Технологический регламент проведения полевых испытаний несущей способности свай методом ЭЛДИ

1

Технологический регламент проведения полевых испытаний несущей способности свай методом ЭЛДИ

РЕФЕРАТ

Работа содержит 13 стр. м/п текста, 2 таблицы, 10 рисунков, 17 стр. приложений Общий объем работы - 39 стр.

Ключевые слова регламент технологический, фундамент свайный; свая призматическая забивная, цилиндрическая буронабивная и с уширенной пятой, свая-оболочка, винтовая, способность несущая сваи по грунту, материалу, метод испытания свай стандартный, ЭЛДИ, испытание сваи полевое, контрольное, испытание грунта сваями, нагружение сваи статическое, динамическое (ударное), устройство нагружающее, прибор измерительный механический, электронный, аппаратура регистрирующая, осадка сваи в грунте, график "осадка - нагрузка", теория волновая, программа обрабатывающая к ЭВМ, расчет методом конечного элемента (МКЭ).

Представлен Технологический регламент проведения полевых испытаний несущей способности свай по грунту и материалу методом ЭДДИ, включая подготовку конструкций, использование оборудования, измерительной, регистрирующей и обрабатывающей аппаратуры, подачу испытательной нагрузки, получение и обработку испытательной информации, представление и сдачу-приемку результатов испытаний, а также технику безопасности и контроль качества работ в процессе их производства.

Метод ЭЛДИ основан на теории распространения ударной волны в одноосном стержне, находящемся в квазиупругой среде, сложенной реальными грунтовыми напластованиями, прорезаемыми испытываемой сваей. Волна инициируется приложением к голове сваи соответствующей ударной нагрузки. Взаимодействие сваи с грунтом аппроксимируется расчетными моделями, содержащими пружины, демпферы, добавочные массы. Сигналы, поступающие от измерительных приборов в процессе нагружения сваи, обрабатываются и представляются на ЭВМ в виде искомой информации о несущей способности сваи с помощью эксклюзивной программы ELDI WAVE SIGNAL MATCH. Получаемые результаты коррелируются единичными испытаниями контрольных свай статическими вдавливающими нагрузками (статическими испытаниями), технологически адекватными испытаниям по ГОСТ 5686.

Выполняемые таким образом испытания свай кроме стандартной информации об их интегральной несущей способности по грунту позволяют получать сведения относительно составляющей несущей способности по боковым поверхностям и поведения свай в грунтовом массиве под расчетными нагрузками. Испытания проводятся без нанесения ущерба работоспособности и прочности свай, могут быть распространены на конструкции большой несущей способности, что невозможно при использовании существующих нормативных методов.

Метод ЭДДИ испытания свай прошел практическую апробацию и получил одобрение ОАО ЦНИИС и НИИОСП им. Герсеванова. Показателем надежности метода является высокая сходимость его результатов с результатами статических испытаний свай по ГОСТ 5686.

По итогам опытного применения метода ЭЛДИ на испытаниях буронабивных свай с диаметрами до 1500 мм комплексные расчеты несущей способности свай на стадиях проектноизыскательских работ рекомендуется выполнять на ЭВМ методом конечных элементов (МКЭ) с использованием программы COSMOS/M в версии 2 50, 1999 г.

Представляемый Технологический регламент предназначен для использования при выполнении полевых испытаний свай всех видов независимо от их материала, способа погружения или устройства в грунте, проводимых в комплексе проектно-изыскательских работ и контрольных испытаний при строительстве объектов транспортного, гидротехнического и промышленногражданского назначения.

Главный инженер ООО "ЭЛГАД"    Новак В.В.

г. Москва, РФ 03.02.2001 г.

10

3.9.3.    Высота сбрасывания (падения) молота должна находиться в пределах 8-10 % от длины погруженной части сваи;

3.9.4.    Вес молота должен составлять 0,5-1,0 % от проектируемой (расчетной) несущей способности сваи на сжатие по грунту.

3.10. При удовлетворении условий по п.п. 3.7 и 3.9 в качестве нагружающих устройств для выполнения динамических испытаний по методу ЭЛДИ могут также применяться другие установки, в том числе стандартные сваебойные средства по ГОСТ 5686.

4. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И РЕГИСТРИРУЮЩАЯ АППАРАТУРА

4.1. Измерительные приборы и регистрирующая аппаратура в методе ЭЛДИ обеспечивают получение и передачу на обработку в ПЭВМ информации (сигналов) о загружении свай, их состоянии и поведении в грунтовом массиве в процессе испытаний, включая данные о величинах подаваемых нагрузок, перемещениях конструкций и распределении напряжений в них, распространении ударной волны и т.п.

