Главная страница

Л. Н. Гумилев атындаЎы еу хабаршысы Вестник ену им. Л. Н. Гумилева, 2011, №6


Скачать 128.13 Kb.
НазваниеЛ. Н. Гумилев атындаЎы еу хабаршысы Вестник ену им. Л. Н. Гумилева, 2011, №6
Дата08.02.2016
Размер128.13 Kb.
ТипДокументы



Л.Н. Гумилев атындаЎы ЕУ Хабаршысы - Вестник ЕНУ им. Л.Н. Гумилева, 2011, №6
А.С.Тулебекова

К вопросу проведения испытаний свай по американским и казахстанским нормам

( Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева, г. Астана, Казахстан)
В статье рассматривается опыт проведения испытаний грунтов сваями по требованиям нормативов: ГОСТ 5686-94 и

американскому стандарту ASTM D1143/D1143M-07. Приводятся методики испытаний по требованиям стандартов и их

принципиальные отличия.

1 Введение

В последние годы, строительство Казахстана претерпевает значимые изменения, связанные с

освоением современных высокотехнологичных строительных технологий ведущих

зарубежных компаний. Прогресс строительства Казахстана, обязан, прежде всего,

широкомасштабному и массовому строительству по всей Республике Казахстан, в частности в

относительно новой столице Астане. Появление высоких зданий и сооружений в новой

столице, с ее проблемными грунтовыми условиями требует надежного проектирования

оснований и фундаментов. Данным требованиям отвечают свайные фундаменты, которые

являются одними из самых востребованных типов фундаментов на строительных площадках

Казахстана, целесообразность использования которых объясняется высокой несущей

способностью, надежностью, экономической и технологической эффективностью.

Необходимо отметить, что в настоящее время увеличивается объем строительства

иностранных компаний, которые применяют свои стандарты и нормативы. Критерии в

отечественных нормативных документах (ГОСТы и СНИПы) зачастую отличаются от

критерий и показателей в зарубежных нормах. Таковыми является американский стандарт

ASTM D1143/D1143M-07 [1]и ГОСТ 5686-94[2]- стандарты, предъявляющие требования к

методикам проведения испытаний грунтов сваями.

2 Методика проведения статических, динамических испытаний грунтов сваями в

соответствии с требованиями ГОСТа 5686-94

Полевые испытания грунтов сваями на территории Казахстана проводят в соответствии с

требованиями ГОСТ 5686-94. Статические испытания грунтов сваей начинают после ее

"отдыха". В состав установки для испытания грунтов статическими вдавливающими

нагрузками должно входить оборудование, представленное на Рисунке 2.1:
• устройство для нагружения сваи (домкраты);
• опорная конструкция для восприятия реактивных сил (система балок с анкерными

сваями);
• устройство для изменения перемещений сваи в процессе испытания (реперная система с

измерительными приборами)
Устройство для нагружения свай должно обеспечивать соосную и центральную передачу

нагрузок на сваю, возможность передачи нагрузок ступенями, постоянство давления на

каждой ступени нагружения.

Расстояние от оси, испытываемой натурной сваи до анкерной сваи должно быть не менее 3d,

но не менее 1,5 м.Приборы для измерения деформации (перемещений) свай (прогибомеры)

должны обеспечивать погрешность измерений не более 0,1 мм. Количество приборов,

устанавливаемых симметрично на равных (не более чем 2 м) расстояниях от испытываемой

сваи, должно быть не менее двух.

Перемещение сваи определяют как среднее арифметическое значение показаний всех

приборов.

При использовании прогибомеров применяют стальную проволоку диаметром 0,3 мм. Перед

началом испытаний проволока должна быть подвергнута предварительному растяжению в
152



А.С.Тулебекова
течение 2 суток грузом 4 кг. Во время испытаний груз на проволоке должен составлять 1-1,5

кг.Пределы измерений и цену деления манометров, используемых для определения нагрузки

на сваю в процессе испытаний, выбираются в зависимости от наибольшей нагрузки на сваю,

предусмотренной программой испытаний, с запасом не менее 20 процентов.

Нагружение испытываемой сваи производят равномерно, без ударов, ступенями нагрузки,

значение которых устанавливается программой испытаний, но принимается не более 1/10

заданной в программе наибольшей нагрузки на сваю. При заглублении нижних концов

натурных свай в крупнообломочные грунты, гравелистые и плотные пески, а также

глинистые грунты твердой консистенции допускается первые три ступени нагрузки

принимать равными 1/5 наибольшей нагрузки.На каждой ступени нагружения натурной сваи

снимают отсчеты по всем приборам для измерения деформаций в следующей

последовательности: нулевой отсчет - перед нагружением сваи, первый отсчет - сразу после

приложения нагрузки, затем последовательно четыре отсчета с интервалом 30 мин и далее

через каждый час до условной стабилизации деформации (затухания перемещения).

