ZESZYTY N A U K O W E P O LITEC H N IK I ŚLĄSKIEJ Seria: BUDOW NICTW O z. 97
2003 N r kol. 1573
Andrzej TEJCHM AN, K azim ierz GW IZDAŁA, Tadeusz BRZOZO W SKI, Marcin BLOCKUS, A ndrzej SŁABEK
Politechnika G dańska
DYNAMICZNE BADANIA NOŚNOŚCI PALI WIERCONYCH
Streszczenie. Przedstaw iono charakterystykę badań dynam icznych pali (DLT) w odniesie
niu do wielkośrednicow ych pali wierconych. N a przykładzie badań przeprow adzonych na kilku obiektach m ostow ych w Polsce om ów iono zależność m iędzy w ynikam i próbnych obciążeń statycznych (SLT) oraz w ynikam i badań dynam icznych.
DYNAMIC LOAD TESTING OF BORED PILES
Summary. C haracteristic o f Dynam ic Load Testing w ith reference to large diam eter bored piles is presented. R elation betw een results o f static load (SLT) and dynam ic tests (DLT) are discussed based on a few exam ples o f tested piles in several bridge structures.
1. Wprowadzenie
Metody badań dynam icznych, początkowo stosowane dla pali wbijanych, s ą obecnie pow szechnie w ykorzystyw ane na św iecie rów nież dla pali wierconych. W niniejszym artykule przedstawiono przykładow e badania dynam iczne nośności pali w ykonane w kraju przez autorów pracy.
Metoda dynam icznego określania nośności pali w porów naniu do badań statycznych eli
minuje konieczność m ontow ania jakichkolw iek urządzeń kotw iących lub balastowych oraz umożliwia przeprow adzenie w ciągu jednego dnia kilku badań dynam icznych pali.
Metoda ta uznaw ana je st za porów nyw alną z badaniem statycznym um ożliw iając ocenę nośności badanych pali. Potw ierdza to szereg wykonanych na świecie porów nań wyników uzyskanych z obu badań (np. [3, 4, 7, 8]).
W większości przypadków badań dynam icznych pali wykonywanych na świecie zaleca się jednak w ykonać jako korelacyjne przynajmniej jedno próbne obciążenie statyczne dla kilku przeprowadzonych prób dynam icznych (patrz rów nież [16]).
Badanie dynam iczne polega na wykorzystaniu zjaw iska rozchodzenia się fali naprężeń w palu podczas jego w bijania. W przypadku pala wykonywanego w gruncie badanie przepro
wadza się po w ykonaniu pala (zakończeniu okresu dojrzew ania betonu). Uderzenie w głowicę młotem kafara lub innym ciężarem prowadzonym w prow adnicach wywołuje falę naprężeń.
Za pom ocą czujników zam ontow anych na głowicy pala (rys. 1) następuje pomiar przys
pieszenia i naprężeń w głowicy pala. Przenośny kom puter (przy współpracy ze specjalnie zaprojektowanym w zm acniaczem i przetw ornikiem sygnałów) rejestruje dane (rys. 2). Wiel
kości zarejestrowane podczas uderzenia oraz charakterystyka podłoża opracowana na podstawie rozpoznanych wcześniej w arunków gruntowych um ożliw iają opisanie modelu analitycznego układu pal —grunt, za pom ocą którego określa się nośność pala oraz ekw iw alentną do statycznej, zależność obciążenie - osiadanie. Szczegółowy opis podstaw teoretycznych oraz m etod badań dynam icznych podany je st m iędzy innymi w pracach [1 ,2 , 6, 14].
Rys. 1. Czujniki na głowicy pala Rys. 2. K omputer i wzmacniacz sygnałów Fig. 1. Transducers on the pile top Fig.2. Computer and signal amplificator
Głównym elem entem służącym do wywoływania fali naprężeń w palu wierconym jest bijak o ciężarze rów nym m inim um 1 -i- 2 % nośności pala. W ykonany je st on ze stali lub jed
nolitej bryły zbrojonego betonu w osłonie z rury stalowej (rys. 3). Bijak podnoszony jest za pom ocą dźw igu (wiertnicy) zapew niającego swobodne jego uw alnianie. Pozw ala to na bez
władne uderzenie w głowicę badanego pala. Prow adnica zam ocow ana do głow icy pala ma zapewnić centryczne uderzenie bijaka w pal.