4.2. Типовое (обычное) использование и размещение измерительных приборов в зависимости от вида выполняемых испытаний свай показано в табл. 1.

Типовое использование измерительных приборов в методе ЭЛДИ

Таблица 1

№М Наименование Назначение Размещение Кол-во пп измерительного ппибопа измерительного прибора измерит, прибора гит. Статические испытания 1. Манометр образцовый Контрош нагружения Насосная станция 1 2. Прогибомер ПМ-3 Верт. перемещение (осадка) сваи Реперная система Ц2 3. Индикатор- дефлектометр То же и горизонтальное Оголовок сваи U4 4. Тензодатчик VW Strain Gauge Нормальные напряжения в свае Армокаркас по Рис. 6 2x7 5. Термограф-автомат КСП-4 Температура воздуха °С Стройплощадка 1 Динамические испытании 6. Акселерометр Скорость ударной волны Бок. поверхность сваи* 2 7. Тензодатчик VW Strain Gauge Нормальные напряжения в свае Тоже 2x2 8. Нивелир в комплекте с рейкой Осадка сваи На расст.3-5 м от сваи 1 9. Термограф-автомат КСП-4 Температура воздуха °С Тоже 1

Примечания. 1. Поз. 5.9 допускается заменять на ртутные термометры со шкалой измерений от -50 до +50°С; 2. Поз. 6 и 7 монтируются в едином блоке с размещением (*) от верха сваи на расстоянии 2-3 наибольшего размера ее поперечного сечения (диамегра), но не менее 1,5м.

4.3. Измерительные приборы по п. 4.2 должны быть предварительно тарированы. Перед использованием приборов на испытаниях следует произвести их внеочередную поверку. Класс точности - наибольшие погрешности измерительных приборов должны соответствовать данным табл. 2.

Таблица 2

Класс точности и наибольшие погрешности измерительных приборов

ММ пп	Наименование измерительного прибора по п. 4.2	Показатель точности - погрешности измерительного пртбора	Нормируемая величина
г	Манометр образцовый	Класс точности	0,6 %
2.	Прогибомер ПМ-3	Цена деления	0,10мм
3.	Индикатор-дефлектометр	Точность отсчета	0,01мм
4.	Тензодатчик VW Strain Gauge	Наибольшая погрешность измерения	0,5
5.	Термотраф-автомат КСП-4	Наибольшая погрешность измерения	0,5 %
6.	Акселерометр	Диапазон линейной регистрации сигнала	1000-7500 Гц
7.	Нивелир (в комплекте с рейкой)	Наибольшая погрешность измерения	0,5 мм

12

4.4.    Измерительные приборы, используемые для испытаний свай, должны быть защищены от непосредственного воздействия солнечных лучей (инсоляции), сильного ветра, песчаной пыли и атмосферных осадков.

4.5.    При использовании прогибомеров следует применять стальную проволоку диаметром 0,3 мм, которая перед началом измерений должна быть подвергнута предварительному растяжению в течение двух дней грузом в 4 кгс. При производстве испытаний величина груза на проволоке должна составлять 1,0-1,5 кгс.

4.6.    Реперная система для установки прогибомеров, места размещения нивелиров должны быть изолированы от случайных толчков в процессе работы, а их конструкции -исключать возможность температурных и иных деформаций, в том числе вследствие консолидации и внутреннего сдвига грунтов.

4.7.    Регистрирующая аппаратура в методе ЭЛДИ включает аналого-цифровой преобразователь (АЦП) сигналов и специализированный компьютер с программным обеспечением CASE, Impedance и WAVE DLT Signal или CAPWAPE (см. Рис. 1).

4.8.    Регистрирующая аппаратура по п. 4.7 задействована в системе FPDS-6. После получения сигналов от измерительных приборов система FPDS-6 обрабатывает их и передает на ПЭВМ для компьютерного - анализа и представления в виде результатов испытаний со следующими параметрами в цифровом и графическом отображениях:

4.8.1.    Статическое и динамическое сопротивление сваи с элементами зависимости (графиком) "нагрузка- осадка" по ступеням нагружения и во времени;

4.8.2.    Наибольшее сжатие-растяжение сваи;

4.8.3.    Несущая способность сваи на сжатие по грунту с распределением по острию (подошве) и боковой поверхности;

4.8.4.    Передаваемая эффективная энергия и соосность удара;

4.8.5.    Скорость распространения ударной волны.

4.9.    Результаты испытаний по п. 4.8 выводятся на монитор ПЭВМ, а также сохраняются в

памяти компьютера для последующей распечатки.

4.10.    Регистрирующая аппаратура по п. 4.7 должна устанавливаться на расстоянии не менее 20м от испытываемой сваи и от источников возможного высоко- и низкочастотного излучения.

