Контроль качества свайных фундаментов

От качества выполнения свайных работ зависит несущая способность фундаментов, что имеет важнейшее значение для сохранения эксплуатационных качеств здания и его долговечности. При контроле качества свайных работ необходимо иметь в виду, что они относятся к скрытым работам.

При выполнении работ необходимо обязательно вести журналы выполнения свайных работ по установленным формам. При приемке свайных фундаментов необходимо строго следить за соблюдением геометрических размеров одного конструктивных элементов, за правильностью погружения и изготовления свай. При геодезической разбивке свайных и шпунтовых рядов отклонения разбивочных осей от проектных не должны превышать 1 см на каждые 100 м ряда. Для забивных свай и оболочек длиной 10 м, диаметром до 60 см допустимое отклонение в плане при однорядном расположении не должно превышать 0,2d, при расположении свай в 2 и 3 ряда в лентах и кустах - 0,3d, где d - диаметр круглой сваи или максимальный размер ее поперечного сечения, На сваях для контроля глубины погружения делают разметку по длине, начиная от нижнего конца. Первые риски наносят через 1м через 0,5м, а в верхней части - через 10см.

Первые удары по свае выполняют с малой высоты - до 0,5 м, пока свая не получит правильного направления, Затем силу удара молота постепенно увеличивают до максимальной. В процессе забивки свай в журнале регистрируют все условия погружения и отказ, замеренный в трех последовательных залогах. Сваи, давшие проектный отказ, не дойдя до проектной отметки, обследуют и по согласованию с проектной организацией либо продолжают погружать, либо дополнительно погружают сваи-дублеры во вновь назначенных местах

Основное требование качественной забивки свай - обеспечение проектной несущей способности, контроль за которой осуществляется динамическими и статическими испытаниями свай.

Испытание свай динамической нагрузкойпроизводят при забивке пробных свай или при приемке законченных свайных работ. Испытания проводят, как правило, тем же оборудованием, что и производственную забивку. При динамическом способе несущую способность определяют в зависимости от величины отказа (величины погружения сваи от одного удара). При «погружении свай вибропогружателями отказ определяют как величину погружения сваи за одну минуту. Отказы лучше всего определять с помощью отказомеров. В настоящее время существует много конструкций отказомеров. Наиболее простым по принципу действия является автоматический суммирующий отказомер (рис. 16), состоящий из храповой линейки, вдоль которой перемещается указатель отказов.

Контроль качества свайных фундаментов - №1 - открытая онлайн библиотека

1-свая; 2-подкладка; 3-опора; 4-хомуто поры; 5-шарнир; 6-храповая линейка; 7-меная линейка для измерения упругого отказа; 8-указатель упругого отказа; 9,12-направляющие; 10-шарнир; 11-хомут; 13-мерная линейка для измерения остаточного отказа; 14-указатель остаточного отказа.

Рисунок16 - Схема автоматического суммирующего отказомера

При по гружении сваи в грунт один из указателей движется вниз и показывает на мерной линейке суммарное значение остаточного отказа. При обратном движении сваи за счет упругих свойств грунта второй указатель перемещается вверх и показывает на линейке суммарное значение упругого отказа.

Отказ определяют как среднюю величину после замера погружения от десяти ударов. Серию ударов, выполняемых для замера средней величины отказа, называют залогом. Если средний отказ в трех последовательных залогах не превышает расчетного, процесс забивки сваи считают законченным. Все измерения отказа сваи, ее номер, сведения о ходе погружения, данные об условиях работы молотов и вибропогружателей заносят в журнал.

