Испытания грунтов сваями по методу ударно-волновой теории
В 2013 году в России вступил в действие ГОСТ 5686-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями». В разделе 8.4 появился новый вид испытаний — контрольное испытание сваи на вдавливающую нагрузку методом, использующим принципы волновой теории удара.
Согласно ГОСТ, данный метод испытаний предназначается для оценки сопротивления буровых, набивных и забивных вертикально расположенных свай на вдавливающую нагрузку. Для приложения ударной нагрузки к свае может применяться стандартный сваебойный или специально изготовленный подвесной молот.
Что же это за новый метод испытаний? Ведь аналогичные методы испытаний давно известны и за рубежом и в России.
Голландцы впервые обсудили измерения высокой деформации в докладе TNO №341, опубликованном в 1956 году, в котором описывались измерения напряженной волны во время забивки трех свай для причала № 1 В проекте Роттердамской гавани (Verduin, 1956).
В 1972 году была создана компания Pile Dynamics, Inc, которая также представила на рынок оборудование для проведения испытаний подобного вида – Pile Driving Analyzer® (PDA) и методику обработки полученных сигналов – программное обеспечение, известное как CAPWAP®.
Эта методика проведения испытаний свай подробно описана в документах разных стран:
- В странах Северной Америки применяются испытания свай по стандарту ASTM D4945. «Standard Test Method for High-Strain Dynamic Testing of Deep Foundations».
- В Бразилии и странах Южной Америки применяются испытания свай по стандарту NBR 13208 Brazilian Standards Dynamic Testing Piles — Method Of Test.
- В России с 2001 года, ведущими строительными институтами г.Москвы: НИИОСП им. Н.М. Герсеванова и ОАО «ЦНИИС» (Институт транспортного строительства) были выданы методические рекомендации по проведению полевых испытаний свай методом «ЭЛДИ».
Все эти методы испытаний основаны на теории распространения упругой волны в одноосном стержне.
Итак, приведённые ниже формулировки:
Всё это один и тот же вид испытаний свай.
В России этот метод чаще называют как «испытания свай ударной нагрузкой» или «метод ударно-волновой теории» (далее по тексту «метод УдВлТ»), чтобы не путать его с динамическими испытаниями свай при забивке или по «отказу» согласно ГОСТ 5686-2012, раздел 7.
Данный вид испытаний не требует высоких затрат, считается эффективной и надёжной альтернативой методу испытаний грунтов сваями статической вдавливающей нагрузкой и имеет ряд преимуществ перед ним, а именно:
— для проведения испытаний не требуется наличие анкерных свай и монтажа конструкций для восприятия реактивных нагрузок;
— испытания можно проводить на сваях любого типа вне зависимости от способа их изготовления или погружения: забивные; буровые; деревянные, металлические; железобетонные;
— за один день можно провести испытания до восьми свай, в зависимости от типа свай их месторасположения и характеристик строительной площадки.
Испытания методом УВТ являются надежным средством проверки всех типов глубоких фундаментов, как для строительных, так и для инспектирующих их организаций. Кроме этого, данный метод незаменим в тех случаях, когда проведение статических испытаний не является возможным, например, для подводных фундаментов мостов, нефтяных платформ и береговых площадок.
Испытание свай методом УВТ позволяют определить (измерить):
- несущую способность сваи по боковой поверхности и по подошве;
- характеристику трения боковой поверхности сваи о грунт;
- целостность сваи;
- эффективность молота используемого при забивке сваи;
- напряжение, возникающее в свае в процессе забивки
- смоделировать график «нагрузка-осадка» верха сваи, аналогичный испытаниям статической вдавливающей нагрузкой по ГОСТ 5686-94.
При написании статьи использованы материалы с сайта https://www.pile.com, http://allnamics.eu
Для проведения испытаний свай методом УдВлТ, наша компания использует современное оборудование компании PDI.
В методе используется следующая аппаратура и программное обеспечение:
- Анализатор забивки свай — Pile Driving Analyzer® (PDA) System производства Pile Dynamics, Inc, (Cleveland, Ohio, USA), (см. фото 1);
- Датчики тензометры (Strain Transducers) предназначены для снятия показаний напряжений в момент приложения ударной нагрузки. Фото 2, 3.
- Датчики акселерометры (Accelerometer) предназначены для измерения виброускорений, возникающих при прохождении прямой и обратной волны. Фото 2, 3.
- Программный комплекс Pile Driving Analyzer® System PDA Software Suite. Комплекс предназначен для калибровки оборудования, снятия показаний с датчиков во время проведения испытаний.
- Программный комплекс CAPWAP® (Case Pile Wave Analysis Program), предназначенный для моделирования профиля сваи, разбивки грунтового массива на сегменты и последующей обработки сигналов в программе CAPWAP (см. фото 4).