Dynamiczne badania nośności pali wierconych 281
Rys. 3. Badanie nośności pala wierconego <j> 1200 mm. Bijak przygotowany do uderzenia Fig. 3. Dynamie load test o f bored pile 1200 mm diameter. Hammer before dumping
2. Modele analityczne stosow ane w badaniach dynam icznych pali
Interpretację w yników badań dynam icznych wykonuje się za pom ocą program ów kom pu
terowych opracowanych przy założeniu kilku różnych m odeli układu pal-grunt.
Analizy, w których oddziaływ anie gruntu m odelow ane je st jedynie pod podstaw ą pala i ewentualnie w dodatkow ym punkcie na jego pobocznicy gruntu nazyw am y m etodam i bez
pośrednimi. N ajbardziej popularnym i z nich są: m etoda CA SE (opracow ana w Case Institute
of Technology [9]), m etoda IM PED A N C E oraz holenderska m etoda TNO (Technical Nether- lands Organization). Testy bezpośrednie wykorzystywane m o g ą być jedynie dla pali o jedno
rodnym kształcie i strukturze. M etody te są szczególnie w rażliwe na niepraw idłow y dobór prędkości rozprzestrzeniania się fali naprężeń, stałych tłum ienia i sprężystości gruntu. Błędny dobór tych param etrów pow oduje uzyskanie niepoprawnych w yników całego testu.
Pale o niejednorodnym kształcie i strukturze a w szczególności w złożonych warunkach gruntowych pow inny być analizow ane m etodam i pośrednim i um ożliw iającym i o wiele lep
sze odw zorowanie zarówno charakterystyki m echanicznej pala, ja k i samego gruntu.
Pośrednie (rozszerzone) m etody oceny nośności pali za pom ocą m odeli matematycznych i obliczeń iteracyjnych zostały rozw inięte w latach sześćdziesiątych ubiegłego wieku (metoda CAPWAP [10]). H olenderska m etoda pośrednia, zw ana TNODLT (wykorzystywana do interpretacji przez autorów artykułu), została w prow adzona w latach osiemdziesiątych [1, 8],
W m etodach rozszerzonych, podobnie ja k w m etodach bezpośrednich, do analizy wyko
rzystuje się wykresy siły i prędkości w zależności od czasu otrzym ane na podstawie pomiaru przyspieszenia i naprężenia w głowicy badanego pala. Jednowym iarow a teoria falowa poz
w ala na ocenę oporu gruntu i obliczenie reakcji pala na uderzenie m łota (lub bijaka).
Rozprzestrzenianie się fali naprężenia w palu i przekazanie energii do gruntu oparte są na m odelu numerycznym, w którym opór gruntu podzielono n a statyczny i dynamiczny.
Do opisu oporu statycznego gruntu przyjęto model sprężysto-plastyczny, natomiast opór dynamiczny reprezentuje lepki tłum ik. Opór pobocznicy m odelow any je st w punktach dyskretnych w zdłuż pobocznicy pala. Param etry m odelu będące w arunkam i początkowymi są w stępnie przyjm owane na podstaw ie w łasności m echanicznych gruntu i pala.
W arunkiem granicznym num erycznego m odelu układu pal-grunt je s t prędkość w głowicy pala. W rów naniach rów now agi w ykorzystuje się znajom ość siły w głowicy pala. Przebieg zm ienności tej siły w czasie odpow iada przebiegow i prędkości; dlatego mając zmierzoną je d n ą z tych w ielkości m ożna obliczyć drugą. Siła obliczona, zależna od parametrów oporu gruntu, m oże być porów nana ze zm ierzoną w czasie badania. Param etry modelu są dostosowywane w kolejnych iteracjach aż do najlepszego m ożliw ego dopasowania pomiędzy krzywymi siły: obliczoną i pom ierzoną. A naliza dynam iczna m oże być odwrócona przy wykorzystaniu pom iaru siły w głowicy pala jako w arunku granicznego. Proces iteracyjny przeprow adza się w tedy do m om entu ja k najlepszego dopasow ania krzywych prędkości (mierzonej i obliczonej).
