Экспресс-геология (геолого-литологические и геотехнические исследования площадки строительства) и измерение коррозионной активности грунтов

Технология Проектирование Гарантия Промышленное строительство Гражданское строительство


Время чтения: 12 минут Интересно, но нет времени читать?

Экспресс-геология и измерение коррозионной активности грунтов (КАГ) – процедуры, без которых невозможно корректно назначить такие параметры винтовых свай как толщина металла, марка стали, конфигурация лопасти и др.

Нужна ли геология в «малоэтажке»?

В соответствии с Федеральным законом «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» при проектировании фундаментов любых объектов необходимо учитывать информацию о геологических условиях площадки строительства. Она включает данные о типе грунтов, их свойствах, коррозионной активности, прочностных и других характеристиках, которые являются основой для принятия решения о конструкции фундамента, глубине его заложения. Требования закона соблюдаются в 100% случаев при проектировании крупных гражданских и промышленных объектов. Однако когда речь заходит о «малоэтажке», информацией о геологии почему-то пренебрегают. В лучшем случае все решения принимаются на основании данных, полученных при рытье колодца на своем или соседнем участке.

Такой подход не может гарантировать безопасность будущей постройки по ряду причин. Во-первых, даже в пределах одного участка могут встречаться разные условия залегания грунтов. Во-вторых, нет никакой гарантии, что, копая колодец, Вы выявите потенциально опасные участки с грунтами низкой прочности (плывуны, торфяники, т.д.). И, в-третьих, как, не будучи специалистом, Вы сможете определить характеристики и коррозионную активность грунтов?

Возможно, Вы полагаете, что все это не так важно. Однако, наличие не выявленных участков низкой прочности – это гарантированные неравномерные деформации фундамента. Высока и вероятность просадок, вследствие потери несущей способности основания свай, если мощность прочного слоя под сваей окажется недостаточной.

Кроме того, использование металла при изготовлении винтовых свай означает, что важную роль для срока их службы играет коррозионная активность на участке. Используя сваю из дешевой стали Ст3 со стенкой менее 4 мм в сильноагрессивных грунтовых условиях, не стоит ожидать, что она «простоит» дольше 15-20 лет.

Таким образом, изучение геологических условий площадки строительства и учет их при выборе фундамента, даже для объектов малоэтажного строительства (дома, бани и т.п.), – это залог безопасной и комфортной их эксплуатации. Но какого объема исследований будет достаточно для получения всей необходимой информации?

Инженерно-геологические изыскания, экспресс-геология или пробное завинчивание?

2 Традиционный метод исследования грунтов на площадке строительства – комплекс инженерно-геологических изысканий (ИГИ), а при использовании свайного фундамента – ИГИ с контрольными полевыми испытаниями грунтов натурными сваями.

В отчете по ИГИ будут подробно описаны: возраст грунтов, их происхождение, условия образования, физико-механические характеристики, свойства по пучинистости, набуханию, также будут приведены результаты лабораторных испытаний, инженерно-геологических разрезов и т.д. Выполнение контрольных испытаний сваями необходимо для подтверждения результатов расчетов, выполненных по данным ИГИ.

Главный недостаток этого комплекса процедур – значительная стоимость за счет бурения скважин с отбором монолитов, а также лабораторных исследований. Другой недостаток – усреднение характеристик грунтов в пределах каждого слоя с понижением этих значений с учетом вариативности. Снижение стоимости возможно только за счет уменьшения количества скважин и объема лабораторных работ, что приводит к опасности недостаточного изучения площадки строительства. Поэтому данный метод, даже несмотря на относительно высокую точность результатов, почти не применяется в малоэтажном строительстве.

Наиболее популярный метод сегодня – пробное завинчивание, так как оно не предполагает больших затрат. Однако полученные данные почти невозможно интерпретировать, кроме того, они субъективны и не вызывают доверия.

