Публикации »

Новые типы и конструкции свай, технологии их устройства при новом строительстве и реконструкции

Основные требования к контролю качества свай

Контроль качества выполненных свай является неотъемлемой частью строительного производства. Российские строительные нормы (СП 50-102-2003 «Проектирование и устройство свайных фундаментов») призывают при устройстве свай, изготавливаемых в грунте, контролировать следующие показатели:

- положение свай в плане;

- отметки голов свай;

- глубину скважин;

- качество зачистки забоя от шлама путем медленного опускания в забой рабочего органа бурового станка и качество забора проб со дна скважины;

- удобоукладываемость бетонной смеси (ГОСТ 10181-2000);

- прочность бетона по результатам испытаний контрольных образцов (ГОСТ 10180-90);

- прочность и сплошность бетона по результатам испытаний кернов — цилиндрических образцов, выбуренных из стволов свай (ГОСТ 28570-90).

Основной опасностью при некачественном устройстве буровых и набивных свай является снижение их несущей способности, вследствие которого развиваются деформации и теряется устойчивость здания.

Несущая способность свай-стоек зависит от прочности материала сваи и прочности грунта под пятой сваи. Поэтому при изготовлении свай-стоек большое внимание следует уделять соответствию фактических свойств материалов, используемых для бетонирования свай, нормируемым (входной контроль). Кроме этого, необходимо исключать возможность образования сужений в результате оплывания стенок скважины, перерывы в бетонировании и расслоение бетонной смеси и контролировать герметичность соединения обсадных труб при бетонировании свай в водонасыщенных грунтах (операционный контроль).

Для висячих свай наиболее опасно снижение несущей способности сваи по грунту из-за уменьшения проектной длины сваи в результате недобура скважины. Это нарушение можно предотвратить при операционном контроле изготовления свай.

Так как входной и операционный контроль, осуществляемые представителями технического надзора заказчика и производителя, часто оказываются недостаточными для устранения подозрений в некачественном устройстве свай, используют разрушающие и неразрушающие методы контроля качества. Помимо этого для определения фактической несущей способности свай по грунту проводят полевые контрольные испытания свай статической вдавливающей нагрузкой (по ГОСТ 5686-94).

Количество свай, испытываемых статической вдавливающей нагрузкой при строительстве, должно составлять не менее 0,5% от общего количества свай на объекте, но не менее 2 шт.

 

1

3

4

5

2

 

Испытание свай статической вдавливающей нагрузкой:1 — испытываемая свая;

2 — анкерная свая; 3 — домкрат с манометром; 4 — манометр; 5 — система упорных балок

 

Разрушающие методы контроля качества свай

Контроль прочности бетона буровых и набивных свай осуществляют в проектном возрасте разрушающим методом по ГОСТ 18105-86.

Для этого при бетонировании свай из произвольно выбранных замесов в соответствии с ГОСТ 10181.0 отбирают не менее двух проб бетонной смеси от каждой партии бетона и не менее одной пробы в 1 сутки. Из каждой пробы бетонной смеси в соответствии с ГОСТ 10180-90 изготавливают по одной серии образцов бетона. Образцы изготавливают в поверенных формах, соответствующих требованиям ГОСТ 22685-89.

По результатам испытаний контрольных образцов бетона оформляется акт, в котором указываются фактическая прочность бетона.

Согласно п. 2.4 ГОСТ 18105-86 и п. 15.3.28 СП 50-102-2003 контрольные образцы бетона монолитных конструкций должны твердеть в условиях, одинаковых с условиями твердения конструкций. В действительности контрольные образцы твердеют на улице, в условиях отличных от условий твердения бетона в скважинах. Поэтому наиболее показательными являются результаты испытаний на прочность образцов керна, выбуренного из ствола сваи.

Помимо контроля прочности бетона, производят контроль качества стволов буровых и набивных свай, который заключается в испытании на прочность образцов кернов, выбуренных по вертикали с различных глубин через0,5 м.

Отбор проб производят в присутствии авторского надзора с  использованием малогабаритной установки вращательного бурения, которую устанавливают над сваей и анкеруют в основание.

Для отбора керна, на конец колонковой трубы навинчивают буровую алмазную или твердосплавную коронку. Когда коронка достигает требуемой глубины, колонну штанг, колонковую трубу и коронку извлекают из скважины, а керн – из колонковой трубы. Полость, образованную в стволе скважины заполняют мелкозернистым бетоном.

После этого керны маркируют и составляется акт отбора проб, в котором указывается номер сваи, из которой отобрана проба, абсолютная отметка головы сваи на момент отбора, количество отобранных проб и их диаметр, глубина и дата отбора.

 

 

 

Керны, выбуренные из стволов свай с нанесенной маркировкой

 

Контролю качества стволов подвергают одну сваю из ста, но не менее двух свай из общего количества.

Контроль качества стволов буроинъекционных свай осуществляют путем откопки голов у 2% выполненных свай и определения их прочности неразрушающими способами (ГОСТ 17624-87, ГОСТ 22690-88).

При обнаружении дефектов в испытываемых сваях число испытаний увеличивают.