Według [11] param etry oporu gruntu obliczone w pow yższy sposób są reprezentatywne w odniesieniu do statycznego i dynam icznego zachowania się pala. W ynikiem przedstawionej analizy je st rozkład oporów na pobocznicy i pod podstaw ą pala. Otrzymane statyczne parametry gruntu s ą następnie wykorzystane do obliczenia przebiegu statycznego obciążenia pala i skonstruowania krzywej obciążenie-osiadanie w głow icy pala. Jest to zależność ekwi
walentna do krzywej obciążenie-osiadanie otrzymanej z obciążenia statycznego.
Dynamiczne badania nośności pali w ierconych 283
Zespół autorów artykułu do w ykonyw anych w Polsce badań DLT (Dynam ie Load Test) stosuje aparaturę holenderskiej firm y „Profound” (własność H ydrobudow y SA Gdańsk) oraz metodę pośrednią TNODLT.
Należy podkreślić, że w w ielu krajach opracowano ju ż normy, projekty norm lub zalecenia dotyczące zasad stosow ania m etody dynam icznej do określania nośności pali ([15], [16], [17]). W nowej w ersji polskiej norm y palowej konieczne je st w prow adzenie dopuszczalności i zasad stosowania tego typu badań w praktyce (zobacz Eurocode 7 [16]). Warto dodać, że obecnie na świecie w prow adzono ju ż n o w ą udoskonaloną m etodę badania łączącego cechy obciążenia statycznego i badania dynam icznego znaną pod nazw ą „STATNAMIC” . Jej opis w literaturze polskiej m ożna znaleźć w pracach [5] i [12].
3. Przykłady w ykonanych badań dynam icznych
W ciągu ostatnich kilku lat A utorzy w ykonali praw ie trzydzieści badań dynam icznych pali. Poniżej zaprezentow ano przykłady badań dla wybranych obiektów, które zostaną krótko scharakteryzowane.
Wiadukt w ciągu ul. W iśniew skiego w Gdyni
Wiadukt nad toram i kolejow ym i w ciągu ul. Janka W iśniewskiego w Gdyni je st obiektem jednoprzęsłowym, o podporach posadow ionych na palach o średnicy 1200 mm. Przyczółek nr 1 posadowiono na 16 palach długości 14,0 m , przyczółek nr 2 na 19 palach o długości 15,7 m każdy. Pod podstaw am i w szystkich pali w ykonano iniekcje w edług technologii opracowanej w Katedrze G eotechniki Politechniki Gdańskiej [13].
Warunki geotechniczne w rejonie rozpatryw anego obiektu przedstaw iono na rys. 4.
W podłożu pod w arstw a nasypów w ystępują w arstwy piasków drobnych, pylastych i średnich z przewarstwieniami glin piaszczystych i glin pylastych. Piaski znajdują się w stanie średniozagęszczonym i zagęszczonym . Podstaw y pali posadowione są w piaskach pylastych i piaskach drobnych o zagęszczeniu Id = 0,72.
Dla omawianego obiektu wykonano próbne obciążenie statyczne pala nr 15 (przyczółek nr 1) oraz dw a badania dynam iczne pali nr 17 i 21 (przyczółek n r 2). Przewidywane projektowe obciążenie obliczeniow e dla każdego z badanych pali wynosiło Q r = 3500 kN.
Przyczółek nr 1 Przyczółek nr 2
Rys. 4. W arunki geotechniczne. W iadukt w ciągu ul. Janka W iśniewskiego w Gdyni Fig. 4. Geotechnical conditions. Overbridge, W iśniewskiego str. in Gdynia
Badania dynam iczne wykonane dla pali pod w iadukt w ciągu ul. Janka Wiśniewskiego były pierwszym i tego rodzaju badaniam i wykonanymi w Polsce. N a rys. 5 przedstawiono porównanie krzywych obciążenie-osiadanie uzyskanych z próbnego obciążenia statycznego oraz badania dynam icznego.