До применения «Экспресс-геологии» наша компания на всех объектах практиковала пробное завинчивание винтовых свай. Результат был неоднозначным, так как встречались объекты, где впоследствии происходили просадки фундаментов при эксплуатации здания. Причина этого кроется в том, что данный метод определяет технологические возможности погружения, однако применительно к нагрузкам, которые должна воспринимать свая (особенно к их величине), он совершенно не информативен.

Говоря иначе, пробное завинчивание не является методом исследования грунта. Применяющие данный метод руководствуются основным принципом: «Если свая тяжело крутится на предполагаемой глубине установки, то ее несущая способность является достаточной». Но это не обеспечивает получение объективной информации о несущей способности.

Так, во-первых, результаты очень сильно зависят от времени года, в которое производят завинчивание, что вызвано влиянием большого количества факторов, таких как: глубина промерзания, степень влагонасыщения и др.

Во-вторых, наличие в основании линз более прочных грунтов может вызвать «ложный отказ», когда завинчивание сваи значительно затрудняется при достижении лопастью прослоек толщиной до 0,4-0,6 м. Затрудняя завинчивание такая линза, тем не менее, не обеспечивает достаточной несущей способности.

В результате решение, принятое на основании невозможности учета этих факторов, может привести к необратимым последствиям и необходимости усиления фундамента уже построенного здания. Такие мероприятия, как правило, составляют более 50-100% от стоимости нового фундамента.

В-третьих, процедура пробного завинчивания не дает никакой информации о типе и свойствах грунта под сваей. Поэтому контроль величины крутящего момента (который может быть определен при пробном завинчивании) должен применяться лишь для подтверждения предельно-допускаемой нагрузки на сваю, полученной при расчетах.

Учитывая эти факты, компания «ГлавФундамент» провела многочисленные исследования в этой области, на основании результатов которых разработала наиболее эффективные и скоростные методики, впоследствии внедренные в качестве обязательных процедур:

  • геолого-литологические исследования (ГЛИГ);

  • геотехнические исследования (ГТИГ);

  • измерение коррозионной активности (КАГ).

Геолого-литологические исследования

3 Геолого-литологические исследования – исследования, которые выполняются для идентификации литологических типов грунтов (глина, песок, гравийные отложения и др.), их происхождения (генезиса), выяснения характера их напластования (установления литологического разреза), режима подземных вод, изучения опасных геологических процессов (карст, суффозия, оползни и др.). Это позволяет определять тип и физические свойства грунтов, уровень грунтовых вод, глубину залегания слоев с достаточной несущей способностью, наличие грунтов со специфическими свойствами (просадочные, набухающие, пучинистые, слабые) и т.д.

Таким образом, геолого-литологические исследования дают объем данных, достаточный для предварительного назначения конструктивных и геометрических параметров свай.

Информация об уровне залегания грунтов с достаточной несущей способностью используется специалистами проектного отдела при назначении длины винтовой сваи, диаметра ствола и лопасти. Данные о физических свойствах позволяют подобрать конфигурацию лопасти (не путать с диаметром), обеспечивающую минимальное нарушение их структуры во время установки (подробнее «Ключевые принципы подбора параметров лопастей»).

Несмотря на все достоинства, геолого-литологические исследования (ГЛИГ) не дают возможность определения механических (прочностных и деформационных) характеристик, которые позволяют точно определять допускаемую нагрузку на сваю. Данный метод довольно трудоемок и даже при условии проведения таких исследований следует после погружения свай выполнять контрольные измерения величины крутящего момента (ВКМ) для определения их несущей способности. Результат определения при этом сильно зависит от конструкции сваи, и, когда используются нестандартные технические решения, такой способ контроля несущей способности требует верификации.

Геотехнические исследования

Геотехнические исследования – исследования, которые выполняются для получения сведений, используемых непосредственно в расчетах оснований конкретных зданий или сооружений, то есть характеристик механических свойств грунтов (прочностных, деформационных), несущей способности свай, прогноза поведения грунтов под фундаментом при различных воздействиях (замачивание, промерзание), построения геомеханической модели и т.д.