Контрольный остаточный отказ Sа для свай длиной до 25 м при забивке не должен превышать отказа, определенного по формуле (1):

Контроль качества свайных фундаментов - №2 - открытая онлайн библиотека

где Sа - остаточный отказ, см, равный величине погружения сваи от одного удара молота при забивке ее молотом; Контроль качества свайных фундаментов - №3 - открытая онлайн библиотека - коэффициент, принимаемый в зависимости от материала сваи, кН/м2; Контроль качества свайных фундаментов - №4 - открытая онлайн библиотека - расчетная нагрузка, кН; А - площадь, ограниченная наружным контуром сплошного или полого поперечного сечения ствола сваи, м ; Ed - расчетная энергия удара молота кДж; Контроль качества свайных фундаментов - №5 - открытая онлайн библиотека - коэффициент надежности; Контроль качества свайных фундаментов - №6 - открытая онлайн библиотека - масса молота, Контроль качества свайных фундаментов - №7 - открытая онлайн библиотека ; - масса сваи и наголовника, т; Контроль качества свайных фундаментов - №8 - открытая онлайн библиотека - масса подбабка, т; ε - коэффициент восстановления удара, который принимается ε2 = 0,2 при забивке железобетонных свай молотами с применением наголовника с деревянным вкладышем.

Значения коэффициента η

Виды испытуемых свай η кН/м2

забивкой и добивкой

Железобетонная с наголовником 1500

Деревянная без подбабка . . 1000

Деревянная с подбабком . . 800

Динамические испытания проводят только после «отдыха» свай, продол-жительность которого в песчаных грунтах не менее 3 сут, а в пылевато-глинистых - не менее 6 сут с момента окончания забивки.

На величину проектного отказа влияют, тип молота, вид грунта, его характеристики, конструктивные особенности свай и др. Следует отметить, что замер отказов ведется не регулярно и с низкой точностью, что снижает точность определения несущей способности свай динамическим способом.

Наибольшей достоверностью обладают испытания свай статической на-грузкой.Поэтому, несмотря на большую трудоемкость и стоимость таких испытаний, их назначают при строительстве важных объектов с большим числом свай. Статические испытания сваи заключаются в постепенном нагружении сваи статической нагрузкой и измерениями осадок свай от нее. Ступени нагрузки назначают в размере 1/10-1/15 ожидаемой предельной нагрузки. Статическую нагрузку на сваю передают с помощью укладки грузов на платформу, через ан­керные сваи и гидравлическими домкратами.

Контроль качества свайных фундаментов - №9 - открытая онлайн библиотека Проведение статических испытаний свай связано с большим расходом железобетона и необходимостью применения еще на стадии проектно- изыскательских работ копрового оборудования. Этого можно избежать, если заменить опытные и анкерные сваи инвентарными. В Укрспецстройпроекте создана и внедрена установка крупномасштабного зондирования (УКЗУ), для испытания инвентарных свай, при помощи, которой испытания могут проводиться вдавливающей, и выдергивающей нагрузками.

1-траверса верхняя; 2-гидродомкрат; 3-нижняя траверса; 4-винтовая анкерная свая; 5-инвентарная свая; 6-гидроцилиндр.

Рисунок 17 - Установка УКЗУ для статического испытания инвентарных свай

Установка (рис. 17) состоит из рамы, к которой приварены две стойки, между которыми расположены верхняя и нижняя траверсы. На нижней траверсе установлены два гидродомкрата, предназначенные для создания усилия при вдавливании и выдергивании инвентарной сваи. Для подъема нижней траверсы имеется два гидроцилиндра, которые прикреплены одним концом к стойкам, а другим - к нижней траверсе. Инвентарная свая, входящая в комплект состоит из секций длиной 5-10 м, которые соединяются с помощью пальцев.

При вдавливании инвентарной сваи реактивные усилия передаются через траверсу и раму к инвентарным винтовым анкерным сваям. Инвентарные сваи имеют размеры, соответствующие проектным.

При возведении буронабивных свай контролируется качество устройства скважины и качество укладки бетонной смеси в скважину.

При бурении скважины под набивные сваи контролируют соответствие проходимого грунта данным инженерно-геологических изысканий.

Качество скважины контролируют визуально с помощью электролампы, опускаемой в скважину. При устройстве свай под водой или глинистым раствором для контроля качества скважины используют шаблоны различных конструкций, позволяющие судить об изменении диаметра скважины и наличии вывалов грунта из стенок скважины. Размеры уширенных полостей скважин контролируют по размерам раздвижки режущих ножей при разбуривании полостей. Иногда применяют специальные шаблоны, измерители уширения скважины.