За критерий условной стабилизации деформации при испытании натурной сваей принимают

скорость осадки сваи на данной ступени нагружения, не превышающую 0,1 мм за последние:

60 мин наблюдений, если под нижним концом сваи залегают песчаные грунты или глинистые

грунты от твердой до тугопластичной консистенции,2 часа наблюдений, если под нижним

концом сваи залегают глинистые грунты от мягкопластичной до текучей консистенции.

Нагрузка при испытании натурной сваей должна быть доведена до значения, при котором

общая осадка сваи составляет не менее 40 мм. При заглублении нижних концов натурных

свай в крупнообломочные, плотные песчаные и глинистые грунты твердой консистенции

нагрузка должна быть доведена до значения, предусмотренного программой испытаний, но

не менее полуторного значения несущей способности сваи, определенной расчетом, или

расчетного сопротивления сваи по материалу.При контрольном испытании сваи при

строительстве наибольшая нагрузка не должна превышать расчетного сопротивления сваи по

материалу.

Разгрузку сваи производят после достижения наибольшей нагрузки ступенями, равными

удвоенным значениям ступеней нагружения, с выдержкой каждой ступени не менее 15

мин.Отсчеты по приборам для измерения деформаций снимают сразу после каждой ступени

разгрузки и через 15 мин наблюдений.После полной разгрузки (до нуля) наблюдения за

упругим перемещением сваи следует проводить в течение 30 мин при песчаных грунтах,

залегающих под нижним концом сваи, и 60 мин при глинистых грунтах, со снятием отсчетов

через каждые 15 мин.В процессе испытания ведут журнал, и результаты испытания грунтов

сваей оформляют в виде графиков зависимости осадки сваи от нагрузки и измерения

деформации во времени по ступеням нагружения.

Для полевых испытаний грунтов динамическими нагрузками с помощью рабочих свай

используется то же оборудование, что и при забивки свай, после их отдыха. Отсчеты по

приборам для измерения деформаций снимают сразу после каждой ступени разгрузки и

через 15 мин наблюдений.После полной разгрузки (до нуля) наблюдения за упругим

перемещением сваи следует проводить в течение 30 мин при песчаных грунтах, залегающих

под нижним концом сваи, и 60 мин при глинистых грунтах, со снятием отсчетов через

каждые 15 мин.В процессе испытания ведут журнал, и результаты испытания грунтов сваей

оформляют в виде графиков зависимости осадки сваи от нагрузки и измерения деформации

во времени по ступеням нагружения.Для полевых испытаний грунтов динамическими

нагрузками с помощью рабочих свай используется то же оборудование, что и при забивки

свай, после их отдыха.

Продолжительность "отдыха"устанавливается программой испытаний в зависимости от

состава, свойств и состояния прорезаемых грунтов и грунтов под нижним концом сваи, но не

менее:

• 3 суток - при песчаных грунтах, кроме водонасыщенных мелких и пылеватых;
153



Л.Н. Гумилев атындаЎы ЕУ Хабаршысы - Вестник ЕНУ им. Л.Н. Гумилева, 2011, №6
• 6 суток - при глинистых и разнородных грунтах.
Испытание забивных свай динамической нагрузкой включает:

при забивке сваи - подсчеты количества ударов молота на каждый метр погружения и общего

количества ударов, а на последнем метре - на каждые 10 см погружения;

определение отказов сваи при забивке после "отдыха", т.е. после перерыва между окончанием

забивки и началом добивки.

За отказ забивной сваи принимают среднюю глубину погружения от одного удара молотом,

выраженную в сантиметрах. Приборы для измерения отказов должны обеспечивать

погрешность измерения не более 1 мм.

Предварительно перед погружением на поверхности сваи были нанесены метки (краской или

мелом) через каждый метр и на последних метрах через 10 см. Добивка свай производилась

последовательно залогами из 3 и 5 ударов. Погружение свай при добивке, измерялось при

помощи мерной ленты с ценой деления 1 мм. За расчетный принимают наибольший средний

отказ сваи.

Согласно ГОСТ 5686-94, высота падения ударной части молота при добивке должна быть

одинаковой для всех ударов.

1 -испытываемая свая забивная; 2 - главная двутавровая балка №70; 3 - второстепенные балки №40; 4-

анкерные трубы; 5 - домкрат СМЖ-158А (грузоподъемность 200 т); 6 - прогибомеры 6ПАО; 7 -

реперная система; 8 - ручная насосная станция НСР-40 с манометром MTП-160.