4.11.    Применяемые в методе ЭЛДИ электронные измерительные приборы и регистрирующая аппаратура могут эксплуатироваться при температурах наружного воздуха в диапазоне от -20 до +65 °С и его влажности от 5 до 95 %.

5. ПРОВЕДЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ СВАЙ

5.1.    Проведение статических испытаний свай методом ЭДДИ предусматривает последовательное выполнение следующих операций:

5.1.1.    Установка (монтаж) тензодатчиков VW Strain Gauge на арматурном каркасе испытываемой сваи с расположением по схеме Рис. 6. Датчики должны быть приварены точечной сваркой к продольным стержням каркаса на предварительно зачищенные площадки, снабжены защитными экранами (изоляцией) и рассекателями бетона. Электрические выводы датчиков помещаются в металлические трубки и выводятся на поверхность к регистрирующей аппаратуре по п. 4.7;

5.1.2.    Изготовление (погружение) испытываемой сваи по заданной технологии;

13

5.1.3.    Размещение и закрепление на голове испытываемой сваи индикаторов-дефлектометров, коммутирование и присоединение индикаторов к регистрирующей аппаратуре;

5.1.4.    Монтаж и раскрепление анкерующей системы, нагружающего устройства (установки) по р. 3 на испытываемой свае, включая гидравлические домкраты, присоединение домкратов к насосной станции с подключением манометра по п. 4.2;

5.1.5.    Оборудование испытательной площадки реперной установкой с прогибомерами ПМ-3, установка на площадке термографа-автомата КСП-4 (термометра) по п.п. 4.2 и 4.6;

5.1.6.    Пробное включение измерительной системы с проверкой ее работоспособности по всей цепи получения и обработки испытательной информации;

5.1.7.    Подача испытательной нагрузки на голову сваи, снятие и обработка испытательной информации, представление результатов испытаний.

5.2.    Испытание статической вдавливающей нагрузкой (статические испытания) забивных свай следует начинать после их "отдыха" согласно ГОСТ 5686.

Для свай, погруженных другими способами, начало испытаний устанавливается соответствующей Программой, но не ранее чем через 1 сутки после их погружения.

Бетонные и железобетонные сваи, в том числе буронабивные, могут испытываться после достижения бетоном свай не менее 80 % проектной прочности по результатам испытаний контрольных кубов или с применением неразрушающих методов по действующим нормативным документам.

5.3.    Сваи с разрушенной головой, предназначенные для статического испытания, должны быть на участке разрушения обрублены, а торцевая поверхность обрубленного ствола сваи выровнена надбетонкой высокопрочного материала с образованием плоскости, имеющей отклонение от проектного положения не более 1/100 и единичные (2-3) сколы бетона размером не более 2 см.

5.4.    Загружение испытываемой сваи следует производить равномерно, без ударов, ступенями нагрузки, величина которых определяется Программой испытаний, но не более 1/10 предполагаемой ее несущей способности.

5.5.    При заглублении нижних концов свай в крупнообломочные грунты, гравелистые и плотные пески, а также в глинистые грунты твердой консистенции допускается при испытании первые 3 ступени нагрузки принимать равными 1/5 предполагаемой несущей способности сваи.

5.6.    На каждой ступени загружения сваи снимают отсчеты (испытательную информацию) по всем приборам с интервалами 15-30 мин до затухания перемещения (осадки) сваи, именуемого ее условной стабилизацией.

5.7.    За условную стабилизацию сваи принимается скорость ее перемещения в грунте согласно ГОСТ 5686:

5.7.1.    Не более 0,1 мм за последний час наблюдений, если под нижним концом испытываемой сваи залегают песчаные грунты или глинистые грунты от твердой до тугопластичной консистенции;

5.7.2.    Не более 0,1 мм за последние 2 часа наблюдений, если под нижним концом сваи залегают глинистые грунты от мягкопластичной до текучей консистенции.

5.8.    При испытании свай фундаментов мостов осадку сваи на данной ступени загружения считают стабилизированной, если она составляет:

5.8.1. Не более 0,1 мм за последние 30 мин наблюдений при опирании сваи на крупнообломочные и песчаные грунты, а также в случае глинистых грунтов твердой консистенции;

14

5.8.2. Не более ОД мм за последний час наблюдений при опирании сваи на глинистые грунты полутвердой и тугопластичной консистенции.

5.9.    При отсутствии условной стабилизации в течение суток испытания прекращают вне зависимости от величины осадки сваи.

5.10.    Наибольшая нагрузка, передаваемая на сваю при выполнении статических испытаний, не должна превышать ее полуторной расчетной величины, определенной проектом сооружения.