Obciążenie Q [kN]
0 2000 4000 6000 8000 10000
Rys. 5. Krzywe obciążenie-osiadanie. Wiadukt w ciągu ul. Janka Wiśniewskiego w Gdyni Fig. 5. Load-settlements curves. Overbridge, Wiśniewskiego str. in Gdynia
Dynamiczne badania nośności pali w ierconych 285
Most przez rzekę R urzycę koło O gnicy
Obiekt wykonano w ram ach m odernizacji drogi krajowej nr 122 pom iędzy O gnicą a K raj
nikiem Dolnym (rys. 6). M ost zaprojektow ano jako konstrukcję jednoprzęsłow ą opartą na dwóch przyczółkach posadow ionych na palach w ierconych (|> 1500 m m , o długości 18,0 m.
Pod każdą z podpór zastosow ano po 10 pali z iniekcją pod podstaw am i w edług technologii opracowanej w K atedrze G eotechniki Politechniki Gdańskiej. O bciążenie obliczeniowe przekazywane na pojedynczy pal wynosi Q r = 4073 kN.
Most zlokalizow any je s t w dolinie rzeki Rurzycy. Pod w arstw ą św ieżych nasypów występują grunty organiczne w postaci torfów. Grunty te zalegają do głębokości około 6 * 7 m ppt. Poniżej do głębokości około l O m p p t . w ystępują piaski drobne pochodzenia aluwialnego od luźnych do średniozagęszczonych (Id = 0,21 * 0.41). Pod tą w arstw ą zalegają piaski średnie ze żw irem w stanie średniozagęszczonym do zagęszczonego. U proszczone profile geotechniczne dla obydw u podpór przedstaw iono na rys. 6.
- 2,60
■ 3 .2 0
Przyczółek nr 1 Przyczółek nr 2
- S .9 0
- 9 , 1 0
- 1 0.9 0
- 1 5,2 0
- 1 6,90
<f> 1 5 0 0 m m , L = 1 8 ,0 m
Rys. 6. W arunki geotechniczne.
Fig. 6. Geotechnical conditions.
Most przez rzekę Rurzycę koło Ognicy Bridge over Rurzyca river near Ognica
4 1500 m m , L = 1 8 ,0 m
N a rozpatryw anym obiekcie jako pierw sze w ykonano obciążenie statyczne pala nr 3 (przyczółek nr 1), następnie na tym samym palu jako korelacyjne przeprowadzono badanie dynam iczne oraz dodatkow o badanie dynam iczne pala nr 18 na przyczółku nr 2.
W yniki badań pali w postaci krzyw ych obciążenie-osiadanie przedstawiono na rys. 7.
K rzyw ą z badania dynam icznego dla pala nr 3 wrysowano poniżej krzywej z obciążenia statycznego traktując próbę dynam iczną jako kontynuację badań.
Obciążenie Q [kN]
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000
Rys. 7. Krzywe obciążenie-osiadanie. Most przez rzekę Rurzycę koło Ognicy Fig. 7. Load-settlements curves. Bridge over Rurzyca river near Ognica W iadukty w ciągu O bw odnicy Trójmiasta
W iadukty 4A i 4B usytuow ane są obok siebie w ciągu Obw odnicy Trójmiasta. Wiadukt 4A stanowi elem ent ciągu kom unikacyjnego w kierunku Gdańska, natom iast wiadukt 4B w kie
runku Gdyni. K ażda z konstrukcji posadow iona je st na 8 palach wielkośrednicowych o śred
nicy 1200 m m i długości 17,0 m (od strony Gdyni) oraz długości 18,0 m (od strony Gdańska).
P od podstaw am i pali zastosow ano iniekcję kom orow ą w edług technologii Katedry G eotechniki Politechniki Gdańskiej.
Warunki geotechniczne posadow ienia w iaduktów 4A i 4B scharakteryzowano na rys. 8.
