Межгосударственный стандарт ГОСТ 5686-94 "Грунты. Методы полевых испытаний сваями" (введен в действие постановлением Минстроя РФ от 23 февраля 1995 г. N 18-20) (утратил силу)

Межгосударственный стандарт ГОСТ 5686-94
"Грунты. Методы полевых испытаний сваями"
(введен в действие постановлением Минстроя РФ от 23 февраля 1995 г. N 18-20)

Soils. Field test methods by piles

Дата введения 1 января 1996 г.

Взамен ГОСТ 5686-78, ГОСТ 24546-81 и ГОСТ 24942-81

ГАРАНТ:

Приказом Росстандарта от 9 ноября 2012 г. N 706-ст взамен настоящего ГОСТа с 1 июля 2013 г. введен в действие ГОСТ 5686-2012

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на талые и вечномерзлые (используемые по принципу I) дисперсные грунты и устанавливает методы их полевых испытаний сваями (натурными, эталонными, сваями-зондами), проводимых при инженерных изысканиях для строительства, а также на контрольные испытания свай при строительстве.

Стандарт не распространяется на набухающие и засоленные грунты при необходимости их исследования с замачиванием, на грунты, содержащие крупнообломочные включения более 40% по массе при испытании их эталонными сваями и сваями-зондами, кроме случаев их залегания под нижними концами этих свай, а также на испытания, имитирующие сейсмические и динамические воздействия.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ 25358-82 Грунты. Методы полевого определения температуры

СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты

СНиП 2.02.04-88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах

3 Определения

В настоящем стандарте применяют следующие термины:

Натурная свая - обычная по материалу, конструкции и размеру свая, применяемая в строительстве.

Эталонная свая - забивная инвентарная металлическая составная свая диаметром 114 мм.

Свая-зонд - забивная инвентарная металлическая составная свая диаметром 127 мм с коническим наконечником и муфтой трения.

4 Общие положения

4.1 Настоящий стандарт устанавливает следующие методы полевых испытаний грунтов сваями:

- динамической нагрузкой;

- статическими вдавливающими, выдергивающими или горизонтальными нагрузками.

4.2 Полевые испытания грунтов сваями, проводимые при инженерных изысканиях для строительства, выполняют по программе, отвечающей требованиям приложения А с учетом положений соответствующих федеральных, территориальных и отраслевых нормативных документов, с целью получения данных, необходимых для обоснования выбора типа фундаментов, их параметров и способов устройства, в том числе:

- определения вида и размеров свай и их несущей способности;

- проверки возможности погружения свай на намечаемую глубину, а также относительной оценки однородности грунтов по их сопротивлению погружению свай;

- определения зависимости перемещений свай в грунте от нагрузок и во времени.

При этом испытания талых грунтов выдергивающими и горизонтальными нагрузками, а также все испытания вечномерзлых грунтов проводят только натурными сваями.

4.3 Полевые контрольные испытания свай при строительстве проводят также с учетом требований приложения А с целью проверки соответствия несущей способности свай расчетным нагрузкам, установленным в проекте свайного фундамента.

4.4 Виды испытаний и количество испытаний при инженерных изысканиях для строительства и количество контрольных испытаний свай устанавливают в программе испытаний.

4.5 Испытания грунтов сваями проводят на участке, отведенном под строительство проектируемых зданий или сооружений, на расстоянии не более 5 м и не менее 1 м от горных выработок, из которых отобраны монолиты грунтов для лабораторных испытаний и где выполнено статическое зондирование.

Испытания должны быть выполнены на участках, где выявлены слабые грунты, а также грунты, характерные для данной площадки.

4.6 Испытания просадочных грунтов, проводимые с замачиванием, следует выполнять на специально отводимой опытной площадке, располагаемой на расстоянии не менее 1,5 Н от строящегося объекта со стороны понижения рельефа площадки (Н - толщина всех просадочных слоев грунта).

Просадочные свойства грунтов и толщина просадочных слоев грунта на опытной и застраиваемой площадках должны быть идентичными.

4.7 При испытаниях просадочных грунтов с замачиванием допускается применять локальное замачивание до степени влажности объема грунта вокруг испытываемой сваи, ограниченного расстоянием от оси сваи, равным 5d при забивных и 3d при набивных сваях (где d - диаметр сваи или наибольший размер поперечного сечения сваи).

Примечание - Испытания с интенсивным замачиванием грунта основания в котлованах до полного проявления просадки грунта от его собственного веса, назначаемые при освоении новых территорий, должны проводиться по специальным программам, составляемым проектной организацией.