5.11.    Разгрузку испытываемых свай производят после достижения наибольшей нагрузки по п. 5.10 ступенями, равными удвоенным величинам ступеней загружения.

Наблюдения за перемещением (осадкой) сваи необходимо вести на каждой ступени разгрузки в течение 15 мин. После полной разгрузки (до нуля) наблюдения за перемещением сваи следует вести в течение 30 мин - при песчаных грунтах, залегающих под нижним концом сваи, и в течение 1 час - в случае глинистых грунтов.

5.12.    В процессе статических испытаний свай следует вести "Журнал полевого испытания сваи статической вдавливающей нагрузкой" по ГОСТ 5686.

Результаты испытаний оформляются в виде таблиц параметров свай по п. 2.1, диаграмм и графиков зависимостей осадок (перемещений) от нагрузок S=f(P), изменения осадок во времени по ступеням нагружения S =f(t), сопротивления свай по боковым поверхностям /?*,• на заданных глубинах заложения hi в зависимости от величин приложенных нагрузок /?*,• = f(P,hj) (Рис. 7, 8).

6. ПРОВЕДЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ СВАЙ

6.1.    Динамические испытания свай в методе ЭДДИ выполняются в предварительно отрытых котлованах с обнажением боковых поверхностей испытываемых свай на глубину от поверхности грунта (уровня приложения нагрузки), равную 2,5+3 величинам d их наибольшего размера поперечного сечения (диаметра), но не менее 1,2 м.

6.2.    Бетонные и железобетонные сваи, в том числе буронабивные, предназначенные для динамических испытаний, не должны иметь продольных и поперечных трещин с раскрытием более 0,2 мм, а также сколов в головах, уменьшающих их поперечные сечения более чем на 15 %.

Прочность бетона свай к моменту их испытаний должна составлять не менее 80 % проектной прочности по результатам испытаний контрольных кубов или с применением неразрушающих методов по действующим нормативным документам.

6.3.    Проведение динамических испытаний предусматривает последовательное выполнение

следующих операций:

6.3.1.    Обработка и усиление оголовка испытываемой сваи путем его зачистки и укладки на нем слоя фибросталебетона толщиной до 80 см с прочностью на сжатие к моменту подачи на сваю ударной испытательной нагрузки не менее 40 МПа. Как правило, укладка материала усиления оголовка производится внутри стальной обечайки, надеваемой на голову сваи. Поверхность оголовка после усиления должна быть строго горизонтальной и ровной, пригодной для размещения на ней опорной плиты (наковальни) по п. 3.8;

6.3.2.    Откопка котлована по п. 6.1 с размещением на боковой поверхности испытываемой сваи на расстоянии не менее 0,5d от нижнего обреза обечайки и не менее 2d от    верха оголовка сваи 2-х диаметрально расположенных измерительных блоков, состоящих    из

приборов 6 и 7 по п. 4.2. Предварительно на боковой поверхности сваи должны быть    уст

роены (зачищены) соответствующие опорные площадки. Измерительные блоки крепятся на

16

теле сваи с помощью забуриваемых болтов, коммутируются и присоединяются к регистрирующей аппаратуре.

6.3.3.    Монтаж нагружающего устройства по п. 3.8, включая установку на голову (оголовник) сваи наковальни и молота на направляющей штанге с введением между молотом и наковальней демпфирующей прокладки из упругого материала. Наковальня крепится к оголовку сваи анкерными болтами;

6.3.4.    Оборудование на строительной площадке места для размещения нивелира, установка в зоне проведения испытаний термографа-автомата КСП-4 или ртутного термометра по п.п. 4.2 и 4.6;

6.3.5.    Пробное включение измерительной системы с проверкой ее работоспособности по всей цепи получения (съема) и обработки испытательной информации, проведение первого нивелирования положения сваи;

6.3.6.    Подача ударной испытательной нагрузки по п. 3.9 на голову сваи, снятие и обработка испытательной информации, представление результатов испытаний.

6.4.    Нивелир по и. 6.3.4 должен находиться в зоне свободного доступа, обеспечивать ясную видимость испытываемой сваи.

6.5.    Подача ударной испытательной нагрузки на голову сваи по и. 6.3.6 (проведение динамического испытания) производится в несколько циклов, каждый из которых включает:

6.5.1.    Подъем молота на заранее определенную расчетом высоту;

6.5.2.    Сброс молота по направляющей штанге, передача энергии удара молота на сваю;

6.5.3.    Регистрация величины осадки сваи по нивелиру и сигналов, полученных от измерительных блоков по и. 4.2;

6.5.4.    Компьютерная обработка полученной информации, принятие оперативного решения о высоте подъема молота в очередном цикле.

