грунта (при испытании просадочных грунтов).
Конструкция установки должна обеспечивать:
— возможность нагружения штампа ступенями давления по 0,01-0,1 МПа;
— центрированную передачу нагрузки на штамп;
— постоянство давления на каждой ступени нагружения.
Тип и площадь штампа назначают в зависимости от вида, подвида или разновидности испытываемого грунта
Штампы должны быть жесткими, круглой формы, следующих типов:
Нагружение штампа осуществляют домкратом или тарированным грузом.
Домкраты должны быть предварительно оттарированы.
Нагрузку измеряют с погрешностью не более 5% ступени давления.
Прогибомеры для измерения осадки штампа должны быть закреплены на реперной системе. Штамп должен быть соединен с прогибомером нитью из стальной проволоки диаметром 0,3-0,5 мм. Измерительная система должна обеспечивать измерение осадок с погрешностью не более 0,1 мм.
Необходимо учитывать деформацию проволоки от температурных воздействий и вводить поправку в показания прогибомеров. Поправку определяют по показаниям контрольного прогибомера по 5.3.7. Осадку штампа следует определять как среднеарифметическое значение показаний трех прогибомеров, фиксирующих осадку штампа в трех точках, расположенных под углом 120° от оси штампа в горизонтальной плоскости.
Для измерения осадки штампа допускается применять другие приборы, обеспечивающие измерение осадок с погрешностью не более 0,1 мм.
При и спытании грунтов в скважинах и измерении осадок штампа по перемещениям верха колонны труб, служащих для передачи нагрузки на штамп, учитывают деформацию сжатия труб от нагрузки и предусматривают мероприятия, исключающие их продольный изгиб.
При испытаниях в котлованах, шурфах и дудках штамп с плоской подошвой устанавливают на дно выработки. Для достижения плотного контакта подошвы штампа с грунтом необходимо провести не менее двух поворотов штампа вокруг его вертикальной оси, меняя направление поворота. После установки штампа проверяют горизонтальность его положения.
В глинистых грунтах с I L > 0,75 штамп следует устанавливать в выемку, устраиваемую на дне выработки. Глубина выемки должна быть 40-60 см, поперечный размер выемки не должен превышать диаметр штампа более чем на 10 см.
Стенки выемки при необходимости следует закрепить.
При испытаниях штампами площадью 5000 см2 просадочных грунтов с замачиванием в шурфах и котлованах толщина подушки должна составлять 2-3 см для обеспечения дренирования воды в грунт. Подушку следует укладывать по всей площади установки штампа и вокруг него на расстоянии не менее 10 см.
При испытании в скважинах штампом типа III площадью 600 см2 установку штампа проводят после зачистки забоя скважины специальным буровым наконечником-зачистителем в несколько приемов с его извлечением на поверхность после каждой зачистки.
Штамп, прикрепленный к колонне труб диаметром 219 мм, имеющей направляющие хомуты, опускают в скважину и добиваются плотного контакта штампа с грунтом не менее чем двумя поворотами колонны труб вокруг оси. Штамп должен быть установлен ниже обсадной трубы на глубину 2-3 см.
В процессе завинчивания винтового штампа необходимо обеспечить синхронность его вращения с погружением. Глубина погружения за один оборот должна соответствовать шагу винтовой лопасти.
После установки штампа монтируют устройство для нагружения штампа, анкерное устройство и измерительную систему.
Контрольный прогибомер для учета влияния температуры на изменение деформации устанавливают на реперной системе. Его нить закрепляют к неподвижному реперу. Длина нити должна быть равна длине нити прогибомера, измеряющего осадку штампа.
После монтажа всех устройств и измерительной системы записывают начальные показания приборов.
Нагрузку на штамп следует увеличивать ступенями давлений.
Ступени давления и время условной стабилизации деформации при штамповых испытаниях зависит от типа грунта и регламентируется ГОСТ 20276.1-2020.
Общее число ступеней давления после достижения давления, соответствующего вертикальному эффективному напряжению от собственного веса грунта на отметке испытания, должно быть не менее четырех.
В первую ступень давления следует включить вес деталей установки, влияющих на нагрузку штампа.
