ГОСТ Р 72171-2025. Сваи. Сейсмоакустические методы контроля сплошности бетона и длины свай

Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 1 июля 2025 г. N 659-ст

Основная информация

Полное наименование: НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ. СВАИ. СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ СПЛОШНОСТИ БЕТОНА И ДЛИНЫ СВАЙ

Название на английском: Piles. Low strain impact test methods for pile integrity and length assessment

Обозначение: ГОСТ Р 72171-2025

Классификация:

• ОКС 91.200, 93.020

Статус: Действующий

Дата введения: 1 января 2026 года

Заменяет: ПНСТ 804-2022

Предисловие

Разработка стандарта

Разработан:

• Акционерным обществом "Научно-исследовательский центр "Строительство" (АО "НИЦ "Строительство")
• Научно-исследовательским, проектно-изыскательским и конструкторско-технологическим институтом оснований и подземных сооружений имени Н.М. Герсеванова (НИИОСП им. Н.М. Герсеванова)

При участии специалистов:

• Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ им. М.В. Ломоносова)
• Центра геоэлектромагнитных исследований Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН (ЦГЭМИ ИФЗ РАН)
• Общества с ограниченной ответственностью "ОЗИС-Венчур" (ООО "ОЗИС-Венчур")

Внесен: Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"

Утвержден и введен в действие: Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 1 июля 2025 г. N 659-ст

Введен впервые

Действует взамен: ПНСТ 804-2022

Правила применения

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации".

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты".

В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты".

Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru)

Введение

Настоящий стандарт разработан в целях обеспечения соблюдения требований Федерального закона от 30 декабря 2009 г. N 384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений".

Авторский коллектив

Настоящий стандарт разработан авторским коллективом АО НИЦ "Строительство" - НИИОСП им. Н.М. Герсеванова:

Руководитель темы:

• канд. техн. наук Р.Ф. Шарафутдинов

Ответственные исполнители:

• канд. техн. наук С.А. Рытов
• канд. техн. наук А.А. Чуркин

При участии:

• МГУ им. М.В. Ломоносова (канд. физико-матем. наук В.В. Капустин)
• ЦГЭМИ ИФЗ РАН (И.Н. Лозовский)
• ООО "ОЗИС-Венчур" (канд. техн. наук А.В. Улыбин)

1. Область применения

1.1 Основная область применения

Настоящий стандарт распространяется на железобетонные буронабивные, забивные, вдавливаемые, набивные сваи, баретты и устанавливает порядок проведения неразрушающего контроля длины и сплошности бетона свай сейсмоакустическими методами.

Положения настоящего стандарта распространяются на исследования, выполняемые на этапе:

• строительства
• обследования конструкций

1.2 Дополнительная область применения

Настоящий стандарт допускается применять при контроле сплошности материала и длины:

• металлических свай-труб
• деревянных свай

2. Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие документы:

1. ГОСТ Р 12.3.053 - Система стандартов безопасности труда. Строительство. Ограждения предохранительные временные. Общие технические условия

2. СП 45.13330 "СНиП 3.02.01-87 Земляные сооружения, основания и фундаменты"

3. СП 46.13330 "СНиП 3.06.04-91 Мосты и трубы"

4. СП 291.1325800.2017 - Конструкции грунтоцементные армированные. Правила проектирования

Примечание о проверке действия стандартов

При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов (сводов правил) в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год.

Правила использования ссылочных документов:

• Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений.

• Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия).

• Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения.

• Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.

3. Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 Акустическая аномалия

Определение: Значительное изменение амплитуды/частотного состава сигнала, которое не интерпретируется в качестве импульса, соответствующего возбуждению упругих волн или отражению от нижнего торца сваи.

Примечание: Акустическая аномалия может свидетельствовать о наличии нарушения сплошности или заметной неоднородности.

3.2 Дефект

Определение: Отдельное несоответствие конструкции какому-либо параметру, установленному проектом или нормативным документом.

[ГОСТ Р 71039-2023, пункт 3.3]

3.3 Интерпретация данных

Определение: Этап обработки данных, выполняемый для представления выводов о длине и сплошности бетона конструкций.

[Адаптировано из ГОСТ Р 71039-2023, пункт 3.5]

3.4 Обработка данных

Определение: Совокупность процедур, выполняемых для подготовки зарегистрированных данных к интерпретации.