6.6.    В ходе динамического испытания высота подъема молота должна увеличиваться от цикла к циклу. Критерием завершения циклов подачи нагрузки и испытания в целом является получение качественных, четких сигналов от измерительных блоков по п. 4.2 при просадке сваи до 2-3 мм.

6.7. В процессе динамических испытаний свай следует вести "Журнал полевого испытания сваи динамической нагрузкой" по аналогии с соответствующим "Журналом" ГОСТ 5686.

Результаты испытаний оформляются в виде таблиц параметров свай по 2.1, диаграмм и графиков, аналогичных получаемым при статических испытаниях по и. 5.12 при соответствующей расчетной экстраполяции осадок, а также зависимостей скорости перемещения свай от величины энергии удара (силы), прикладываемой к конструкциям (Рис. 9).

7. ОБРАБОТКА И ПРЕДСТАВЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ

7.1.    Результаты испытаний свай по п.п. 5.12 и 6.7 являются стандартными распечатками комплекса FPDS-6, получаемыми в ходе обработки сигналов измерительной системы с помощью инверсионной многостадийной программы ELDI WAVE SIGNAL MATCH при учете корреляций и моделирования по п.п. 2.4 и 2.7 на базе решения исходного дифференциального уравнения по

п. 2.8.

7.2.    Несущие способности свай по грунту, входящие в комплекс параметров по и. 2.1, вычисляются программой ELDI WAVE SIGNAL MATCH путем обработки графиков "осадка - нагрузка" S=f(P) с использованием методов "шести мм", "касательных" и Дэвиссона (Рис. 10):

19

7.2.1.    По методу "шести мм" несущая способность сваи определяется абсциссой точки пересечения горизонтальной прямой, находящейся на уровне 6 мм от начала графика "осадка- нагрузка", с этим графиком;

7.2.2.    По методу "касательных" несущая способность сваи определяется абсциссой точки пересечения касательных, проведенных к началу и наибольшему наполнению графика "осадка-нагрузка";

7.2.3.    По методу Дэвиссона несущая способность сваи определяется абсциссой точки пересечения прямой, параллельной линии упругой осадки сваи и расположенной в 10 мм от начала графика "осадка- нагрузка", с этим графиком.

7.3.    За истинную (реальную) несущую способность сваи по грунту в методе ЭЛДИ принимается наибольшее значение, рассчитанное по программе ELDI WAVE SIGNAL MATCH по п. 7.2.

7.4.    Расчет несущей способности свай по грунту, проводимый в комплексе проектноизыскательских работ, рекомендуется выполнять методом конечных элементов (МКЭ) с использованием программы к ЭВМ COSMOS/M (USA, версия 2.50, 1999г.), которая позволяет вычислять составляющие по боковым поверхностям свай, или другими методами, обеспечивающими достаточную сходимость расчетных результатов с результатами испытаний по методу ЭЛДИ согласно п. 1.5.

7.5.    Результаты испытаний свай по методу ЭЛДИ должны быть представлены в виде Технических отчетов и Заключений, а также по формам ГОСТ 5686 в соответствии с требованиями Заказчика, Генерального подрядчика и Проектной организации объекта.

8. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ РАБОТ

8.1.    Производство работ по настоящему Технологическому регламенту следует вести с соблюдением требований следующих нормативных документов:

8.1.1.    СНиП Ш-4-93 "Техника безопасности в строительстве";

8.1.2.    СПиП 12-03-99 "Безопасность труда в строительстве Часть 1. Общие требования";

8.1.3.    Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов машин. МПС РФ, Приказ № РБ ЦРБ-278 от 14.01.1994;

8.1.4.    Правила производства земляных и строительных работ в г. Москве. Мосгорисполком, Постановление № 160 от 30.01.1990.

8.2.    К работам, определенным настоящим Технологическим регламентом, допускаются лица, сдавшие техминимум по производству работ и технике безопасности. До начала работ со всеми рабочими и ИТР, привлекаемыми к испытаниям свай, должен быть проведен конкретный инструктаж по порядку выполнения и безопасному ведению работ с записью под расписку в Журнале регистрации инструктажа на рабочем месте.

8.3.    К началу производства работ по испытаниям свай все механизмы, оборудование, стропы и инвентарь должны быть освидетельствованы производителем работ и приняты им по Акту. В процессе производства работ за их состоянием и исправностью следует вести постоянный контроль. Использование кранов, не имеющих ограничителей грузоподъемности, запрещается.

Стальные канаты, такелажные и грузозахватные приспособления (стропы, траверсы и т.п.) должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.3.010.