При применении штампа типа II кольцевая пригрузка должна соответствовать напряжению на отметке испытания.
Время выдержки каждой последующей ступени давления должно быть не менее времени выдержки предыдущей.
Каждую ступень давления выдерживают до условной стабилизации деформации грунта (осадки штампа).
За критерий условной стабилизации деформации принимают скорость осадки штампа, не превышающую 0,1 мм за время t, регламентируемое ГОСТ.
Отсчеты по прогибомерам на каждой ступени нагружения проводят:
— при испытании крупнообломочных грунтов и песков через каждые 10 мин в течение первого получаса, 15 мин в течение второго получаса и далее через 30 мин до условной стабилизации деформации грунта;
— при испытании глинистых грунтов через каждые 15 мин в течение первого часа, 30 мин в течение второго часа, далее через 1 ч до условной стабилизации деформации грунта.
По специальному заданию для определения модуля деформации по ветви повторного нагружения может быть проведена разгрузка образца грунта, а затем повторное нагружение. Последняя ступень разгрузки и начало повторного нагружения определяются заданием. При полной разгрузке последняя ступень должна соответствовать давлению от штампа и смонтированного на нем оборудования. Повторное нагружение проводят в последовательности, аналогичной последовательности первого нагружения. Число ступеней при разгрузке допускается уменьшить.
Штамповые испытания. Результаты.
По данным испытаний строят график зависимости осадки штампа от давления
За начальное значение p 0 и s 0 принимают давление, равное напряжению от вышележащего грунта и соответствующую осадку;
Модуль деформации грунта
Модуль деформации грунта E, МПа, вычисляют по формуле:
Испытания штампом просадочных грунтов
Замачивание просадочных грунтов при испытаниях в котлованах и дудках следует проводить до коэффициента водонасыщения Sr >= 0,8 на глубину не менее двух диаметров штампа ниже его подошвы.
Для контроля влажности грунтов допускается применять радиоизотопный метод.
Испытания просадочных грунтов с замачиванием следует проводить по схеме «двух кривых» или «одной кривой».
Схему испытаний выбирают в зависимости от комплекса характеристик, необходимых для проектирования.
Давление p 3 должно быть установлено с учетом предполагаемого фактического давления на грунт в основании фундамента, равного сумме давлений от нагрузки фундамента и собственного веса грунта в насыщенном водой состоянии на отметке испытания.
За критерий условной стабилизации просадки грунта следует принимать скорость осадки штампа, не превышающую 0,1 мм за два часа.
Испытания по схеме «двух кривых» следует проводить на одной глубине в двух шурфах, расположенных на расстоянии 5-6 м.
Замачивание просадочных грунтов в основании штампа в котлованах, шурфах и дудках следует проводить рассредоточенной струей во избежание размыва грунта, поддерживая уровень воды на 5-10 см выше поверхности песчаной подушки и измеряя расход воды.
По результатам испытаний просадочных грунтов определяют:
Испытания штампами в скважинах
Испытания в скважинах проводят штампами III, IIIa, IV типа.
III типом штампа (круглый плоский штамп 600 см2) проводят испытания в забое скважины на уровне подземных вод и выше.
IIIa тип (круглый плоский штамп 600 см2 с зачистным устройством) применяется для испытания глинистых грунтов ниже забоя скважины, ниже уровня подземных вод.
Также в скважинах ниже забоя скважины выше и на уровне подземных вод без обсадки проводят испытания винтовым штампом. Ниже уровня подземных вод проводятся испытания винтовым штампом с обсадкой.
При бурении скважин для испытания грунта ниже уровня подземных вод не допускается понижение уровня подземных вод в скважине
Промежуток времени между окончанием бурения опытной скважины и началом испытания грунта выше уровня подземных вод не должен превышать 2 ч, ниже уровня подземных вод 0,5 ч. Исключение составляют испытания грунта штампами, при которых за указанное время необходимо только установить штамп на забой выработки.
Испытания винтовым штампом
Испытания винтовым штампом площадью 600 см2 (IV тип) проводят в скважинах ниже забоя с обсадкой, если уровень грунтовых вод выше, либо без обсадки, если уровень грунтовых вод ниже.