[ГОСТ Р 71039-2023, пункт 3.7]

3.5 Накопление сигналов

Определение: Способ повышения отношения сигнал/помеха, заключающийся в суммировании сигналов, зарегистрированных на одной точке измерения или на одном объекте контроля.

3.6 Полезный сигнал

Определение: Компоненты зарегистрированного сигнала, содержащие информацию о длине сваи и нарушениях сплошности бетона.

3.7 Помеха (шум)

Определение: Изменение амплитудного или частотного состава зарегистрированного сигнала, которое не интерпретируется в качестве полезного сигнала.

3.8 Сплошность бетона

Определение: Свойство сваи, заключающееся в отсутствии значительных дефектов, расположенных в стволе.

3.9 Ударный источник

Определение: Молоток или иной инструмент, используемый для импульсного возбуждения упругих волн.

4. Общие положения

4.1 Принцип метода

Контроль сплошности бетона и длины свай сейсмоакустическими методами основан на регистрации искусственно возбуждаемых в стволе сваи упругих волн в целях получения сведений о длине и сплошности бетона сваи (см. [1]).

Принцип работы:

1. Упругие волны возбуждаются ударным источником
2. Волны распространяются вдоль ствола сваи
3. Волны отражаются от неоднородностей ствола сваи и ее подошвы
4. Отраженные волны возвращаются к поверхности оголовка сваи
5. Сигналы регистрируются датчиком, измеряющим ускорение или скорость смещения оголовка сваи
6. Данные передаются на персональный компьютер для дальнейшей визуализации, обработки (см. приложение А) и интерпретации (см. приложение Б)

4.2 Квалификация специалиста

Исследования должен выполнять специалист, допущенный к проведению неразрушающего контроля сплошности бетона в порядке, установленном действующим законодательством.

4.3 Ограничения применения

При планировании проведения испытаний необходимо учитывать ограничения области применения сейсмоакустических методов, приведенные в приложении В.

4.4 Методы контроля

Контроль сплошности бетона и длины свай может выполняться следующими методами:

4.4.1 Стандартный метод

Применение: для свай, не связанных с ростверком

См. рисунок 1 а)

4.4.2 Метод обследования свай с ростверком

Применение: для свай, объединенных с ростверком

См. рисунок 1 б)

4.4.3 Метод профилирования с общим пунктом возбуждения (ОПВ)

Описание: Подробно описан в приложении Г

См. рисунок 1 в)

4.4.4 Параллельный сейсмический метод (ПСМ)

Описание: Подробно описан в приложении Д

См. рисунок 1 г)

4.4.5 Метод анализа частотной характеристики

Описание: Подробно описан в приложении Е

Методы сейсмоакустического контроля длины и сплошности свай

Рисунок 1 - Методы сейсмоакустического контроля длины и сплошности свай (см. [1])

Обозначения на рисунке:

• △ - приемник
• ▽ - источник
• ➝ - траектории распространения упругих волн
• ▮ - железобетон
• □ - скважина

4.5 Количество контролируемых свай

Количество свай в составе свайного фундамента, подлежащих контролю сейсмоакустическими методами, следует определять в соответствии с СП 45.13330 и СП 46.13330.

4.6 Оформление результатов

Результаты испытаний сейсмоакустическими методами оформляют в виде:

• технического отчета
• заключения
• протокола

5. Оборудование для проведения испытаний

5.1 Комплект оборудования

Комплект оборудования для проведения контроля свай сейсмоакустическим методом должен включать в себя:

1. Набор ударных источников
2. Электронный блок регистрации данных
3. Датчик, измеряющий ускорение или скорость смещения частиц оголовка сваи

5.2 Ударные источники

Требования:

• Необходимо применять несколько, но не менее двух ударных источников различной массы
• Ударные источники должны иметь различный материал бойка
• Подбор ударных источников по массе и материалу бойка следует проводить согласно п. 7.4

5.3 Электронный блок регистрации

Функции электронного блока:

1. Регистрация сигналов
2. Хранение данных
3. Визуализация сигналов
4. Предварительная обработка сигналов (при необходимости)

Технические характеристики:

• Разрядность аналого-цифрового преобразователя: не менее 12 бит
• Частота дискретизации: не менее 25 000 Гц (25 кГц)
• Визуализация: сразу после регистрации
• Передача данных: предусмотрена передача зарегистрированных данных на устройство постоянного хранения информации

Примечание: Для проведения испытаний с использованием метода анализа частотной характеристики (см. приложение Е) ударный источник должен быть оснащен датчиком, измеряющим силу удара в зависимости от времени и передающим записанный сигнал на электронный блок регистрации (см. [2]).