8.4.    Подключение электрических инструментов и оборудования, включая насосные стан-2

Стр.

1.    ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ......................................................................... 3

2.    ПРИНЦИПЫ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДА ЭДДИ................... 4

3.    НАГРУЖАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА В МЕТОДЕ ЭДДИ................................. 7

4.    ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И РЕГИСТРИРУЮЩАЯ АППАРАТУРА......    10

5.    ПРОВЕДЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ СВАЙ.............................. 12

6.    ПРОВЕДЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ СВАЙ........................... 14

7.    ОБРАБОТКА И ПРЕДСТАВЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ............ 16

8.    ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ РАБОТ..................... 19

9.    ТЕХНИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ И ПРИЕМКА РАБОТ................................... 21

10.    ПРИЛОЖЕНИЯ..................................................................................... 22

1.    Техническое заключение "О результатах анализа теоретических основ и до

стоверности результатов натурных измерений метода ЭДДИ для статических и динамических испытаний буронабивных свай". М., ЦНИИС, 2000...... 23

2.    Заключение "Анализ экспериментально-теоретических основ и практических результатов испытаний свай по методу ЭДДИ". М., НИИОСП, 2000...... 29

3.    Письмо № 5304-ИТА от 04.12.2000 г. ОАО ЦНИИС о применении метода

ЭДДИ испытания свай......................................................................... 35

4.    Методические указания по применению импульсной акустической диаг

ностики (ИНАД) для контроля сплошности и неоднородности буронабивных свай. М., ЦНИИС, 2000.................................................................. 36

20

ции к гидравлическим домкратам для подачи статической нагрузки на сваи, должно выполняться только аттестованным электриком.

8.5.    Гидравлические шланги домкратов для подачи статической нагрузки на сваи должны иметь паспорта об ежемесячной проверке на давления, превышающие рабочие не менее чем на 5 ати. Шланги, в которых обнаружены самые малые повреждения, подлежат немедленной замене

8.6.    Эксплуатацию, перевозку, монтаж-демонтаж и испытания кранов и комплекса оборудования для испытания свай следует выполнять в соответствии с требованиями Инструкций по их использованию под непосредственным руководством аттестованного механика.

Перед началом работы с краном и другой техникой необходимо убедиться в отсутствии линий электропередач, связи и других коммуникаций в зонах работы механизмов.

8.7.    Для выполнения работ по испытаниям свай должна быть установлена опасная зона работы оборудования и механизмов согласно нормам СНиП Ш-4-93, которая снабжается защитными ограждениями и надписями установленного образца. В процессе производства работ следует вести постоянный контроль за исправностью ограждении с записью в соответствующий Журнал производства работ. Нахождение посторонних лиц в зоне испытания свай запрещается.

8.8.    В темное время суток рабочие площадки и места установки измерительных приборов должны иметь освещение достаточной интенсивности.

8.9.    Во время производства работ всем привлекаемым к испытаниям свай рабочим и ИТР надлежит быть в защитных касках и спецодежде. Персонал, занятый на сверлении отверстий в сваях и зачистке площадок на них для установки измерительных приборов, должен пользоваться защитными очками.

8.10.    Котлованы, устраиваемые для проведения динамических испытаний свай, должны иметь устойчивые откосы, снабжаться рабочими площадками, лестницами и сходами для беспрепятственного доступа к местам установки измерительных приборов и работы с ними,

8.11.    Регистрирующая и обрабатывающая аппаратура, а также обслуживающий их персонал должны находиться в закрытых, освещаемых и отапливаемых (в случае необходимости) рабочих помещениях с температурой воздуха не ниже +17°С.

В процессе испытаний свай следует обеспечивать бесперебойное электропитание рабочих помещений и измерительных приборов. Электроэнергия, потребляемая аппаратурой и измерительными приборами, должна быть стабилизирована по току и напряжению.

8.12.    Во время подачи очередной ступени статической испытательной нагрузки персонал должен находиться на расстоянии не менее 3 м от гидравлических домкратов и вне зоны нагружающих и анкерующих устройств, обеспечивающих подачу и распределение испытательной нагрузки.

Подход персонала к нагружающим устройствам и снятие отсчетов по механическим измерительным приборам, установленным на них, разрешается только после стабилизации работы гидравлических домкратов, по команде Руководителя испытаний и не ранее чем через 3 мин после подачи очередной ступени нагрузки.

8.13.    Во время подачи ударной испытательной нагрузки (сброса молота на голову сваи) персонал должен находиться на расстоянии не менее 5 м от испытываемой сваи и вне зоны расположения и перемещения стрелы обслуживающего крана.