Для измерения диаметра скважины и уширения можно использовать каверномер. Принцип действия каверномера основан на изменении сопротивления реостата, ползунок которого перемещается в зависимости от степени раскрытия измерительных рычагов (рис. 18).

Контроль качества свайных фундаментов - №10 - открытая онлайн библиотека

1-скважина; 2-измерительные рычаги; 3-скважинный прибор; 4-кабель-канат; 5-лебедка; 6-пульт управления.

Рисунок18 - Схема работы каверномера

Электрический сигнал с реостата передается на регистрирующий прибор. Величина сигнала пропорциональна диаметру скважины. Скважинный прибор с закрытыми рычагами опускают на кабель - канате, на котором через каждый метр нанесены отметки, на дно скважины. По сигналу с панели управления изме­рительные рычаги открываются до упора в стенки скважины и берется первый отсчет. Затем прибор перемещается вверх с прижатыми к стенке скважины измерительными рычагами и при этом берутся отсчеты. По результатам замеров можно определить фактическое очертание скважины и на основании этого вычислить ее объем.

Состояние дна скважины перед бетонированием сильно влияет на несущую способность. Как правило, на дне скважин остается слой разрыхленного грунта или шлама толщиной 10-40 см. Сжимаемость такого грунта в 2-3 раза больше, чем грунта ненарушенной структуры, что и вызывает большую осадку свай. Разрыхленный грунт в забое скважины следует удалить или уплотнить с помощью трамбовок специальной конструкции. При уплотнении грунта в забой может втрамбовываться слой щебня или другого жесткого материала. Качество уплотнения при этом контролируют по числу ударов трамбовки.

В процессе установки в скважину арматурного каркаса зазор между стержнями и стенкой скважины обеспечивают фиксаторами защитного слоя. Этот зазор должен быть не менее 70 мм.

При устройстве набивных свай контролируют качество заполнения скважины бетоном. Наиболее простым способом является учет расхода бетонной смеси, уложенной в скважину в процессе бетонирования, и его соответствие объему скважины. Однако этот метод нельзя считать надежным, так как он не позволяет определить плотность укладки бетонной смеси в свае и обнаружить дефекты (раковины, пустоты).

В настоящее время разработаны методы контроля качества бетона с помощью радиоизотопов и ультразвука, дающие возможность контролировать плотность укладки бетонной смеси в процессе бетонирования. После изготовления набивных свай могут быть использованы несколько методов, которые можно разделить на две группы. К первой группе относятся методы, основанные на разрушении бетона в свае. Ко второй - методы, при которых целостность конструкции не нарушается. Одним из методов первой группы, который применяется более часто, является отбор бетонных кернов из тела сваи колонковым бурением и последующим испытанием кернов на прочность. Этот метод имеет существенные недостатки: высокую трудоемкость и стоимость. К неразрушающим методам контроля относятся ультразвуковой и гамма-каротаж, нейтронная радиография, акустический, динамический и другие методы.

Для контроля качества бетонных работ методом ультразвукового каротажа в сваи заранее на всю их длину закладывают металлические или пластмассовые трубки для размещения в них ультразвукового преобразователя (рис. 19). Сущность метода ультразвукового каротажа заключается в контроле сплошности бетона, находящегося между трубками. Присутствие на пути волн каких-либо дефектов в бетоне уменьшает скорость прохождения ультразвукового импульса, амплитуду и изменяет форму принимаемого сигнала. Несущая способность буронабивных свай контролируется статическими испытаниями свай.

Контроль качества свайных фундаментов - №11 - открытая онлайн библиотека

1-сечение сваи; 2-трубки; 3-зона контроля сплошности бетона.

Рисунок19 - Схема контроля качества бетона ультразвуковым методом.

Приемка-сдача свайных фундаментов включает: приемку свай и паспортов на них на заводе-изготовителе, приемку арматурных каркасов, сдачу-приемку погруженных и изготовленных свай и готового раствора.

В процессе сдачи-приемки свайного поля строительная организация представляет заказчику следующую документацию: исполнительный план с указанием отклонений свай, ведомость погруженных или изготовленных свай, акты приемки геодезической разбивки, результаты динамических и статических испытаний.