5.4 Метрологическое подтверждение

Применяемое оборудование должно обладать инструментами метрологического подтверждения работоспособности электронного блока регистрации данных и датчика.

6. Подготовка к проведению испытаний

6.1 Осмотр оголовка сваи

Перед проведением испытаний следует выполнить осмотр оголовка сваи.

Рекомендуется измерить:

• Фактические размеры оголовка сваи
• Состояние поверхности бетона оголовка
• Однородность структуры бетона
• Наличие бетонной подготовки
• Толщину подготовки

6.2 Требования к состоянию сваи

Не допускается проводить испытания:

• Буронабивных свай при наличии в верхней части сваи шламового слоя
• Забивных свай при наличии сквозных трещин в оголовке

Требование: Испытуемая свая должна быть срублена до отметки, соответствующей бетону с ненарушенной сплошностью.

Примечание: Наличие арматурных выпусков может приводить к снижению отношения сигнал/помеха и усложнять интерпретацию зарегистрированных данных, поэтому места установки датчиков и места приложения ударной нагрузки следует выбирать удаленно от выпусков арматуры.

6.3 Обеспечение доступа

Для проведения испытаний необходимо обеспечить:

• Доступ к оголовку сваи
• Условия для установки регистрирующих датчиков
• Условия для возбуждения сигнала

6.4 Подготовка площадок для датчиков

Требования:

• На каждые 0,2 м² площади оголовка сваи необходимо подготовить не менее одной площадки для установки датчика
• Площадки должны быть распределены по площади оголовка
• Площадки должны быть выровнены с помощью угловой шлифовальной машины
• Площадки должны быть очищены от грунта, пыли, жидкости, льда и других посторонних материалов

Примечание: Для проведения испытаний сваи, включенной в состав ростверка или существующего сооружения, должен быть обеспечен доступ к обследуемой свае для установки датчика. В случае, если датчик не оборудован специализированным креплением, позволяющим надежно зафиксировать его соосно свае, на боковой поверхности конструкции подготавливают штрабу, габариты которой достаточны для приема и возбуждения сигнала.

7. Методика проведения испытаний

7.1 Сроки проведения испытаний

Основное правило:

Испытания следует проводить не ранее чем через 7 суток после окончания бетонирования конструкции.

Исключение:

В отдельных случаях по согласованию с проектной организацией допускается проводить испытания до достижения 7 суток после окончания бетонирования, но не ранее 3 суток после окончания бетонирования конструкции.

7.2 Проверка оборудования

Перед проведением испытаний необходимо:

1. Выполнить коммутацию оборудования
2. Проверить его работоспособность согласно предоставленным изготовителем оборудования инструкциям

7.3 Установка датчика и нанесение ударов

Установка датчика:

• Датчик следует устанавливать на оголовок сваи на предварительно подготовленную площадку таким образом, чтобы измерительная ось датчика была параллельна оси сваи

Проведение измерений:

Для каждой точки приема необходимо:

1. Выбрать не менее трех точек возбуждения сигнала
2. С помощью ударного источника выполнить не менее пяти ударов по оголовку конструкции в соответствии с [1]

Количество точек приема:

Количество площадок для установки датчика (точек приема) установлено в п. 6.4.

Примечание: Дополнительные сведения приведены в [2].

7.4 Подбор ударных источников

Требования:

• Количество используемых ударных источников должно составлять не менее двух
• Массу и материал ударников принимают в зависимости от конкретных условий на основании пробных испытаний
• Следует обеспечить регистрацию сигнала с разрешенными по времени моментом удара и моментом прихода отраженной волны с применением не менее одного из выбранных ударных источников

7.5 Обследование свай в составе ростверка

При проведении испытаний сваи, включенной в состав ростверка или существующего сооружения, установка датчика и нанесение удара могут осуществляться одним из следующих способов:

Способ а)

Возбуждение и прием сигнала с поверхности ростверка при известном положении сваи в составе ростверка и мощности ростверка менее 1,0 м

См. рисунок 2 а)

Способ б)

Прием сигнала с помощью установленной на сваю внешней консоли и возбуждение сигнала с поверхности ростверка или со штрабы, выполненной на боковой поверхности сваи