1. ОБЩИЕ ПО ЛОЖЕНИЯ

1.1.    Настоящий Технологический регламент нормирует проведение полевых испытаний несущей способности свай методом ЭЛДИ, включая подготовку конструкций, использование оборудования и измерительной аппаратуры, подачу испытательной нагрузки, получение и обработку информации, представление и сдачу-приемку результатов испытаний, а также технику безопасности и контроль качества работ в процессе их производства.

1.2.    Технологический регламент предназначен для использования при выполнении полевых испытаний свай всех видов, в том числе призматических, цилиндрических, свай-оболочек, с уширенной пятой, висячих, свай-столбов и других (далее свай), независимо от их материала, способа погружения или устройства в грунте (забивных, вибропогружаемых, буронабивных и т.п ), проводимых в комплексе проектно-изыскательских работ и контрольных испытаний при строительстве объектов транспортного, гидротехнического и промышленно-гражданского назначения.

1.3. Технологический регламент распространяется на проведение испытаний свай, погруженных в любые грунты за исключением вечномерзлых, просадочных и набухающих, подверженных тектоническим изменениям или сейсмическим воздействиям, требующих специального изучения для научно-исследовательских целей.

1.4. При производстве работ по настоящему Технологическому регламенту должны выполняться требования и указания следующих нормативных документов, инструкций и рекомендаций:

"Свайные фундаменты";

"Основания зданий и сооружений";

"Земляные сооружения, основания и фундаменты";

"Мосты и трубы";

"Нагрузки и воздействия";

"Организация строительного производства";

1.4.7.    МГСН5.02-99 "Проектирование городских мостовых сооружений";

1.4.8.    МГСН 2.07-97 "Основания, фундаменты и подземные сооружения"; "Инженерно-геологические изыскания для строительства";

"Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний"; "Грунты. Методы полевых испытаний сваями";

"Международный стандарт. Система качества";

"Международные стандарты. Основы экологического управления";

"Техника безопасности в строительстве";

1.4.15.    Контроль качества на строительстве мостов. М., "Гипростроймост", 1994;

1.4.16.    Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов, машин. МПС РФ, Приказ № РБ ЦРБ-278 от 14.01.1994;

1.4.17.    Правила производства земляных и строительных работ в г. Москве. Мосгориспол-ком. Постановление № 160 от 30.01.1990;

1.4.18.    Правила техники безопасности и производственной санитарии при сооружении мостов и труб. М., "Оргтрансстрой", 1977;

1.4.19.    Научно-технический отчет по теме ИТА-2000-0110 "Адаптация и внедрение метода TNO испытания свай". М., "ЦНИИС", 2000;

1.5. Метод ЭЛДИ проведения полевых испытаний несущей способности свай прошел практическую апробацию и получил одобрение ОАО ЦНИИС и НИИОСП им. Герсеванова.

Показателем (критерием) надежности метода является высокая степень совпадения результатов испытаний по этому методу с результатами испытаний свай статическими осевыми вдавливающими нагрузками по ГОСТ 5686 (Приложения №№ 1,2,3).

4

2. ПРИНЦИПЫ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДА ЭЛДИ

2.1.    Метод ЭЛДИ предназначен для определения несущей способности и деформативности свай по грунту с оценкой составляющих по боковой поверхности и установлением зависимости перемещений свай в грунте от нагрузки путем их испытаний в условиях строительной площадки объекта (полевые испытания), проводимых в комплексе проектно-изыскательских работ и контрольных испытаний при строительстве.

2.2.    Полевые испытания свай в методе ЭЛДИ производятся осевыми вдавливающими усилиями, прикладываемыми к "головам" свай в виде ступенчато-возрастающих статических (статические испытания) и ударных динамических (динамические испытания) нагрузок. Испытания проводятся без нанесения ущерба работоспособности, прочности и несущей способности свай по специальным Программам, утверждаемым в установленном порядке.

2.3.    Динамические испытания в методе ЭЛДИ являются основными по объему получаемой информации. Количество свай, подлежащих динамическим испытаниям, должно устанавливаться Техническим заданием проектной организации/Заказчиком объекта с учетом требований ГОСТ 5686 и СНиП 3.02.01-87, касающихся общего количества испытываемых свай.

2.4.    Статические испытания в методе ЭЛДИ носят единичный вспомогательный характер и выполняются для корреляции (калибровки) результатов, получаемых при динамических испытаниях в заданных группах свай, погруженных в грунты с достаточно близкими (идентичными) физико-механическими свойствами по данным инженерно-геологических изысканий.

2.5.    В процессе статических испытаний получают непосредственную (прямую) информацию о перемещениях сваи в грунте и напряжениях в ней, возникающих реактивных сопротивлениях грунта по боковой поверхности и острию сваи при ее одноосном сжатии. Работы по выполнению статических испытаний реализуют прямые методы наблюдений.