Также испытания винтовым штампом проводятся в массиве грунта без бурения скважины на глубине до 10 м.
«Штамповые испытания» (скачать в PDF формате)
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Москве
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Санкт-Петербурге
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Челябинске
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Екатеринбурге
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Перми
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Уфе
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Казани
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Самаре
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Нижнем Новгороде
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Волгограде
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Астрахани
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Воронеж
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Сургуте
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Нижневартовске
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Омске
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Норильске
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Тюмени
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Новокузнецке
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Архангельске
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Северодвинске
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Воркуте
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Петрозаводске
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Сыктывкаре
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Комсомольск-на-Амуре
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Ханты-Мансийске
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) во Владивостоке
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Хабаровске
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Мурманске
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Когалыме
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Лангепасе
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Кстово
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Новом Уренгое
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Нижнекамске
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Нижнем Тагиле
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Ноябрьске
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Надыме
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Салехарде
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Красноярске
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Иркутске
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Якутске
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Благовещенске
Штамповые испытания грунтов (испытания штампом) в Петропавловск-Камчатском
Все права защищены, 2014-2030.
Копирование информации с данного сайта допускается только со ссылкой на http://geokriolab.ru
Предложения, размещенные на данном интернет-сайте, не являются публичной офертой.
Штамповые испытания грунтов
Перед тем как залить фундамент и построить на нем здание, строители проводят проверку деформационных свойств грунта. От того, насколько точно будет измерен этот параметр, зависят показатели прочности будущего сооружения. Оценить его помогают штамповые испытания грунтов, которые проводятся в местах предполагаемой установки фундаментных плит. Несмотря на высокие темпы развития технологий строительства, важность этой проверки не снижается. О методиках, на которых она основана, можете узнать в этой статье или у специалистов строительной лаборатории IRONCON.
Как происходит осадка грунта
Перед тем как перейти к изучению методов исследования грунта, нужно понять, как меняются его физические свойства. Об этом в 1930 г. впервые написал советский грунтовед Николай Герсеванов. Свою работу он посвятил осадке грунта, которая происходит под воздействием жестких фундаментных плит и которую можно смоделировать с помощью стальных круглых или винтовых пластин. Весь процесс он разделил на три стадии:
Другие ученые предполагают, что осадка грунта проходит в два этапа, причем границы между ними размыты. К примеру, советский ученый Николай Цытович писал, что даже множественные локальные сдвиги неспособны нарушить прочность основания. Постоянно растущая научно-исследовательская и практическая база позволяет создавать оборудование, которое фиксирует мельчайшие изменения в структуре грунта.
Суть методики
Испытания грунтов штампами – метод, с помощью которого определяют относительную деформацию просадки глинистых почв, давление просадки, модуль деформации почв минерального, органического и органно-минерального происхождения. Для этого исследуемую толщу земли нагружают по нарастающей. Ориентиром при этом служит ГОСТ 20276-2012. В качестве груза используют стальной диск круглой или винтовой формы, который оказывает равномерное воздействие на поверхность. Поэтому при его выборе учитывают ее прочность и плотность. Если в эксперименте участвует винтовой штамп или если он проводится в скважинах, дополнительно учитывают характеристики вертикальной трубы, в том числе устойчивость и жесткость.
Нагрузка на стальные диски растет по шагам, равным по величине. Ее увеличивают только тогда, когда достигнут критерий условной стабилизации. Так ГОСТ обозначает величину осадки, произошедшей за определенный промежуток времени. Она зависит от свойств грунта.
При переходе на следующий шаг с приборов считывают изменения параметров нагрузки и осадки, которые затем переносят в журнал полевых работы. Эти данные служат основой при построении графика, отражающего зависимости осадки от давления, и расчете величины модуля деформации по выведенной формуле.
Особенности методики
Штамповые испытания грунтов – геологическое исследование, с помощью которого получают максимально точные данные о состоянии грунтовых пород. Точность полученных результатов зависит от:
Кроме того, большое внимание здесь уделяется выбору геологического оборудования, при котором учитывают высоту стояния грунтовых вод. Если эксперимент будут проводить выше уровня, в опытах задействуют шурфы, если ниже – скважины.