4.8 Точки испытания грунта необходимо закрепить на местности с использованием геодезических методов. Планово-высотная привязка этих точек должна контролироваться после проведения испытаний.

При необходимости следует произвести вертикальную планировку площадки для установки оборудования для испытаний.

4.9 В процессе проведения испытаний грунтов сваями всех типов следует вести журналы испытаний, а результаты испытаний оформлять в виде графиков зависимостей перемещений сваи от нагрузки, приложенной к свае для испытаний статическими нагрузками, или графиков изменения отказов и зависимости общего количества ударов от глубины погружения - для испытаний динамическими нагрузками.

Масштабы графиков допускается изменять по сравнению с установленными настоящим стандартом при обязательном сохранении соотношения между масштабами вертикальных и горизонтальных координат.

Графики всех испытаний талых грунтов должны сопровождаться инженерно-геологическим разрезом по ближайшей к месту испытания выработке, а при испытаниях в вечномерзлых грунтах - инженерно-геокриологическим разрезом.

5 Оборудование и приборы

5.1 В состав установки для испытания грунтов сваями статическими вдавливающими, выдергивающими или горизонтальными нагрузками должны входить:

- устройство для нагружения сваи (домкраты или тарированный груз);

- опорная конструкция для восприятия реактивных сил (система балок или ферм с анкерными сваями и/или грузовая платформа);

- устройство для измерения перемещений сваи в процессе испытания (реперная система с измерительными приборами).

При проведении испытаний в вечномерзлых грунтах в состав оборудования дополнительно включаются термометрические устройства для измерения температуры грунта основания испытываемой сваи.

Принципиальные схемы установок приведены в приложении Б.

5.2 В комплект оборудования для полевых испытаний грунтов эталонной сваей и сваей-зондом, кроме того, должны входить:

- эталонная свая или свая-зонд;

- механизм для забивки эталонной сваи или сваи-зонда в грунт, используемый также для испытания динамической нагрузкой;

- устройство для извлечения эталонной сваи или сваи-зонда из грунта после проведения испытаний.

5.3 Схемы конструкций и размеры эталонной сваи и сваи-зонда приведены в приложении Г. Эталонная свая и свая-зонд состоят из отдельных звеньев цельнотянутых металлических труб длиной не менее 1 м. Общая длина эталонной сваи - до 12 м, сваи-зонда - до 16 м. На звенья эталонной сваи и сваи-зонда наносят деления через 10 см для отсчета глубины погружения сваи.

5.4 Для полевых испытаний грунтов динамическими нагрузками с помощью натурных свай применяют то же оборудование, что было использовано для забивки сваи.

5.5 Все конструкции установок, применяемых для испытаний, должны быть рассчитаны на нагрузку, превышающую на 20% наибольшую нагрузку, предусмотренную программой испытаний.

5.6 Устройство для нагружения свай должно обеспечивать соосную и центральную передачу нагрузок на сваю, возможность передачи нагрузок ступенями, постоянство давления на каждой ступени нагружения.

5.7 При применении установок, в которых упором для домкрата служит грузовая платформа, масса каждого элемента груза, а также масса платформы должны быть определены заранее и помечены несмываемой краской.

5.8 Для исключения возможности передачи нагрузки на испытываемую сваю до установки измерительных приборов грузовая платформа должна быть смонтирована на специальных опорах.

5.9 Глубина погружения анкерных свай не должна превышать глубины погружения испытываемой сваи.

5.10 Расстояние от оси испытываемой натурной сваи до анкерной сваи или до ближайшей опоры грузовой платформы, а также до опор реперной установки должно быть не менее 5 наибольших размеров поперечного сечения сваи (диаметром до 800 мм), но не менее 2 м. При контрольных испытаниях свай это расстояние должно быть не менее 3d, но не менее 1,5 м. Для эталонной сваи или сваи-зонда расстояние должно быть не менее 1 м.

Для свай диаметром более 800 мм, а также для винтовых свай расстояние между испытываемой и анкерной сваями в свету допускается уменьшать до 2d.

5.11 Наибольший прогиб инвентарной конструкции, служащей упором для домкрата, должен быть не более 0,004 ее расчетного пролета.

5.12 Механизм для забивки эталонной сваи или сваи-зонда в грунт должен иметь молот массой 400 кг и обеспечивать постоянную высоту его падения 150 см.

5.13 Приборы для измерения деформации (перемещений) свай (индикаторы, прогибомеры, приборы для автоматической записи деформаций и т.п.) 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.