 

 

 

Головы свай откопанные для контроля качества

 

Отметим, что контроль качества стволов буровых и набивных свай, осуществляемый отбором и испытанием кернов, является разрушающим, трудоемким и дорогим методом.

 

Неразрушающие методы контроля качества свай

Для определения фактических длин свай, локализации дефектов (трещин, «шеек» – ослаблений сечений) и оценки механических характеристик бетона свай используют сейсмоакустические (звуковые) и ультразвуковые методы контроля.

Работа по оценке качества изготовленных свай делится на два этапа: первый — собственно тестирование свай на строительной площадке, второй — интерпретация полученной информации с помощью специального программного обеспечения.

 

 

 

Тестирование буронабивной сваи сейсмоакустическим прибором ИДС-1

 

 

 

Сейсмоакустические приборы: а) прибор ИДС-1 (Россия); б) Pocket Pile Echo Tester (Великобритания); в) Integrity Testing System (Нидерланды); г) Pile Echo Tester (Великобритания)

 

Принцип действия сейсмоакустических средств основан на регистрации параметров упругих волн, возбуждаемых в контролируемых объектах — сваях с помощью ударного импульса переданного оголовку сваи.

 

 

Принцип действия сейсмоакустических приборов

 

После удара молотком по голове сваи продольная волна растяжения-сжатия распространяется по стволу сваи с некоторой скоростью с.

На границе раздела сред (бетон — инородное включение, бетон — грунт и т. п.) звуковая волна отражается. Временной интервал между первоначальным ударом молотка и отражением от границы сред измеряется прибором и равняется времени t, необходимому для распространения волны по стволу сваи длиной l дважды — вниз и вверх:

.

С помощью акселерометра (датчика ускорений) или велосиметра (датчика скоростей), прибор преобразует вызванные возбудителем волны в рефлектограмму — график изменения скорости звуковой волны во времени (или по длине сваи). Анализ рефлектограмм позволяет определить длину сваи и локализовать дефекты в её стволе. Для улучшения акустического контакта между сваей и датчиком используют специальную мастику или пластилин.

После измерения с помощью прибора времени распространения t звуковой волны по свае определяется один из двух параметров:

1) скорость распространения волны по свае известной длины;

2) длина сваи по известной скорости распространения волны.

Длина сваи l определяется косвенным методом, т.е. исходя из измеренного прибором временного интервала t, при этом скорость продольной волны с в свае считается известной:

.

Погрешность определения (именно определения, а не измерения) длины сваи l (скорости волны с) напрямую зависит от того, как точно будет задана скорость волны с (длина сваи l).

Для строительных материалов и, в частности, для бетона, при отсутствии прямой функциональной зависимости существует достаточно устойчивая и тесная корреляция (то есть статистическая связь) между скоростью звука и прочностью материала.

Дефекты свай можно характеризовать изменением площади поперечного сечения от А1 доА2 или свойств материала E и ρ. В таком случае, когда волна встречает такую неоднородность, она частично отражается назад, частично проходит вперед.

 

 

Пример рефлектограммы, полученной при тестировании забивной сваи сейсмоакустическим методом с использованием прибора Integrity Testing System фирмы IFCO Funderin gsexpertise (Нидерланды) для забивной сваи: длина сваи —9 м; скорость звуковой волны — 3 692 м/сек.; период колебания — 0,45 м/сек.

 

Для получения достоверных результатов необходимо, чтобы торцы свай были горизонтальными, чистыми с шероховатостью не более 2 мм. На торцах свай не допускается наличие воды, цементного молока и трещин. Возраст бетона на момент испытаний должен быть не менее 7 дней. В период тестирования свай сейсмоакустическим методом не допускается работа механизмов, создающих вибрации.

 

Р. А. МАНГУШЕВ, д. т. н., профессор, зав. кафедрой геотехники СПб ГАСУ, член-корреспондент РААСН

 

Литература

1. Железков В. И., Качановская Л. И., Скрипка Д. Г., Донских С. М. «Винтовые сваи большого и малого диаметра в строительстве». Межвуз. тем. сб. трудов «Научно-практические и теоретические проблемы геотехники». — СПб: СПбГАСУ, 2007 г.

2. Мангушев Р. А., Ершов А. В., Осокин А. И. «Современные свайные технологии». АСВ, Санкт-Петербург — Москва, 2010 г.

3. Мангушев Р. А., Осокин А. И. «Современные технологии устройства свай в условиях слабых грунтов Санкт-Петербурга». //Издательство «СтройПром», журнал «Петербургский строительный рынок», № 3(88), 2006 г.

4. СП 50-102-2003 «Проектирование и устройство свайных фундаментов», М., 2004 г.

5. ТСН 50-302-04 «Территориальные строительные нормы». — СПб: Администрация Санкт-Петербурга. 2004 г.

5. ТСН 50-302-96 «Устройство фундаментов гражданских зданий и сооружений в Санкт-Петербурге и на территориях, административно подчиненных Санкт-Петербургу. Территориальные строительные нормы». — СПб: Администрация Санкт-Петербурга, 1997 г.

Автор: Р.А.Мангушев
Дата: 18.05.2012
Журнал Стройпрофиль 97
Рубрика: геотехнологии, фундаменты




«« назад