См. рисунок 2 б)

Способ в)

Возбуждение и прием сигнала с поверхности штрабы, вырезанной на боковой поверхности сваи под ростверком

См. рисунок 2 в)

Способ г)

Установка на боковую поверхность сваи датчика со специализированным креплением с возбуждением сигнала с верхней или нижней поверхности ростверка

См. рисунок 2 г)

Схемы взаимного расположения источника и приемника при обследовании сваи в составе ростверка

Рисунок 2 - Схемы взаимного расположения источника и приемника при обследовании сваи в составе ростверка

Важное требование:

Выбор сваи под ростверком, в которой допустимо без риска снижения надежности эксплуатируемого сооружения устраивать штрабу, размер и положение штрабы, должны быть согласованы проектной организацией или заказчиком работ по исследованиям.

7.6 Регистрация данных

Каждый зарегистрированный сигнал должен быть снабжен данными об:

1. Идентификаторе (номере) испытуемой сваи
2. Дате и времени проведения испытаний
3. Применяемом ударном источнике
4. Комментариями (при необходимости), содержащими дополнительную информацию о свае и испытаниях

8. Обработка и интерпретация данных

8.1 Сортировка данных

Для каждой из обследованных свай выполняется сортировка сейсмоакустических сигналов с учетом использованного ударного источника для последующего совместного анализа.

8.2 Обработка сигналов

После сортировки данных к ним применяют процедуры обработки для подготовки к интерпретации.

Методика обработки зарегистрированных сигналов и способы задания скорости упругих волн приведены в приложении А.

Примечание: При обработке данных рекомендуется выделять сваи, для которых выбранные значения усиления, фильтрации или скорости значительно отличаются от средних значений параметров обработки, установленных для других свай на объекте испытаний.

8.3 Представление результатов

Результаты измерений следует представлять в виде:

• Совокупностей сигналов, или
• Результата их усреднения

с указанием:

• Идентификаторов исследованных свай
• Типа использованных ударных источников
• Отметок моментов прихода целевых отраженных волн

8.4 Выделение импульсов

Для определения длины и сплошности сваи необходимо выделить (если это возможно) на полученных в результате обработки сигналах импульсы, отраженные от:

• Нижнего конца сваи
• Нарушения сплошности бетона сваи (при наличии)

Примечание: Разрешающая способность метода и достоверность интерпретации данных метода зависят от соотношения сигнал/помеха. В случае низкого соотношения сигнал/помеха однозначное определение длины и контроль сплошности сваи по данным сейсмоакустических методов могут быть затруднены или невозможны.

8.5 Расчет длины сваи - временная область

Длину сваи или расстояние до источника акустической аномалии при работе с данными во временной области [см. рисунок 3 б)] определяют по формуле:

$L = (V \cdot \Delta t) / 2$

(формула 1)

где:

• $L$ - длина сваи/расстояние до источника акустической аномалии, м;
• $V$ - скорость стержневой волны в теле сваи, м/с;
• $\Delta t$ - интервальное время от момента удара до прихода отраженной волны, мс.

Принципы анализа сигналов

Рисунок 3 - Принципы анализа сейсмоакустических сигналов:

• а) Схема сейсмоакустического контроля свай
• б) Принцип анализа сигнала во временной области
• в) Принцип анализа сигнала в частотной области

8.6 Расчет длины сваи - частотная область

При наблюдении на спектре зарегистрированного сигнала ярко выраженных резонансных пиков [см. рисунок 3 в)] длину сваи или расстояние до источника акустической аномалии допускается определять по формуле:

$L = V / (2 \cdot \Delta f)$

(формула 2)

где:

• $\Delta f$ - среднее расстояние между соседними резонансными пиками, Гц.

8.7 Интерпретация данных

Интерпретацию данных следует выполнять в соответствии с приложением Б с учетом приложения В.

