Pale fundamentowe zwykle są badane za pomocą trzech różnych metod, do których należą badania styczności nośności pali, badania ciągłości pali oraz badania dynamiczne pali. Badania te wykonuje się zwykle w celu wyznaczenia danych do projektu, zweryfikowania dotychczasowych założeń lub też sprawdzenia jakości wybranych pali, poprzez określenie przemieszczeń, spowodowanych obciążeniami powstałymi w procesie użytkowania. Każde z wymienionych badań sprawdza nieco inne właściwości, co pozwala ostatecznie uzyskać pełen obraz.
Badanie statyczne nośności pali – sprawdzanie zachowania pala pod obciążeniem
Badanie statyczne jest metodą wykorzystywaną do sprawdzania nośności pali przy obciążeniu poziomym oraz przy wciskaniu i wyciąganiu. Należy podkreślić, że badania statyczne nośności pali powinny być wykonywane zgodnie z zaleceniami MKG (Międzynarodowego Komitetu Geotechnicznego). Procedura, pozwalająca na przeprowadzenie badań statycznych, została opisana w PN-83/B-02483. Jednocześnie warto wspomnieć, że przebieg badania zawsze jest dostosowywany do potrzeb konkretnego projektu.
Obciążenie statyczne pozwala na uzyskanie wiarygodnych wyników, pokazujących zachowanie pala poddanego konkretnym obciążeniom. W trakcie wykorzystywania tej metody pale fundamentowe poddawane są obciążeniom próbnym, które zadaje się stopniowo, aż do osiągnięcia maksymalnej wartości. Odczyty pokazujące osiadanie pali powinny być wykonywane w równych odstępach czasu, do momentu, w którym uzyskiwane wartości ulegną stabilizacji. Opisywane badanie można wykonać na kilka sposobów, z użyciem:
- balastu,
- pali kotwiących,
- konstrukcji oporowej z dodatkiem balastu,
- siłownika, umieszczonego w środku pali.
Statyczne badanie nośności pali pozwala na uzyskanie miarodajnych wyników, pokazujących zachowanie pala poddanego konkretnym obciążeniom, ponieważ podczas badania mierzona jest zależność osiadania od obciążeń, przy jednoczesnym sprawdzaniu nośności granicznej (wartość potrzebna do stworzenia projektu). Zaletami badań statycznych są bez wątpienia możliwość bezpośredniego mierzenia przemieszczeń, uzyskanie wyników pokazujących rzeczywistą pracę konstrukcji oraz możliwość określenia obciążenia maksymalnego/nośności granicznej.
Badania ciągłości pali – sprawdzanie jakości pali betonowanych w gruncie
Zgodnie z zaleceniami badania ciągłości pali powinny być wykonywane na każdym fundamencie. Oznacza to, że niezależnie od tego, czy w trakcie wykonywania danych pali pojawiły się jakieś wątpliwości dotyczące ciągłości betonowania, czy też nie, każdy fundament warto sprawdzić pod kątem ciągłości pali. Jeśli natomiast pojawiły się wspomniane przed chwilą wątpliwości lub też fundamenty powstały na gruncie o szczególnych właściwościach, absolutnie koniecznie trzeba przeprowadzić badanie ciągłości.
Chcąc przeprowadzić takie badanie, należy uderzyć w głowicę pala za pomocą specjalnego młotka. Uderzenie będzie źródłem fali, którą należy zmierzyć, sprawdzając ile czasu minie, nim odbity sygnał wróci. Dzięki znajomości prędkości, z jaką fala rozchodzi się w palu oraz zmierzeniu, ile czasu potrzebował sygnał, żeby odbić się i wrócić, można zmierzyć długość sygnału, a co za tym idzie, sprawdzić czy pale fundamentowe stanowią całość, czy też uległy jakimś niepożądanym zmianom. Ten rodzaj badania znany jest również pod angielską nazwą Sonic Echo Integrity Testing.
Do niewątpliwych zalet wykorzystania tej metody należy niski koszt badania, szybkość jej przeprowadzenia, łatwość powtórzenia, w przypadku braku pewności co do uzyskanych wyników oraz brak konieczności posiadania dodatkowego sprzętu (poza specjalnym narzędziem do uderzania) lub dodatkowych konstrukcji.
Badania dynamiczne pali – alternatywa lub uzupełnienie badań statycznych
Badania statyczne pali są stosunkowo drogie i skomplikowane, a dodatkowo zajmują dużo czasu. Stąd też czasami szuka się rozwiązań alternatywnych. Chcąc sprawdzić ich nośność, pale fundamentowe można poddać badaniom dynamicznym, które polegają na mierzeniu przyspieszeń i odkształceń w poziomach głowic pali, pojawiających się podczas dynamicznego pogrążania.
Aby przeprowadzić badania dynamiczne, szlifuje się powierzchnie pali, a następnie w odległościach co 180° licząc po obwodzie, montuje się dwie pary czujników przyspieszeniomierzy oraz odkształceń. Czujniki te należy zamontować na wysokości mniej więcej od jeden do półtorej średnicy poniżej głowic wierzchu pali, poddawanych badaniu. Po podłączeniu czujników do rejestratora sygnału, nad palami ustawia się bijak, ważący zazwyczaj kilka ton i zrzuca się go bezpośrednio na głowicę, z określonej wcześniej wysokości. Korzystając z tej metody, można otrzymać nośność graniczną, rozkład oporów wzdłuż pobocznicy oraz opory na pobocznicy i podstawie.
Wśród zalet tej metody z pewnością znajduje się szybkość badania, stosunkowo niska cena oraz praktyczny brak wpływu na procesy zachodzące na placu budowy. Co więcej, opisywane badanie nie wymaga wykorzystywania dodatkowych konstrukcji o znacznych rozmiarach, a przygotowania do sprawdzenia nośności ograniczają się do przygotowania głowic pali (muszą one być gładkie i czyste, bez jakichkolwiek zanieczyszczeń np. gruntem). Niezbędne jest też urządzenie, które będzie w stanie wykonać potrzebne nam uderzenie bijakiem. Aby uzyskać pożądane wartości związane z nośnością, należy przeanalizować równania różniczkowe opisujące przemieszczanie się pali.