2.6.    В процессе динамических испытаний получают опосредованную (непрямую) информацию о состоянии материалов и поведении сваи в грунте в виде экспериментальных параметров прохождения ударной волны, инициируемой приложением к свае соответствующей ударной нагрузки. Работы по выполнению динамических испытаний реализуют косвенные методы наблюдений.

2.7.    Взаимодействие свай с грунтом в обоих видах испытаний аппроксимируется расчетными моделями, содержащими пружины, демпферы и добавочные массы (Рис. 1).

2.8.    Адаптация результатов динамических испытаний свай в методе ЭЛДИ к требуемым параметрам по п. 2.1 основана на теории распространения ударной волны в одноосном стержне, находящемся в квазиупругой среде, с решениями дифференциального уравнения второго порядка в частных производных для перемещения 11:

где А и а - площадь и нормальные напряжения в поперечном сечении ствола сваи с погонной массой т на длине х в дискретные промежутки времени t.

2.9. Сплошность материала, длина и прочностные характеристики свай, используемые для решения уравнения по п. 2.8, вводятся по результатам их акустического контроля, проводимого методами SONYC с помощью прибора "РЕТ" или ИНАД - импульсной нелинейной акустической диагностики согласно Приложению 4 (Рис. 2, 3).

Рис. 3. Акустический контроль свай по методу И НАД

7

3. НАГРУЖАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА В МЕТОДЕ ЭЛДИ

3.1.    Нагружающие устройства в методе ЭЛДИ обеспечивают приложение к головам свай испытательных нагрузок, тарированных в заданном силовом и временном режимах. При этом нагрузки на испытываемые сваи должны передаваться центрально и соосно.

3.2.    Для выполнения статических испытаний в методе ЭЛДИ применяют установки по ГОСТ 5686, в которых испытательная нагрузка на головы свай создается за счет давления гидравлических домкратов (Рис. 4).

3.3.    При статических испытаниях свай, использующих установки с анкерными сваями, количество последних следует назначать в зависимости от величины испытательной нагрузки и предельного сопротивления (несущей способности) анкерных свай выдергиванию по грунту, а также прочности их материала на растяжение.

При недостаточной несущей способности и прочности анкерных свай или в случаях их отсутствия в установках статического испытания применяют пригрузы. (см. Рис. 4).

3.4.    Глубина погружения или заложения анкерных свай в установках статического испытания не должна превышать глубины погружения или заложения испытываемой сваи.

3.5.    Расстояния в осях от статически испытываемой призматической или цилиндрической сваи с наибольшим размером (диаметром) поперечного сечения d } 800 мм до анкерной или ближайшей опоры грузовой платформы, а также до опор реперной установки должно быть не менее 3 наибольших размеров поперечного сечения испытываемой сваи и не менее 1,5 м.

При статических испытаниях свай-оболочек, набивных свай диметром более 800 мм, свай с уширенной пятой, а также винтовых свай расстояния между испытываемой и анкерной сваями в свету допускается уменьшать до 2d. где d - диаметр сваи-оболочки, набивной сваи, уширенной пяты или завинчивающейся лопасти.

3.6.    Предельный прогиб конструкции, служащей упором для домкратов в установках статического испытания свай, ограничивается величиной 0,004 ее расчетного пролета. Все элементы установок должны быть рассчитаны на нагрузку, превышающую на 20 % наибольшую испытательную нагрузку.

3.7.    При выполнении динамических испытаний в методе ЭЛДИ испытательная нагрузка интерпретируется серией ударов по головам свай с развиваемой эффективной энергией каждого удара не менее 30 кН'м.

3.8.    Для проведения динамических испытаний применяют установки, основным рабочим элементом которых является молот, сбрасываемый на головы испытываемых свай по направляющей штанге с заданной высоты. Головы свай снабжаются стальными опорными плитами (наковальнями), принимающими удары молота. Между плитами и молотом вводится демпфирующая прокладка из упругого материала, обеспечивающая гашение высокочастотной составляющей удара при испытаниях (Рис. 5).

3.9.    Молот, предназначенный для проведения динамических испытаний, должен свободно перемещаться по направляющей штанге. В конструкции молота следует предусматривать возможность изменения развиваемой энергии удара при обязательном удовлетворении следующих требований:

3.9.1.    Несоосность перемещения молота относительно продольной оси сваи не допускается более 5° (по высоте) и 10мм (по горизонтали);

3.9.2.    Осадка сваи от одного удара молота не должна превышать 3 мм;

Рис.5. Нагружающее устройство и измерительные приборы для динамических испытаний по методу ЭДДИ