9. Оформление результатов испытаний

9.1 Форма представления результатов

Результаты испытаний следует оформлять в виде одного из следующих документов:

• Технического отчета
• Заключения
• Протокола по результатам испытаний

9.2 Содержание результатов испытаний

Результаты испытаний должны содержать:

а) Сведения об объекте испытаний:

1. Наименование, местоположение, краткое описание объекта испытаний
2. Информацию об инженерно-геологических условиях (рекомендуется)

б) Сведения об испытуемых сваях согласно исполнительной или проектной документации:

1. Идентификацию (номер или условное обозначение) испытуемых свай
2. Схему расположения свай
3. Тип и размеры свай (длина и диаметр)
4. Абсолютные отметки верха бетона свай в момент проведения испытаний
5. Информацию о материале свай
6. Длину секций (для составных свай)

в) Сведения о применяемом оборудовании

г) Сведения о применяемом методе сейсмоакустического контроля

д) Результаты испытаний:

1. Обработанные сигналы во временной и/или частотной области с указанием используемых ударных источников и выбранного значения скорости волны

2. Сейсмограммы профилирования ОПВ (для испытаний по методике профилирования или параллельного сейсмического метода) с выделенными годографами упругих волн

3. Заключение о длине и сплошности бетона испытуемых свай

е) Копию свидетельства о допуске

Копию свидетельства о допуске к видам работ в составе инженерных изысканий, влияющих на безопасность объектов капитального строительства

ж) Копию документа о допуске

Копию документа, подтверждающего наличие допуска к работам в области инженерных изысканий, и/или аттестат аккредитации испытательной лаборатории

10. Техника безопасности и охрана труда

10.1 Общие требования безопасности

Все работы следует выполнять в соответствии с требованиями [3].

10.2 Ограждение строительной площадки

Ограждение строительной площадки и проходы на нее должны быть выполнены в соответствии с ГОСТ Р 12.3.053.

10.3 Работы в шурфах

При проведении исследований в предварительно подготовленных шурфах должна быть обеспечена их устойчивость для предотвращения вывалов грунта, а также предусмотрены мероприятия, исключающие попадание в шурф воды, в соответствии с СП 45.13330.

10.4 Средства индивидуальной защиты

Все работающие на строительной площадке сотрудники должны быть:

• В защитной каске
• В спецодежде
• Использовать средства индивидуальной защиты (в случае производственной необходимости)

10.5 Выделение опасных зон

Перед началом работ в условиях производственного риска необходимо выделить опасные для людей зоны, в которых постоянно действуют или могут действовать опасные факторы, связанные или не связанные с характером выполняемых работ.

10.6 Инструктаж на действующей площадке

Если испытания проводят на действующей строительной площадке, все сотрудники до начала работ должны быть проинструктированы по технике безопасности ответственным представителем заказчика, отвечающим за безопасную организацию работ на данной строительной площадке.

Приложение А (рекомендуемое). Методика обработки данных

А.1 Основные этапы обработки

Обработка зарегистрированных сигналов должна состоять из следующих основных этапов:

Этап 1: Интегрирование

В случае использования датчика, измеряющего ускорение смещения частиц оголовка сваи

Этап 2: Контроль качества данных

Удаление сигналов неудовлетворительного качества

Этап 3: Амплитудная коррекция (усиление)

Компенсация ослабления сигнала, связанного с потерями энергии возбужденного импульса

Примечание: Рекомендуется подбирать параметры усиления сигнала таким образом, чтобы амплитуда импульса, соответствующего отражению от нижнего торца сваи, была близка к амплитуде импульса, отвечающего моменту возбуждения волн.

Этап 4: Частотная фильтрация данных

При необходимости - отделение полезного сигнала от помех и увеличение отношения сигнал/помеха с использованием преобразования Фурье

Этап 5: Усреднение сигналов

В том числе с помощью двумерной сглаживающей фильтрации

Этап 6: Определение времени

Определение времени нанесения удара и прихода отраженной волны от нижнего торца сваи/источника акустической аномалии

Примечание: Для определения времени регистрации целевых импульсов (акустических аномалий, отражения от нижнего конца) рекомендуется выделять их точки экстремума.

Этап 7: Расчет длины сваи

Расчет длины сваи и расстояния до акустических аномалий

Примечание: При необходимости могут быть применены дополнительные средства обработки (вейвлет-анализ и др.). В этом случае применяемые процедуры должны быть описаны в отчете.

А.2 Расчет длины сваи

Расчет длины сваи и расстояния до акустических аномалий выполняют по формуле (1).

При работе с данными в частотной области применяют формулу (2).