5.14 При использовании прогибомеров применяют стальную проволоку диаметром 0,3 мм. Перед началом испытаний проволока должна быть подвергнута предварительному растяжению в течение 2 сут грузом 4 кгс. Во время испытаний груз на проволоке должен составлять 1 - 1,5 кгс.

5.15 Пределы измерений и цену деления манометров и динамометров, используемых для определения нагрузки на сваю в процессе испытаний, выбирают в зависимости от наибольшей нагрузки на сваю, предусмотренной программой испытаний, с запасом не менее 20%.

5.16 Все приборы, используемые для измерения перемещений свай и нагрузок, должны быть протарированы и периодически проверяться согласно паспортным данным. Перед их отправкой на место испытаний проводят внеочередную поверку.

5.17 При испытании вечномерзлых грунтов измерение температуры грунта проводят в соответствии и ГОСТ 25358.

Термометрические трубки располагают на боковой поверхности буроопускных, опускных и буронабивных свай, а термометрические скважины - за пределами забивных, бурозабивных и бурообсадных свай, но не далее 1 м от их боковой поверхности. Глубина погружения в грунт термометрических устройств должна быть не менее глубины погружения испытываемых свай.

6 Подготовка к испытаниям

6.1 Сваи, предназначенные для испытаний, должны соответствовать стандартам на сваи или техническим условиям.

6.2 Погружение или устройство испытываемых свай должно быть выполнено в соответствии с программой испытаний.

6.3 Свая, предназначенная для испытания динамической нагрузкой, после ее погружения не должна иметь продольных и поперечных трещин с раскрытием более 0,2 мм, а также сколов в голове сваи, уменьшающих поперечное сечение сваи более чем на 15%.

6.4 Свая с разрушенной головой, предназначенная для испытания статической вдавливающей нагрузкой, должна быть обрублена на участке разрушения, а торцевая поверхность обрубленного ствола сваи должна быть выравнена с образованием плоскости, имеющей отклонение не более 1/100 от проектного положения и сколы глубиной не более 2 см.

6.5 Перед испытанием статической выдергивающей нагрузкой сваю подготавливают в соответствии с намечаемым способом передачи нагрузки: через предварительно обнаженную продольную арматуру на длине до 15 см, боковое трение или другим способом.

6.6 Эталонную сваю или сваю-зонд перед погружением в грунт проверяют на прямолинейность и степень износа стыков путем сборки ее звеньев в секции длиной 6 м. При этом отклонения от прямой линии в любой плоскости не должны превышать 10 мм на 6 м длины проверяемой секции сваи.

6.7 При проведении испытаний в зимних условиях (кроме случаев, когда испытание динамической нагрузкой проводят для определения возможности погружения сваи в этих условиях) грунт в месте испытания оттаивают на всю глубину его промерзания в зоне 1,0 м от грани сваи (при испытании горизонтальной нагрузкой - в зоне не менее 2 м). Грунт поддерживают в талом состоянии до окончания испытаний.

6.8 Устройство свай, предназначенных для испытаний в просадочных грунтах, производят при природной влажности грунта.

6.9 Замачивание основания свай в просадочных грунтах следует начинать перед испытанием свай и продолжать вплоть до его окончания.

6.10 Замачивание грунта следует производить через специальные траншеи, устраиваемые по периметру испытываемых свай на расстоянии 1 м от их боковой поверхности (приложение Г). Ширина траншеи должна быть не менее 0,5 м, глубина - от 1,1 до 1,5 м.

При длине свай более 6 м со дна траншеи для ускорения замачивания грунта следует бурить дренажные скважины в количестве не менее трех с расположением их на равных расстояниях от оси сваи. Диаметр скважин принимают не менее 20 см, длину - 0,8l, где l - глубина погружения сваи. Скважины и траншеи сразу после их проходки следует засыпать гравием или щебнем. Во время замачивания грунта и в процессе испытания в траншее следует поддерживать постоянный уровень воды, слой которой должен быть не менее высоты засыпки.

6.11 Расход воды на замачивание грунта основания сваи до начала ее испытания должен быть не менее 20 на каждый метр длины сваи. Время, затрачиваемое на замачивание грунта, устанавливается первоначально ориентировочно из расчета не менее суток на каждый метр глубины погружения сваи и окончательно устанавливается на основании результатов определения степени влажности образцов грунта, отобранных при контрольном бурении скважины на расстоянии 1 м от боковой поверхности сваи. Контрольное бурение скважины должно быть выполнено непосредственно перед началом испытания. Грунт считается замоченным при степени влажности .