Bezpośrednio pod nasypam i zalęgają grunty spoiste w postaci piasków gliniastych i glin piaszczystych (IL = 0,15 h- 0,35) z przewarstw ieniam i piasków pylastych i średnich. Poniżej kom pleksu gruntów spoistych od głębokości około 22,0 m ppt w ystępują miejscami soczewki gruntów niespoistych w stanie średniozagęszczonym o zróżnicowanej miąższości. Wiercenie wszystkich pali zakończono w w arstw ie twardoplastycznych gruntów spoistych.
Obciążenie obliczeniow e przekazywane na pojedynczy pal wynosi Qr = 2600 kN. Na roz
patrywanym obiekcie w ykonano dw a badania nośności pali: obciążenie statyczne pala nr 3 na wiadukcie 4 A, oraz badanie dynam iczne pala nr 17 na w iadukcie 4B.
Wyniki badań zaprezentow ano na rys. 9. Różnice w przebiegu krzywych obciążenie- osiadanie w początkowej fazie wynikać m ogą z różnic w w arunkach geotechnicznych (rys. 8).
Osiadanie s [mm]
IDynamiczne badania nośności pali w ierconych 287
W iadukt 4A +<099 W iadukt 4B
4, 1 2 0 0 m m . L = 1 7 ,0 m 1 20 0 m m , L = 1 8 ,0 m
Rys. 8. Warunki geotechniczne. Wiadukty w ciągu Obwodnicy Trójmiasta Fig. 8. Geotechnical conditions. Overbridges on Three-City Bypass
O b c ią ż e n ie Q [k N ]
0 2000 4000 e 000 8000 10000 12000
Rys. 9. Krzywe obciążenie-osiadanie. Wiadukty w ciągu Obwodnicy Trójmiasta Fig. 9. Load-settlements curves. Overbridges on Three-City Bypass
Estakada T -E l Trasy Siekierkow skiej w W arszawie
Estakada T-El zlokalizow ana je st w obrębie trasy Siekierkowskiej w Warszawie i stanowi część ciągu kom unikacyjnego M ostu Wantowego przez Wisłę. Posadow ienie przyczółka oraz dziesięciu podpór tej estakady zaprojektow ano na palach wierconych, wielkośrednicowych.
Pod wszystkie podpory przew idziano pale o jednakow ej średnicy 1000 mm, natomiast liczba pali w podporze oraz ich długość je st różna i zależy od w arunków gruntowych. Pod podsta
w ami pali wykonano iniekcje w edług technologii IBDiM Warszawa.
Podłoże gruntow e w wierzchniej warstw ie zbudow ane je st głów nie z nasypów niekon
trolowanych przem ieszanych gruntam i niespoistym i w postaci luźych piasków drobnych, M iąższość tych w arstw sięga m iejscam i 5 m. Poniżej, na całym obszarze zalegają grunty niespoiste, średniozagęszczone i zagęszczone, w postaci piasków o różnej granulacji, pospó- łek i żwirów. Pale rozpatryw anych podpór zagłębione są w w arstw ach gruntów niespoistych w stanie zagęszczonym Id = 0,7 (rys. 10).
N ośności pojedynczego pala, w g PN-83/B-0248 w poszczególnych podporach wynoszą od 2000 -r 3600 kN.
Podpora nr 3 Podpora nr 4
- 9 , 6 0 + 4 ,3 0
+ 2 ,4 0 rzędna spodu oczepu
<j> 1 00 0 m m , L=13,O m <t> 1 00 0 m m , L =12,O m
Rys. 10. W arunki geotechniczne. Estakada T -El w Warszawie Fig. 10. Geotechnical conditions. Trestle bridge T -E l in W arsaw
Dynamiczne badania nośności pali w ierconych 289
Zgodnie z dokum entacją projektow ą budow y przewidziano wykonanie ośm iu próbnych obciążeń statycznych. W celu przyspieszenia robót w ykonano trzy obciążenia statyczne pali w podporach nr 3, 4 i 9, a następnie sześć badań dynam icznych. Pięć na podporach przewi
dzianych projektem oraz je d n o korelacyjne - na palu nr 34 w podporze 4 (obciążenie statycz
ne i dynamiczne).
