Испытания методом PDA

• определить несущую способность сваи по грунту, в том числе раздельно по боковой поверхности и под нижним концом; 
• получить зависимость «осадка-нагрузка», аналогичную результатам испытаний статической вдавливающей нагрузкой; 
• оценить сопротивление грунта по боковой поверхности сваи и под «пятой» сваи.

Метод PDA (Pile Driving Analyzer) для испытаний свай в строительстве соответствует ГОСТ 5686-2020 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями» (п. 8.4). 

Этот метод позволяет:

• Минимизировать время на определение статической несущей способности фундаментов и анализ эффективности использования оборудования для забивки свай, что сокращает сроки строительства свайных фундаментов.

• Получать данные, по точности соответствующие статистическим испытаниям, но со скоростью динамического.

При проведении испытаний ,если осадка сваи при динамических испытаниях составляет менее 2мм, необходимы замеры упругих отказов с помощью акселерометров. В этом случае применятеся расчет по формуле Бахолдина Б. В. на основе его исследований. Она учитывает упругую составляющую работы грунта и сваи. 

Формулы и обозначения приведены в п. 7.3.7 СП 24.13330.201. 

ГОСТ 5686-2020 — межгосударственный стандарт, который называется «Грунты. Методы полевых испытаний сваями». Документ распространяется на методы полевых испытаний грунтов сваями, которые проводятся при инженерных изысканиях для строительства, а также при строительстве и реконструкции. 

При осадках более 2мм, расчет несущей способности производится по формуле Н.М. Герсеванова.

Основа метода — принцип волновой теории удара, описывающей распространение в одноосном стержне упругой волны.

  Метод испытаний свай на вдавливающую нагрузку, основанный на принципах волновой теории удара, — это современная и эффективная технология динамометрического контроля, позволяющая оценить несущую способность свай по результатам их силового и скоростного отклика на удар в осевом направлении. Метод применяется для буровых, набивных и забивных вертикально расположенных свай и позволяет определить сопротивление грунта по боковой поверхности и под пятой сваи.
 
В данной статье рассматриваются основные этапы проведения испытаний, используемое оборудование, требования к техническим средствам и область применения метода.
 

Принцип метода
 
  Метод основан на регистрации параметров ударного нагружения сваи, нанесенного сваебойным молотом по её верхнему торцу. В процессе испытаний измеряются:
 
  - Сила, действующая на сваю, определяемая по деформациям её ствола.
  - Скорость перемещения сваи, определяемая по ускорению под воздействием ударной нагрузки.
 
  Эти данные обрабатываются с использованием волновой теории удара, что позволяет моделировать квазистатическую зависимость «нагрузка — осадка» и оценивать сопротивление грунта.
 

 Оборудование и технические требования
 
 Для проведения испытаний применяются следующие виды оборудования:
 
  - Стандартный сваебойный молот или специально изготовленный подвесной молот, обладающий массой и энергией удара, достаточными для погружения сваи или создания квазистатического сопротивления.
  - Датчики ускорения и силы, установленные на голове сваи, для регистрации параметров ударного нагружения.
  - Система регистрации данных, обеспечивающая запись и обработку информации в реальном времени.
  - Демпфирующая прокладка из упругого материала между головой сваи и молотом, гасящая высокочастотные колебания.
 
Энергия удара молота подбирается таким образом, чтобы остаточное перемещение сваи после удара составляло не менее 2 мм в дисперсных грунтах. Это позволяет обеспечить достаточную точность измерений и достоверность результатов.
   
Этапы проведения испытаний
 
  1. Подготовка к испытаниям
  Устанавливаются датчики ускорения и силы на голове сваи. Проверяется работоспособность оборудования и калибруются датчики.

  2. Нанесение ударной нагрузки
  Свая подвергается удару сваебойным молотом. В процессе удара регистрируются параметры силы и скорости.
 
  3. Фиксация данных
  Система фиксирует данные о деформации ствола сваи, ускорении и времени воздействия. Время воздействия должно составлять не менее 3 мс, чтобы обеспечить квазистатическое сопротивление, превышающее проектную нагрузку.

  4. Обработка данных
  Регистрируемые параметры обрабатываются с использованием волновой теории удара. Это позволяет оценить сопротивление грунта по боковой поверхности и под пятой сваи.
 
  5. Моделирование зависимости «нагрузка — осадка»
  На основе обработанных данных строится квазистатическая зависимость, отражающая поведение сваи под нагрузкой.
 
  6. Составление отчета
  Результаты испытаний оформляются в виде графиков и таблиц. Достоверность расчетов подтверждается положительными результатами статических испытаний аналогичных свай в схожих грунтовых условиях.
 
Требования к приборам и оборудованию
 
  Технические требования к приборам и оборудованию, используемым для испытаний, изложены в приложении К ГОСТ 5686—2020. В частности, оборудование должно обеспечивать:
 
  - Высокую точность измерений параметров ударного нагружения.
  - Синхронную регистрацию данных по ускорению и силе.
  - Возможность обработки данных с использованием волновой теории удара.
  - Устойчивость к внешним воздействиям и высокой влажности.
 
Преимущества метода
 
  - Высокая точность — позволяет определить сопротивление грунта по боковой поверхности и под пятой сваи.
  - Быстрота проведения — не требует длительного выдерживания нагрузки, как при статических испытаниях.
  - Экономичность — снижает затраты на оборудование и трудозатраты.
  - Широкая применимость — подходит для различных типов свай и грунтов.
  - Совместимость с проектными решениями — позволяет корректировать параметры забивки в реальном времени.

Где применяется метод?
 
  Метод используется при строительстве:
 
  - Высотных зданий.
  - Промышленных объектов.
  - Мостов и набережных.
  - Объектов на слабых грунтах.
  - В условиях ограниченного пространства.
 
  Он особенно актуален при массовом строительстве, где требуется быстрая и экономичная оценка несущей способности свай.