6.12 При проведении испытаний просадочных грунтов с замачиванием в зимних условиях грунт в пределах, ограниченных траншеей, в которой располагаются сваи, перед началом замачивания надлежит оттаивать на полную глубину его промерзания и сохранять в оттаянном состоянии до конца испытаний.

6.13 При испытаниях вечномерзлых грунтов должно быть исключено смерзание сваи с грунтом слоя сезонного промерзания - оттаивания грунта, для чего следует выполнить специальные мероприятия (проходка шурфа или бурение скважины размерами, большими максимального размера поперечного сечения сваи, с полным заполнением зазоров теплоизоляционным материалом и т.д.) до начала сезонного промерзания грунта.

6.14 После погружения буроопускных, опускных и буронабивных свай в вечномерзлых грунтах не реже одного раза в неделю проводят измерение температуры грунта основания по всей длине термометрического устройства с интервалом не более 1 м, в том числе обязательно на глубине расположения конца сваи.

7 Испытания талых грунтов динамической нагрузкой

7.1 Испытания талых грунтов динамической (ударной или вибрационной) нагрузкой проводят забивными сваями для проверки возможности погружения свай на намечаемую глубину, для оценки несущей способности сваи, определяемой по значению отказа, а также для относительной оценки однородностей грунтов по их сопротивлению погружению.

За отказ сваи принимают среднюю глубину погружения от одного удара молотом или глубину погружения от работы вибропогружателя за 1 мин, выраженные в сантиметрах.

Приборы для измерения отказов должны обеспечивать погрешность измерения не более 1 мм. При наличии соответствующих приборов раздельно фиксируют остаточную и упругую части отказа.

Испытания грунтов динамической нагрузкой для определения несущей способности свай в просадочных грунтах с природной влажностью не проводят.

7.2 Проведение испытания

7.2.1 Забивку и добивку испытываемой сваи производят таким же оборудованием, какое будет использовано для погружения свай в составе фундамента.

7.2.2 Испытание сваи динамической нагрузкой должно включать:

- при забивке сваи - подсчеты количества ударов молота на каждый метр погружения и общего количества ударов, а на последнем метре - на каждые 10 см погружения;

- при вибропогружении сваи - подсчеты времени на каждый метр погружения, а на последнем метре - времени на каждые 10 см погружения;

- определение отказов сваи при забивке после "отдыха", т.е. после перерыва между окончанием забивки и началом добивки.

7.2.3 Продолжительность "отдыха" устанавливается программой испытаний в зависимости от состава, свойств и состояния прорезаемых грунтов и грунтов под нижним концом сваи, но не менее:

3 сут - при песчаных грунтах, кроме водонасыщенных мелких и пылеватых;

6 сут - при глинистых и разнородных грунтах.

Примечания

1 При прорезании песчаных, а также просадочных грунтов и наличии под острием сваи крупнообломочных, плотных песчаных или глинистых грунтов твердой консистенции продолжительность "отдыха" допускается сократить до 1 сут.

2 Более продолжительный срок "отдыха" устанавливают:

- при прорезании водонасыщенных мелких и пылеватых песков - не менее 10 сут;

- при прорезании глинистых грунтов мягко- и текучепластичной консистенции - не менее 20 сут.

7.2.4 Добивку сваи производят последовательно залогами из 3 и 5 ударов. Высота падения ударной части молота при добивке должна быть одинаковой для всех ударов. За расчетный принимают наибольший средний отказ.

7.2.5 Забивку эталонной сваи или сваи-зонда производят до достижения заданной глубины или до резкого увеличения числа ударов (более 50 ударов на последних 10 см погружения).

В процессе забивки эталонной сваи или сваи-зонда следует постоянно контролировать вертикальность звеньев сваи и стрелы копровой установки. Отклонение от вертикали погружаемых в грунт звеньев не должно превышать 0,5 см на 1 м погружения. Отклонение мачты установки для забивки сваи от вертикали не должно превышать 5°.

7.2.6 В процессе испытания ведут журнал, форма которого приведена в приложении Д.

7.3 Обработка результатов

Результаты испытаний оформляют в виде графиков изменения отказов по глубине и зависимости общего количества ударов от глубины забивки сваи (приложение Е).

Масштаб графиков принимают:

- по вертикали - 1 см, равный 1 м глубины забивки сваи;

- по горизонтали - 1 см, равный 1 см отказа сваи, 50 ударам молота при забивке; 1 мин при вибропогружении.

8 Испытания талых грунтов статическими вдавливающими, выдергивающими и горизонтальными нагрузками

8.1 Испытания грунтов забивкой сваей следует начинать после ее "отдыха" согласно 7.2.3. Для свай, погруженных другими способами, начало испытаний определяется программой испытаний, но не ранее, чем через 1 сут после их погружения.

