Испытание свай - это работы по определению длины свай, контролю сплошности, однородности и прочности бетон.

Специалисты лаборатории производят измерения с помощью прибора «СПЕКТР-2.0», «СПЕКТР-4.3». Метод измерения прибора основан на измерении времени между интервалами излучения упругой продольной волны в свае и прихода отраженных волн.

Обработка экспериментальных данных производится в специализированной программе «СПЕКТР – 2.0»,«СПЕКТР-4.3» которая обеспечивает получение массивов данных, последующую их обработку и визуализацию информации.

Результаты измерения фактической длины свай и выявления дефектов и повреждений выполняются в виде технического отчета с выдачей заключения.

Определение длины свай

1 Теоретические основы

Удар молотком по оголовку сваи возбуждает в ней волну сжатия. Эта волна со скоростью звука (V, м/с) распространяется в теле сваи до её пяты и отражается обратно. Отклик сваи на удар воспринимается датчиком ускорения, сигнал a(t) которого записывается в память и преобразуется (интегрируется) в функцию времени v(t):

Рис.1. Отклик сваи на удар молотком как функция времени v(t).

Для получения длины сваи Н определяется время Δt между сигналами удара молотка и отражения от пяты сваи, а длина вычисляется по формуле:

                                                                                     .

Диагностика целостности свай основана на одномерной теории волны сжатия. Отражения, вызванные изменением механического импеданса (вследствие наличия неоднородности в теле сваи) доходят до оголовка сваи, где воспринимаются датчиком и записываются прибором. Затем производится анализ полученных данных.

Механический импеданс Z определяется как:

                                                                                 ,

где A – площадь сечения сваи, E – модуль упругости, р – плотность сваи.

Любое изменение A, E или р – есть проявление неоднородности, которое вызывает возникновение отражения от изменения импеданса. Отражения ударной волны происходят от границ раздела сред: 

• Пята сваи / грунт.
• Резкие изменения сечения.
• Включения грунта или других инородных тел.
• Трещины.
• Сочленения.
• Неоднородности по плотности бетона.
• Изменения в слоях грунта.

Влияние формы сваи на получаемый отклик.

Отражение возникает, когда присутствует неоднородность в сечении или свойствах материала сваи (рис.2). Зная время появления отражения, можно локализовать эту неоднородность. «Знак» отражения показывает увеличение или уменьшение сечения сваи, неоднородности по плотности бетона.

Рис.2. Влияние формы сваи на получаемый отклик.

 2 Сбор экспериментальных данных

При сборе экспериментальных данных используется прибор «СПЕКТР» и один из вибродатчиков, идущих в комплекте с прибором.

2.1 Установка датчика на торец сваи

Для крепления на сваю используется обычный пластилин или подобный по свойствам (вязкий) материал. Перед установкой датчика верхний торец сваи очищается от посторонних предметов (мусора, камней и пр.). Место установки датчика и место нанесение удара должно иметь плоскую поверхность.

                                                 Рис.3. Пример установки датчика на железобетонную сваю

2.2     Боковой метод измерения (анкер + стальная пластина).

Перед установкой датчика боковина сваи очищается от посторонних предметов (мусора, камней и пр.). Перфоратором сверлится отверстие под анкер для крепления пластины. Во избежание дребезга при ударе, пластину следует прочно и плотно прижать к свае с помощью анкера.

Датчик плотно прижимается к боковине сваи через пластилин, направленность датчика должна совпадать с осью сваи, а не быть перпендикулярна. Пример установки датчика на железобетонную сваю сечением 300х300 мм показан на рис.4.

                                        Рис. 4. Пример боковой установки датчика на железобетонную сваю

2.3 Боковой метод измерения (шуруп по бетону + кольцо).

Перед установкой датчика боковина сваи очищается от посторонних предметов (мусора, камней и пр.). Перфоратором сверлится отверстие под шуруп. Для удобства более длинным шурупом нарезается резьба, затем он выкручивается и вкручивается короткий шуруп со стальным кольцом (рис.5).

После установки датчика нажатием кнопки «M» прибор переключается в режим измерения, а на экране отображается краткая информация по управляющим клавишам. Последующее нажатие кнопки «М» переводит прибор в режим ожидания сигнала с датчика.

                                              Рис. 5. Пример боковой установки датчика на железобетонную сваю

Удар наносится по верхнему торцу сваи (см. рис. 3), либо по одному из двух боковых методов (см. рис. Б.4, Б.5), датчик воспринимает реакцию сваи, а электронный блок производит запись и отображение вибросигнала.

При проведении измерений следует обращать внимание на длину участка сваи, которая находится над уровнем грунта. Для более корректного сбора информации длина свободной части сваи не должна превышать трёх диаметров сваи.

3 Обработка данных

Основанная обработка экспериментальных данных производится в компьютерной программе «СПЕКТР». Перед началом работы следует включить нормирование сигнала (пункт «Вид» главного меню), фильтрацию и интегрирование в канале, к которому был подключен датчик («Обработка»).

При ударе по верхнему торцу волна проходит до конца сваи и возвращается обратно. Датчик регистрирует сам удар и его отражение от неоднородностей в свае, слоёв грунта и конца сваи.

Для вычисления длины используется разность частот между экстремумами, кроме первого. Значение частоты первого экстремума фактически совпадает с расстоянием между последующими экстремумами, что говорит о мягком закреплении конца сваи. При жёстком закреплении значение частоты первого экстремума стремится к половине разности между последующими экстремумами.

Компьютерная программа «СПЕКТР» позволяет автоматизировать вычисления при анализе сигнала и спектра («Обработка \ измерение длины» или из контекстного меню графиков «Сигнал» и «Спектр»). Расчет проводится на основе установленных точек на графиках «Сигнал» или «Спектр».

4 Инструментальные измерения

На первом этапе инструментальных исследований выполняются работы по определению фактической длины сваи с использованием прибора - «СПЕКТР». Пример чформированного графического отчета представлен на рисунке 6.

                                             Рис. 6. Пример отчета определения длины бетонной сваи

Под руководством к.т.н., доцента кафедры «Промышленное гражданское строительство, геотехника и фундаментостроение» Клименко Максима Юрьевича ведется активная работа развития практической базы университета. Специалисты Строительной лаборатории ЮРГПУ(НПИ) выполняют работы по всей России. Наиболее значимые объекты сегодня находятся в Москве, Московской и Ростовской области, Краснодарском крае.

Определение длины свай, обследование свайного поля, определение длины и сплошности свай, Определение длины свай Ростов, обследование свайного поля Ростов, определение длины и сплошности свай Ростов, Определение длины свай Краснодар, обследование свайного поля Краснодар, определение длины и сплошности свай Краснодар, Определение длины свай Сочи, обследование свайного поля Сочи, определение длины и сплошности свай Сочи