А.3 Определение скорости распространения упругих волн

Скорость распространения упругих волн в свае следует принимать постоянной и определять одним из следующих способов:

Способ 1: По измерениям на контрольных сваях

В соответствии с измерениями на сваях с известной длиной

Способ 2: По результатам профилирования ОПВ

По результатам измерений, выполненных по методике профилирования ОПВ

Способ 3: Априорная информация

С учетом априорной информации о диапазонах изменения скорости распространения упругих волн для конструкций со схожими параметрами геометрии и материала

Способ 4: Рекомендованные диапазоны

С применением рекомендованных диапазонов значений средней скорости распространения упругих волн согласно А.4

А.4 Рекомендованные диапазоны скоростей

В качестве значений средней скорости распространения упругих волн в зависимости от материала допускается использовать следующие диапазоны значений:

Для железобетона: 3500 - 4500 м/с

При наличии информации о классе бетона свай по прочности:

• Бетон классов B20 - B35: 3600 - 4100 м/с
• Бетон классов B35 и выше: 4100 - 4500 м/с

Для металла: 4800 - 5200 м/с

Для дерева

По результатам измерений скорости на сваях с известной длиной

Примечание: В случае заполнения внутренней полости стальных свай бетоном и другими материалами скорость распространения упругих волн в свае может быть уточнена по результатам измерений на сваях с известной длиной или по результатам измерений, выполненных по методике профилирования ОПВ (ультрасейсмическим методом).

Приложение Б (обязательное). Методика интерпретации данных

Б.1 Основные требования к интерпретации

Интерпретацию данных следует проводить с привлечением сигналов, собранных с применением различных ударных источников, в соответствии со следующими требованиями:

Требование 1: Выделение отражений

На полученных в результате обработки сигналах необходимо выделить отражения от нижнего конца сваи и нарушений сплошности бетона сваи (при наличии)

Требование 2: Сопоставление с типовыми сигналами

Полученные в результате обработки данные должны быть сопоставлены с набором типовых сигналов для выделения характерных особенностей (см. рисунок Б.1)

Требование 3: Анализ геологических условий

Глубина выделенных акустических аномалий должна быть сопоставлена с положением известных границ инженерно-геологических элементов

Требование 4: Комплексный подход

При интерпретации рекомендуется учитывать результаты обследования всех испытанных на объекте свай

Б.2 Параметр Extra Length Ratio (ELR)

При выполнении сплошного контроля сплошности свай и при задании единого значения скорости распространения волн возможен расчет для всех исследованных свай параметра Extra Length Ratio (ELR):

$\text{ELR} = \frac{L_{\text{изм}} - L_{\text{план}}}{L_{\text{план}}} \cdot 100\%$

(формула Б.1)

где:

• $L_{\text{изм}}$ - длина сваи, определенная в ходе испытаний;
• $L_{\text{план}}$ - ожидаемая (проектная) длина сваи.

Б.3 Анализ гистограммы ELR

Анализ гистограммы распределения обследованных свай в зависимости от значений ELR позволяет проверить корректность выбора значений стержневой скорости по смещению центрального пика гистограммы вне диапазона ELR (-10%; 10%).

Рекомендации:

Сваи, для которых значение параметра располагается вне диапазона (-10%; 10%), рекомендуются для дополнительного анализа сигналов во временной и частотной областях для уточнения причин отклонения определенных длин от проектных.

Б.4 Типовые сейсмоакустические сигналы

Типовые сейсмоакустические сигналы

Рисунок Б.1 - Типовые сейсмоакустические сигналы, полученные в результате численного моделирования (см. [1])

Таблица типовых сигналов:

Обозначения:

• ▮ - проектные отметки верхнего и нижнего конца сваи

Приложение В (справочное). Возможности и ограничения сейсмоакустических методов

В.1 Возможности методов

Сейсмоакустические методы позволяют:

1. Обнаруживать и локализовывать по глубине значительные неоднородности ствола сваи
2. Выявлять резкие изменения поперечного сечения сваи
3. Обнаруживать включения инородного материала в бетоне

В.2 Ограничение по условиям среды

В случае повышенных значений акустической жесткости вмещающей среды (скальные грунты, плотные глины и др.) и/или повышенных значений отношения длина/диаметр испытуемой сваи не всегда возможно выделение отражения от нижнего конца сваи.

В.3 Ограничения применения методов

Сейсмоакустические методы не позволяют:

Ограничение 1: Контроль специальных конструкций

Контролировать длину и сплошность свай с ненормируемыми по размерам сечения и материалу характеристиками:

• свай-РИТ
• CFA-свай в неоднородных грунтах
• грунтоцементных свай

Примечание: Методы допускается применять для обследования конструкций указанного типа при соответствующем обосновании в программе работ. Обследование грунтоцементных свай сейсмоакустическими методами допускается выполнять с учетом СП 291.1325800.2017 (приложение Д).