При испытаниях набивными (буронабивными) сваями начало испытаний назначают не ранее достижения бетоном свай 80% проектной прочности.

8.2 Проведение испытания талых грунтов статической вдавливающей нагрузкой.

8.2.1 Нагружение испытываемой сваи (натурной, эталонной или сваи-зонда) 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.

8.2.2 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).

При испытании грунтов эталонной сваей или сваей-зондом отсчеты на каждой ступени нагружения снимают в следующей последовательности: первый отсчет - сразу после приложения нагрузки, затем два отсчета с интервалом 15 мин и далее с интервалом 30 мин до условной стабилизации деформации.

Расхождения в показаниях приборов не должны превышать:

50% - при осадках менее 1 мм;

30% - при осадках от 1 до 5 мм;

20% - при осадках более 5 мм.

8.2.3 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 ч наблюдений, если под нижним концом сваи залегают глинистые грунты от мягкопластичной до текучей консистенции.

При испытании свай опор мостов за этот критерий принимают скорость осадки, не превышающую 0,1 мм за последние:

- 30 мин наблюдений - при опирании сваи на крупнообломочные, песчаные грунты и глинистые грунты твердой консистенции;

- 60 мин наблюдений - при опирании сваи на глинистые грунты от полутвердой до тугопластичной консистенции.

За критерий условной стабилизации деформации при испытании эталонной сваей или сваей-зондом принимают скорость осадки сваи на данной ступени нагружения, не превышающую 0,1 мм за последние:

- 15 мин наблюдений, если под нижним концом сваи залегают песчаные и глинистые грунты твердой консистенции;

- 30 мин наблюдений, если под нижним концом сваи залегают глинистые грунты от полутвердой до тугопластичной консистенции;

- 60 мин наблюдений, если под нижним концом сваи залегают глинистые грунты от мягкопластичной до текучей консистенции.

8.2.4 Нагрузка при испытании натурной сваей должна быть доведена до значения, при котором общая осадка сваи составляет не менее 40 мм. При испытании эталонной сваей или сваей-зондом эта осадка должна быть не менее 20 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 заглублении нижних концов эталонных свай или свай-зондов в крупнообломочные грунты нагрузка должна быть доведена до значения, предусмотренного программой испытаний.

При контрольном испытании сваи при строительстве наибольшая нагрузка не должна превышать расчетного сопротивления сваи по материалу.

8.2.5 После проведения испытания грунта эталонной сваей типа II для оценки предельного сопротивления грунта под нижним концом сваи производят вдавливание ее нижнего конца на 20 мм, а затем для оценки предельного сопротивления грунта на боковой поверхности сваи - вдавливание или выдергивание (в случаях, когда нижний конец сваи располагается в водоносыщенных песках или супесях) ствола сваи на 12 мм.

Указанные испытания проводят без "отдыха" ступенями нагрузок, значения которых назначают согласно 8.2.1, и выдерживают в течение 15 мин.

В журнале испытаний грунтов эталонной сваей указывают промежутки времени между окончанием предыдущего и началом следующего испытания.

При использовании эталонной сваи типа III помимо общей нагрузки на сваю на каждой ступени нагружения в сроки, указанные в 8.2.3, снимают показания по датчику, регистрирующему сопротивление грунта под нижним концом сваи.

8.2.6 Разгрузку сваи (натурной, эталонной или сваи-зонда) производят после достижения наибольшей нагрузки (8.2.4) 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.

8.2.7 После проведения испытания эталонной сваей или сваей-зондом их извлекают из грунта. При этом выдергивающее усилие прикладывают без рывков и по оси сваи.

8.2.8 В процессе испытания ведут журнал, форма которого приведена в приложении Ж.

8.3. Проведение ускоренного испытания талых грунтов статической вдавливающей нагрузкой при инженерных изысканиях для строительства.

При инженерных изысканиях для строительства допускается проведение ускоренного испытания грунтов статической вдавливающей нагрузкой натурной или эталонной сваей методом релаксации напряжений, обеспечивающим получение графиков зависимости осадки свай от нагрузки, идентичных графикам, получаемым методом, регламентируемым 8.2.

Рекомендации по проведению испытания методом релаксации напряжений приведены в приложении И.

8.4 Проведение ускоренного контрольного испытания забивной сваи статической вдавливающей нагрузкой.

Нагружение забивной сваи при контрольных испытаниях свай при строительстве допускается производить ступенями, равными 1/8 наибольшей нагрузки на сваю, с