Rysunek 11 przedstaw ia wyniki badań pali w ykonanych w podporze nr 3. Odległość między badanymi palam i w ynosiła około 18,0 m, jednak metryki w ykonania obu pali wska
zują na bardzo podobne w arunki gruntowe.
Badania pali w podporze n r 4 przedstaw iono na rysunku 12. Jak ju ż wspom niano, na palu nr 34 wykonano dw a badania. W pierwszej kolejności przeprow adzono obciążenie statyczne, anastępnie badanie dynam iczne. K rzyw ą z próby dynam icznej dla pala nr 34 naniesiono poniżej krzywej z obciążenia statycznego jako kontynuację badania. Pale nr 1 i 34 znajdowały się na przeciwległych krańcach podpory (około 24,0 m).
Obciążenie Q [kN]
o 1000 2000 3000 4000
Rys. 11. Krzywe obciążenie-osiadanie dla podpory nr 3. Estakada T-El w Warszawie Fig. 11. Load-settlements curves for support No. 3. Trestle bridge T-El in Warsaw
Obciążenie Q [kN ]
o 1000 2000 3000 4000 5000
Rys. 12. Krzywe obciążenie-osiadanie dla podpory nr 4. Estakada T-El w Warszawie Fig. 12. Load-settlements curves for support No. 4. Trestle bridge T-El in Warsaw
O bw odnica W olina w ciągu D rogi Krajowej n r 3
Rozpatrywane pale stanow ią podpory estakady drogowej oraz m ostu łukowego przez rzekę Dziw nę w ciągu D rogi Krajowej nr 3 w ram ach budow y O bw odnicy Wolina. Podpory od 1 do 20 stanow ią oparcie dla estakady o długościach przęseł 27 -r 66 m. N a podporach 20 i 21 rozpięty je st m ost jednoprzęsłow y o konstrukcji łukowej o długości przęsła 165 m.
Podpory obw odnicy posadowiono na palach w ielkośrednicow ych o średnicy <(> 1200 mm z iniekcją pod podstaw am i w edług technologii opracowanej w K atedrze Geotechniki Poli
techniki Gdańskiej. D la pali, które przechodzą przez warstwy torfów i namułów, zastosowano rury osłonowe o średnicy <j> 1400 m m pozostaw iane w gruncie.
Podłoże projektow anych obiektów stanow ią utwory czw artorzędow e. Grunty rodzime przykryte są w arstw ą gleby i słabonośnych nasypów niekontrolow anych o zmiennym składzie i miąższości. Poniżej zalegają osady bagienno-rzeczne w postaci torfów i namułów, lokalnie 0 miąższości dochodzącej do 9 m podścielone piaskam i drobnym i i średnim i w stanie luźnym 1 średniozagęszczonym (Id = 0,17 + 0,59). Poniżej znajdują się utw ory wodnolodowcowe w postaci gruntów piaszczystych o zróżnicow anym zagęszczeniu (Id = 0,47 -s- 0,70). Pod kom pleksem piasków zalegają w arstwy glin piaszczystych i piasków gliniastych twardoplas
tycznych (Il = 0,0), w których w ystępują soczewki piasków i żw irów (rys. 13). Woda grun
tow a występuje w obrębie w arstw piasków rzecznych łącząc się z w odam i otwartymi (rzeka Dziwna).
Podstaw y pali w iększości podpór za
kończono w w arstw ie twardoplastycznych glin piaszczystych i piasków gliniastych.
M aksym alne obciążenia przypadające na pojedynczy pal w poszczególnych pod
porach w ynoszą od 1900 + 3200 kN.
N a om awianym obiekcie wykonano sześć badań dynam icznych pali oraz trzy korelacyjne obciążenia statyczne.
N a rys. 14 przedstaw iono przykładowo wyniki badania pala n r 7 wykonanego w podporze n r 9.