Рисунок 2.1-Схема анкерно-упорного стенда статических испытаний забивных свай

3 Принципиальные отличия стандартов ГОСТ 5686-94 и ASTM D1143

Необходимые измерения с применяемыми преобразователями при испытаниях по ГОСТ

5686-94 и американскому стандарту приведены на Рисунке 3.1, из которого видно, что ГОСТ

регламентирует только два из шести измерений, предусмотренных ASTM. Согласно обоим

стандартам нагрузка на сваю передается гидравлическим домкратом, устанавливаемым

между оголовком сваи и опорной балкой и определяется косвенным образом на основании

измерения давления в гидросистеме "домкрат-насос". Однако отечественный стандарт не

учитывает, что при использовании двух и более домкратов необходимо каждый оснастить

своим манометром помимо общего на коллекторе. Это позволяет контролировать работу
154



А.С.Тулебекова
домкратов и предупреждать возможные неравномерности их работы, из-за которых может

произойти срыв испытаний[3].

В некоторых случаях преобразователи осевого перемещения сваи могут показывать

разнаправленное перемещение, что можно объяснить не параллельностью опорной балки и

горизонтальной плоскости оголовка сваи. ГОСТ не дает указаний как поступить в данном

случае,ASTM же указывает установить преобразователи бокового смещения, чтобы отследить

развитие эксцентричных нагрузок при смещении центра передачи нагрузки к оси сваи и

компенсировать их расчетными методами. Это позволит избежать неверных результатов

испытаний или их срыва.

Для измерения перемещений нижней части сваи относительно ее оголовка служит

преобразователь осевого перемещения. Такое измерение позволит более точно определить

осадку грунта под острием сваи, а при наличии в свае пустот отделить реальную осадку

грунта от сжатия некачественной сваи. Для этих целей ASTM предлагает использовать

систему измерений из штокового индикатора смещения, установленного на оголовке сваи, и

контрольного стержня, упирающегося в выбранную точку вдоль оси в нижней части сваи. В

случае не осевой установки предполагается установка двух стержней и индикаторов на

одинаковом расстоянии от оси сваи противоположно один к другому.

Для стержней оборудуются трубки, внутри которых они могут свободно перемещаться.

Трубки устанавливаются в скважину перед заливкой ее бетоном. Упираться стержни должны

в пластинку (вкручиваться в гайку), закрепленную в сваю.Преобразователь силы для

измерения бокового сопротивления сваи служит для измерения силы трения по боку сваи по

всей длине. Таким образом, можно определить распределение бокового сопротивления сваи.

Число и места установки преобразователей определяется в программе испытаний и

устанавливается вдоль оси сваи или парно на одинаковом расстоянии от оси противоположно

друг к другу.

Рисунок 3.1- Схема измерения при испытаниях по ГОСТ и ASTM стандартам
4 Заключение

Проведение испытаний в соответствии с требованиями ASTM делает их более надежными и

дает исчерпывающую информацию о ходе процесса испытаний и об окончательных их

результатах. Актуальным вопросом сегодня является обновление отечественных стандартов,
155



Л.Н. Гумилев атындаЎы ЕУ Хабаршысы - Вестник ЕНУ им. Л.Н. Гумилева, 2011, №6
внесение дополнений, гармонизации с зарубежными нормами. Внедрение описанных

новшеств позволит избежать принятия неправильных решений, получения недостоверных

результатов испытаний. Из методики проведения испытании в соответствии с требованиями

ASTM мы наблюдаем направленность на получение результатов испытаний с максимальной

надежностью.
ЛИТЕРАТУРА
1 ГОСТ 5686-94.Грунты. Методы полевых испытаний сваями.1996.

2.ASTM D1143/D1143М-07. Standard. Test Methods for Deep Foundations Under Static Axial

Compressive Load., ASTM International.2007.

3 Б.С.Смолин, В.В.Захаров, В.В.Пузанов. Требования международного стандарта ASTM, его

анализ и проблемы // Сборник "Геотехнические проблемы мегаполисов".2010.-№1.-С.22-25.

Т°лебекова .С.

Американды© және Казахстанды© нормалар бойынша ©адаларды сынау мәжелесi

Бґл ма©алада МеСТ 5686-94 және Американды© стандарт ASTM 1143/D1143М-07 нормативтерiнi талаптары бойынша

топыра©тарды ©адалармен сынау тәжiрибесi ©арастырылады. Стандарттарды талаптары бойынша сына© әдiстемелерi

және стандарттарды принциптiк айырмашылы©тары кептiрiлген.

Tulebekova A.S.

To issue piling tests considering GOST 5686-94 and American Standard ASTM D1143/D1143M-07

In this paper presents pile testing considering requirements GOST 5686-94 and ASTM D1143/D1143M-07.Procedure of piling

tests presented by normative and showed difference between standards.
Поступила в редакцию 11.10.2011

Рекомендована к печати 19.10.2011

156