Ограничение 2: Контроль за аномалией

Определить сплошность сваи ниже первой значительной акустической аномалии

Ограничение 3: Дефекты у нижнего конца

Обнаружить нарушения сплошности у нижнего конца сваи (на участке в пределах ≈10% длины сваи)

Ограничение 4: Геометрия дефектов

Определить геометрические размеры и физические свойства нарушений сплошности

Приложение Г (справочное). Метод сейсмоакустического профилирования с общим пунктом возбуждения сигнала

Г.1 Область применения метода

Метод сейсмоакустического профилирования с общим пунктом возбуждения сигнала (профилирование ОПВ, ультрасейсмический метод) применяют для оценки длины и сплошности:

1. Свай, включенных в состав ростверка

2. Свай, доступ к оголовку которых не может быть обеспечен, а также при низкой достоверности результатов контроля с использованием стандартной методики

Г.2 Требования к доступу

Для проведения испытаний необходимо обеспечить доступ к участку боковой поверхности сваи протяженностью не менее 2 м с обеспечением возможности установки датчика в нескольких уровнях согласно п. 7.5.

Г.3 Оборудование

Комплект оборудования для проведения испытаний должен включать в себя систему синхронизации момента нанесения удара и запуска регистрации сигнала.

Г.4 Методика проведения испытаний

При проведении испытаний по методике профилирования ОПВ:

а) Установка источника

Положение точки нанесения удара должно оставаться неизменным. Удар следует наносить по поверхности оголовка конструкции или по специально подготовленной площадке на боковой грани конструкции.

б) Установка приемника

Установку приемника следует осуществлять не менее чем в пяти точках, расстояние между которыми должно составлять от 30 см и более [см. рисунок Г.1 а)].

Для каждого положения приемника необходимо регистрировать серию накоплений.

в) Визуализация данных

Зарегистрированные при профилировании усредненные сигналы после этапа сортировки и отбраковки данных визуализируются совместно в виде сейсмограммы профилирования ОПВ [см. рисунок Г.1 б)].

Для каждого сигнала в составе сейсмограммы выделяют времена прихода (годографы):

• прямой волны (распространяющейся от точки возбуждения сигнала до точки регистрации)
• отраженной волны

г) Определение параметров

• По годографу прямой волны следует определять скорость волны в теле сваи
• По годографу отраженной волны - время прихода целевого отражения для использования по формуле (1)

Метод профилирования с общим пунктом возбуждения

Рисунок Г.1:

• а) Методика профилирования с общим пунктом возбуждения
• б) Сейсмограмма профилирования ОПВ

Обозначения на графиках:

• Годограф прямой волны
• Годограф отраженной волны
• Расстояние между точкой возбуждения сигнала и точкой регистрации, м
• Время t, мс
• Δt - интервальное время

Приложение Д (справочное). Параллельный сейсмический метод

Д.1 Область применения метода

ПСМ (Параллельный сейсмический метод) применяют для оценки длины свай и других заглубленных железобетонных конструкций, в том числе:

1. Свай, включенных в состав ростверка

2. Свай, доступ к оголовку которых не может быть обеспечен, а также при низкой достоверности результатов контроля с использованием стандартной методики

Д.2 Требования к скважине

Для проведения испытаний на расстоянии не более 2,0 м от испытуемой сваи необходимо пробурить скважину, глубина которой должна превышать предполагаемую глубину заложения фундамента не менее чем на 3 - 4 м.

Допускается использование полимерных обсадных труб (диаметр труб определяют исходя из габаритов скважинного зонда).

Примечания

1. Для исключения погрешности измерений, связанной с отклонением траектории скважины от вертикали с глубиной, рекомендуется проведение инклинометрических измерений.

2. Рекомендуется устройство скважины на минимально возможном расстоянии от испытуемой конструкции.

Д.3 Оборудование

Комплект оборудования для проведения испытаний должен включать в себя систему синхронизации момента нанесения удара и запуска регистрации сигнала.