Rys. 13. Warunki geotechniczne. Obwodnica Wolina Fig. 13. Geotechnical conditions. Wolin Bypass
<)> 1 2 0 0 m m , L=11,O m
Dynamiczne badania nośności pali w ierconych 291
Obciążenie Q [kN]
o 1000 2000 3000 4000
Rys. 14. K rzywe obciążenie-osiadanie dla podpory nr 9. Estakada obwodnicy W olina Fig. 14. Load-settlem ents curves for support No. 9. Trestle bridge o f W olin Bypass
4. Porównanie badań dynam icznych i statycznych
Do analizy nośności otrzym anej na podstaw ie badań dynam icznych przyjęto, że wartość nośności dynam icznej N Di odpow iada osiadaniu otrzym anem u dla nośności z próbnego obciążenia statycznego (kN c°) zinterpretow anej w g PN-83/B -02482 [18]. D la tak przyjętego założenia otrzym ano dla kilku analizow anych pali zależność przedstaw ioną na rysunku 15.
Otrzymano dość d o b rą zgodność porównania, w ystarczającą dla celów praktycznych.
Nd, m
Rys. 15. Porów nanie wyników obciążeń statycznych i badań dynamicznych Fig. 15. Com parison between static and dynamic test results
Należy dodać, że porów nanie przedstaw ione powyżej dotyczy pali wierconych o kilku średnicach (1000, 1200, 1500 m m ) w ykonanych w różnych w arunkach gruntowych. Na ry
sunku 15 znajduje się tylko 8 punktów, gdyż porównano nośności dla pali badanych statycznie i dynam icznie znajdujących się w bezpośrednim sąsiedztw ie oraz pali badanych obiem a m etodam i (w pierwszej kolejności obciążenie statyczne, a następnie badanie dynam icznie). W przypadku drugiego sposobu badania (cztery pale) ze względu na wykonane wcześniej obciążenie statyczne krzyw ą z badania dynam icznego, należy traktować jak krzywą obciążenia wtórnego. W artości nośności dynamicznej uzyskane w powyższy sposób są w iększe niż dla pali obciążanych tylko je d n ą metodą.
5. Podsum owanie
Porów nanie krzyw ych obciążenie-osiadanie uzyskanych na podstaw ie badań dynamicz
nych z krzywymi z próbnych obciążeń statycznych w ykazuje generalnie dobrą zgodność w yników badań. Podkreślić należy szczególną zgodność w artości osiadań uzyskanych z obu badań dla obciążeń zbliżonych do wartości projektowych.
K ilka z prezentow anych przykładów obciążeń w skazuje na różnice w wartościach oporów granicznych pali otrzym ywanych z obu metod. K ońcow a część krzywej obciążenie-osiadanie i jej odniesienie w zględem statycznej krzywej osiadania w ym agają badań i analiz. Prace takie s ą obecnie prow adzone na świecie oraz przez A utorów w Katedrze Geotechniki Politechniki Gdańskiej.
Podstaw ow ą zaletą m etody dynamicznej badania nośności pali je s t wyeliminowanie konieczności m ontażu urządzeń kotwiących oraz krótki czas potrzebny na przeprowadzenie badań. Szczególne zalety badań dynam icznych docenić m ożna w przypadku, gdy warunki techniczne lub terenow e utrudniają przeprowadzenie próbnego obciążenia statycznego.
Badania dynam iczne (DLT) należy kalibrować za pom ocą próbnego obciążenia statycz
nego (SLT), traktowanego ja k o badanie odniesienia, dla danego obszaru posadowienia [16], W ykonanie większej liczby badań DLT pozw oli w przyszłości (zgodnie z Eurocode 7), na w prowadzenie odpow iednich współczynników bezpieczeństw a oraz lepsze wykorzystanie pali przy zachow aniu bezpieczeństw a konstrukcji.
Jak ju ż w spom niano, na świecie opracowano ju ż norm y i zalecenia dotyczące zasad stosowania m etody dynam icznej do określania nośności pali. K onieczne je st wprowadzenie dopuszczalności i zasad stosow ania tego typu badań w nowej wersji polskiej normy.