Если зона взаимодействия проложена на однородном слое грунта, исследования ведутся на одной глубине. Если она представлена несколькими несущими слоями, в опытах участвует каждый из них. То же самое касается неоднородных оснований с разными типами грунтов. В СНиП 2.02.01-83 указано, что в данном случае нужно проводить не менее трех опытов.
Перед началом эксперимента определяют точки, в которых они будут поставлены. Расстояние между ними должно быть в два раза больше диаметра штампа, но не меньше 60 см. В грунтовых породах, представленных тонкими слоями, сложно исследовать каждый из них. В этом случае геологи используют средний показатель модуля упругости.
Оборудование для эксперимента
Для проведения штамповых испытаний грунта в первую очередь берут штампы. Они представляют собой жесткие и круглые диски с плоской подошвой или винтовой формы. Площадь подошвы составляет от 600 до 5000 кв. см. Для исследования глинистых и песчаных почв геологий рекомендуют брать диски диаметром 56,4 см. Если проверке подвергаются крупнообломочные, глинистые и песчаные почвы средней плотности, пригодятся диски диаметром 79,8 см.
Помимо штампов, геологи используют:
Во время исследования с помощью собранной конструкции штамп нагружают так, чтобы давление составляло от 0,01 до 0,1 МПА. При этом на каждом уровне нагрузка центрированная и постоянная. Общее количество уровней должно быть не более 4. Время воздействия на каждый из них должно быть одинаковым. При этом учитывают условную стабилизацию деформации грунтовой породы. В ГОСТ указано, что она составляет не более 0,1 мм за установленный отрезок времени.
Приборы для измерения степени осадки
Степень осадки при штамповых испытаниях грунтов измеряют с помощью устройств ПМ-3, 6ПАО-ЛИСИ и другого геологического оборудования. Помимо этого, используют не менее двух прогибомеров с датчиками, закрепленными на двух концах штампа симметрично друг другу. Для установки прогибомеров используют реперные устройства, в комплектацию которых входят сваи и перекладины. Для определения степени осадки используют среднее арифметическое показаний, снятых с обоих датчиков. Соответственно, чем больше датчиков установлено на диск, тем точнее результаты.
Согласно ГОСТ 12374-44, при измерении осадки прогибомерами точность измерений составляет 0,1 мм. Однако в некоторых опытах требуются еще более чувствительные приборы. В их число входят индикаторы часового типа ИС и ИП. Их используют при исследовании особо плотных грунтовых пород или при оценке грунта перед строительством сооружений необычной архитектуры. Точность измерений этими приборами составляет 0,01 мм.
Выбор приборов с высокой чувствительностью – обязательный этап исследовательских работ. Если проигнорировать его, может оказаться, что геологическая аппаратура не подходит для работы на данном виде грунта. Оборудование, используемое геологами, отличается нестабильностью и склонностью к частым поломкам. Если осадка составляет более 10 мм, им требуется сразу несколько устройств. Это нужно учитывать при составлении программы опытов.
Помимо штампов и измерительных приборов, для проведения штамповых испытаний грунта требуется установка, которая будет оказывать нужную нагрузку. В зависимости от габаритов и конфигурации, она воздействует на диск разными способами. Для этого используют:
Если давление оказывают гидравлические или пневматические домкраты, установку дополняют винтовыми анкерными сваями, которые выполняют функцию упора. Сверху монтируют механизмы, которые удерживают установку. При необходимости упором выступает грузовая платформа или стенки шурфа.
Техника безопасности во время исследований
Если объектом исследовательских работ служат горные или буровые выработки, перед началом штамповых испытаний грунтов их чистят с помощью специальных установок. Если это не помогает выровнять дно, его засыпают 5-сантиметровым слоем песка (для глинистых оснований толщина должна быть не более 2 см).
Чтобы стальной диск крепко сцепился с грунтом, его прокручивают несколько раз на 360 градусов по часовой и против часовой стрелки. После его установки приступают к установке реперных устройств, прогибомеров, нагружающей части и другого геологического оборудования.
Нагрузку увеличивают ровно до тех пор, пока давление не дойдет до предельной отметки. Предельным считается давление, при котором на грунте образуются трещины и валики выпирания. При появлении этих дефектов испытание прекращают.