Д.4 Приемники

В качестве приемника рекомендуется применять:

• Скважинный приемник-геофон, оснащенный прижимным устройством, или
• Скважинный приемник-гидрофон

Д.5 Методика проведения испытаний

При проведении испытаний параллельным сейсмическим методом:

а) Перемещение приемника

Приемник перемещается с фиксированным шагом вдоль оси скважины, начиная от ее нижней отметки [см. рисунок Д.1 а)].

Требования:

• Расстояние между точками измерений не должно превышать 0,5 м
• Для каждого положения приемника необходимо регистрировать серию накоплений

б) Визуализация данных

Зарегистрированные усредненные сигналы после этапа сортировки и отбраковки данных визуализируются совместно в виде сейсмограммы профилирования ОПВ [см. рисунок Д.1 б)].

На сейсмограммах выделяется годограф прямой волны, на котором по точке перелома/снижения кажущейся скорости отмечается подошва испытуемой конструкции.

в) Учет погрешности

Для учета погрешности в определении времени прихода прямой волны за задержку регистрации момента возбуждения сигнала блоком управления возможно расположение дополнительного контрольного датчика на расстоянии порядка 3 - 4 м от точки возбуждения сигнала.

Параллельный сейсмический метод

Рисунок Д.1:

• а) Методика параллельного сейсмического метода
• б) Сейсмограмма профилирования ОПВ для методики ПСМ

Обозначения на графиках:

• Глубина погружения приемника в скважину, м
• Время t, мс
• Годограф прямой волны
• Точка перелома годографа
• Длина сваи L

Приложение Е (справочное). Метод анализа частотной характеристики/спектра мобильности

Е.1 Требования к оборудованию

Для проведения испытаний сваи методом анализа частотной характеристики (спектра мобильности) ударный источник должен быть оснащен датчиком, измеряющим силу удара в зависимости от времени (см. п. 5.3).

Примечание: Дополнительные сведения приведены в [2].

Е.2 Расчет кривой мобильности

В качестве параметра, характеризующего сваю, после этапа сортировки и отбраковки данных рассчитывают кривую мобильности ("спектр механического адмиттанса") $M(f)$ по формуле:

$M(f) = S(f) / F(f)$

(формула Е.1)

где:

• $S(f)$ - спектр зарегистрированного усредненного сигнала;
• $F(f)$ - спектр силовой характеристики ударного импульса, записанный датчиком, установленным на ударном источнике.

Е.3 Анализ спектра мобильности

Спектр мобильности $M(f)$ анализируется в частотном окне 0 - 800 Гц на предмет наличия резонансных пиков, по среднему расстоянию между которыми $\Delta f$ по формуле (2) определяют длину сваи/расстояние до источника акустической аномалии.

Е.4 Дополнительные параметры

Для кривой мобильности возможно рассчитывать следующие параметры:

Параметр 1: Средняя мобильность

Среднее значение мобильности в частотном диапазоне 100 - 800 Гц - $M_{\text{ав}}$

Параметр 2: Динамическая жесткость

Угол наклона кривой мобильности в полосе частот 0 - 40 Гц, "динамическая жесткость" - $K_d$

Е.5 Рекомендации по анализу

Сваи, для которых рассчитанные значения $M_{\text{ав}}$ и $K_d$ значительно отличаются от средних значений параметров, установленных для других свай на объекте испытаний, рекомендуется выделять для детального анализа.

Библиография

[1] Руководство по контролю качества скрытых работ геофизическими методами при строительстве подземных объектов, включая объекты метрополитена, на территории Москвы. - М.: Комплекс градостроительной политики и строительства города Москвы, 2021. - 113 с.

[2] ASTM D5882-16 - Стандартный метод испытаний для контроля сплошности глубоких фундаментов методом возбуждения малых напряжений (Standard Test Method for Low Strain Impact Integrity Testing of Deep Foundations)

[3] Приказ Министерства труда и социальной защиты Российской Федерации от 11 декабря 2020 г. N 883н "Об утверждении Правил по охране труда при строительстве, реконструкции и ремонте"

Текст приведён для работы в системе LABGO.

Ключевые слова для RAG/поиска: сваи, свайные фундаменты, сейсмоакустический контроль, неразрушающий контроль, контроль сплошности бетона, определение длины свай, дефектоскопия, испытания свай, буронабивные сваи, забивные сваи, баретты, ультразвуковой контроль, методы испытаний, низкоскоростной ударный метод, импульсное эхо

УДК: 620.179.17: 624.154:006.354 ОКС: 91.200, 93.020