Dynamiczne badania nośności pali w ierconych 293
LITERATURA
1. Barends F.B.J.: Stress Wave Theory to Piles. Balkema, 4 th International Conference, Rotterdam 1993.
2. Blockus M.: A naliza pracy pali w podłożu gruntowym na podstaw ie badań dynamicznych.
Praca przejściow a w ykonana pod kierunkiem K. G w izdały w ram ach Studium Doktoranckiego „G eotechnika w Inżynierii Środow iska” , W BW ilŚ Politechniki Gdańskiej, Gdańsk 2001.
3. ChiesuraG.: Som e dynam ie param eters o f drilled piles under low- and high-energy tests, 1998.
4. Geerling J., Smits, M .Th.J.H .: P rediction o f load displacem ents characteristics o f piles from the results o f dynam ic/kinetic load test, 1992.
5. Gwizdała K.: Badanie konstrukcji podziem nych in situ. W PPK, U stroń 2001.
6. Holeyman A.E.: Technology o f pile dynam ie testing. Balkem a, R otterdam 1992.
7. Klingmüller O.: D ynam ishe Pfahlprüfung als Optim ierungsproblem . Insitut fur Grundbau und Bodenmechanik, TU B raunschw eig 1991.
8. Middendorp P., Van Veele A.F.: A pplication o f the characteristic stress w ave m ethod in offshore practice. Proceedings 3rd International Conference on N um erical M ethods in Offshore Piling, N antes, France 1986.
9. Rausche F., G oble G.G.: Pile load test by im pact driving, 1970.
10. Rausche F.: D ynam ische M ethoden zur B estim m ung der Tragfähigkeit von Rammpfählen.
Baugrundtagung F rankfurt/M ain - H öchst 1974, s. 395-409.
11. Rausche F., G oble G.G., Likins G.E.: Dynamic detrm ination o f pile capacity. J.Geot. Env.
Div. A SCE 111 1985, s. 367-383.
12. Tejchman A.: B adania dynam iczne pali. Inżynieria M orska i G eotechnika 2000 nr 6.
13. Tejchman A., G w izdała K.: Zw iększanie nośności pali w ierconych. XLVII Konf. Nauk.
KILiW PAN i K N PZITB „K rynica 2001” . Opole-Krynica, 16-21 w rzesień 2001, t. 3, s. 299-306.
14. Foundation Pile D iagnostic System - U ser’s Guide. TNO Building and Construction Research.
15. ASTM, (1989 and N ovem ber 2000): D 4945 - 89: Standard Test M ethod for High-Strain Dynamie Testing o f Piles.
16. prEN 1997-1. Eurocode 7. Geotechnical design. Part 1 - G eneral rules. Final draft, O ctober 2001.
17. Recom m endations by the C om m ittee 2.1 o f the D G GT for the im pact testing o f piles.
Dynamic Pile Load Test. Draft. Germany, Septem ber 1997.
18. PN-83/B-02482. Fundam enty budowlane. N ośność pali i fundam entów palowych.
Recenzent: Prof. zw. dr hab. inż. Bohdan ZADROGA
Abstract
Exam ples o f dynam ie load tests (DLT) o f bearing capacity o f piles installed in Poland are presented in the paper. The testing m ethod shown allows a good estim ation o f bearing capacity o f piles and can be treated as equivalent to static tests.
The com parison o f load-settlem ent curves from dynam ic tests w ith corresponding static load test curves reveals good agreem ent o f the results obtained. However, some practical exam ples presented show the differences in ultim ate resistances received by two analysed m ethods. Final stages o f load-settlem ent curves and its relation to static curves still need additional testing and analyses.
Basic advantage o f dynam ic m ethod for the assessm ent o f p ile ’s bearing capacity is the elim ination o f anchoring equipm ent as w ell as relatively short tim e o f test duration, which becom es o f particular im portance in difficult site and technical conditions, especially for carrying out static load tests (SLT).
Dynamic load tests should be calibrated by static load tests treated as reference tests for a given foundation area analysed.
A ccording to Eurocode 7, larger num ber o f DLT tests w ill enable in the future an introduction to the engineering practice respective safety coefficients, together with better use o f the piling constructions at safety preserved.