В зависимости от решаемых задач геотехнические исследования проводятся самостоятельно или совместно с геолого-литологическими исследованиями. Практика показывает, что для свайных фундаментов лучше использовать зондирование грунтов (динамическое, статическое, буровое).

Зондирование – полевой метод испытания, который дает наиболее достоверные сведения о свойствах изучаемых грунтов и сопротивляемости фундаментов в таких грунтах на конкретной площадке. Это связано с тем, что испытания в лаборатории часто не обеспечивают необходимой достоверности результатов в силу самой специфики таких испытаний. Не из всякого грунта удается отбирать монолиты ненарушенной структуры для проведения лабораторных исследований (например, пески, особенно водонасыщенные, слабые глинистые). Кроме того, отобранный монолит при лабораторных испытаниях ведет себя не совсем так, как грунт в основании.

Зондирование позволяет оценивать грунт в состоянии его естественного залегания (in situ) с максимальной эффективностью. Главные достоинства этого метода – его быстрота, то есть возможность проведения большего числа измерений за короткое время. Это немаловажный факт, который связан с двумя главными обстоятельствами.

Во-первых, изучаемый грунт всегда неоднороден, его свойства различны в каждой точке обследуемой площадки. Малочисленные буровые скважины и лабораторные испытания не обеспечивают необходимой полноты получаемой информации, несмотря на свою точность. Всегда остаются опасения, что между буровыми скважинами остались незамеченными «слабые» прослойки или резко изменилась граница несущего слоя. Просчеты такого типа нередко становятся причинами повреждений или даже обрушения построенных объектов.

Во-вторых, применение «экспресс-методов» исследования, таких как зондирование, – это наиболее подходящий метод сокращения стоимости и продолжительности инженерных изысканий с высокой достоверностью получаемых результатов.

Зондирование обеспечивает оценку несущей способности свай во всех характерных участках площадки, на всех интересующих глубинах, уступая по точности оценок только статическим испытаниям натурных свай. Зондирование дает более достоверную информацию, чем бурение скважин, когда дело касается применения в качестве фундамента свай. В 80-е годы в СССР была проанализирована информация по применению зондирования в рамках всей страны. По результатам этого был сделан вывод, что в районах, где этот метод применялся наиболее широко и квалифицированно, наблюдалось более высокое качество возведения свайных фундаментов, то есть повышалась их экономичность, значительно реже возникали ошибки в выборе длины и конструкции свай.

Эффективность применения зондирования в немалой степени определяется опытом и теоретическими знаниями специалиста, его использующего, так как решение многих геотехнических задач невозможно полностью схематизировать, сводя их к выполнению готовых инструкций и рекомендаций. Как правило, зондирование применяется не всеми компаниями, так как получаемые результаты наилучшим образом может оценить специалист с соответствующим образованием, разбирающийся в механике грунтов, расчетах оснований и фундаментов. У специалистов «ГлавФундамент» есть такой опыт.

6

Коррозионная активность и ее роль в подборе характеристик свай

Еще одна характеристика грунта, о которой не стоит забывать – степень агрессивности по отношению к металлоконструкциям.

Правильный подбор марки стали, толщины стенки ствола и лопасти обеспечивает соответствие нормативного срока службы постройки требованиям ГОСТ 27751-2014 «Межгосударственный стандарт. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения».

Основанием для назначения этих параметров служат данные, полученные в ходе выполнения измерений коррозионной активности на площадке строительства. А для уточнения правильности подбора рекомендуется после выполнения расчета срока службы проверить остаточную толщину стенки на соответствие проектным нагрузкам.

Данные о коррозионной активности влияют и на назначение диаметра ствола.

Инженерно-геологические работы под промышленные и гражданские объекты

Наша компания проводит весь комплекс инженерных изыскания под любые крупные промышленные и гражданские объекты.

Данные работы – полноценные изыскания для строительства с использованием специальной техники. Определение параметров грунта выполняется в аккредитованной лаборатории. Подробнее в разделе «Инженерные изыскания».



Была ли информация для Вас полезной?
100
5
7

Статьи по теме