Экспресс-геология: геотехнические и геолого-литологические исследования и измерения коррозионной агрессивности грунтов

Технология Проектирование Гарантия Промышленное строительство Гражданское строительство


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

Отправка на почту статьи


Нажимая кнопку "Получить", я подтверждаю свою дееспособность и даю согласие на обработку своих персональных данных в соответствии с условиями



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

Содержание статьи:

1. Нужна ли геология в «малоэтажке»?

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

3. Геотехнические исследования

4. Измерения величины крутящего момента

5. Коррозионная агрессивность и ее роль в подборе характеристик свай

6. Инженерно-геологические работы под промышленные и гражданские объекты


1. Нужна ли геология в «малоэтажке»?

В соответствии с федеральным законом «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» от 30.12.2009 N 384-ФЗ при проектировании фундаментов любых объектов необходимо учитывать информацию о геологических условиях площадки строительства. Она включает данные о типе грунтов, их свойствах, коррозионной агрессивности, прочностных и других характеристиках, которые являются основой для принятия решения о конструкции фундамента, глубине его заложения.

Требования закона соблюдаются в 100% случаев при проектировании промышленных и крупных гражданских объектов. Но, 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 агрессивность 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, к примеру, использование металла при изготовлении винтовых свай означает, что важную роль для срока их службы играет коррозионная агрессивность на участке. Поэтому, 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?

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

Традиционный метод исследования грунтов на площадке строительства – комплекс инженерно-геологических изысканий (ИГИ), а при использовании свайно-винтового фундамента – ИГИ с контрольными полевыми испытаниями грунтов натурными сваями (необходимы для подтверждения результатов расчетов, выполненных по данным ИГИ).

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.

Главный недостаток этого комплекса процедур – значительная стоимость за счет бурения скважин с отбором монолитов, а также лабораторных исследований. Снижение стоимости возможно только за счет уменьшения количества скважин и объема лабораторных работ, что приводит к опасности недостаточного изучения площадки строительства. Другой недостаток – усреднение характеристик грунтов в пределах каждого слоя с понижением этих значений с учетом вариативности. 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 внедрения экспресс-геологии наша компания на всех объектах также 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 на самом деле это не обеспечивает получение объективной информации о несущей способности.

Во-первых, полученные 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, опять же не обеспечивает достаточной несущей способности.

В результате решение, принятое в условиях невозможности учета этих факторов, может привести к необратимым последствиям и необходимости усиления фундамента уже построенного здания. Такие мероприятия, как правило, составляют 50-100% и более 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 как раз косвенно и происходит 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:

  • геотехнические исследования (ГТИ), а именно динамическое зондирование грунтов, которое проводится совместно с геолого-литологическими исследованиями грунтов (ГЛИ);
  • измерение коррозионной агрессивности грунтов (КАГ).
Метод динамического зондирования

3. 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.

Опираясь на практический опыт, можно утверждать, что при исследовании площадки строительства лучшим методом геотехнических исследований будет зондирование грунтов (ГОСТ 19912-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием»).

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.

Динамическое зондирование грунтов

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 остается вероятность, 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 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.

Руководствуясь этими данными, специалисты отдела научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок компании «ГлавФундамент» разработали на основании ГОСТ 19912-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием» методику динамического зондирования, которая применяется в рамках проведения геотехнических исследований и позволяет определить физико-механические характеристики грунта, необходимые для проектирования свайно-винтового фундамента. Как известно, зондирование грунтов обеспечивает оценку несущей способности свай на всех характерных участках площадки, на всех интересующих глубинах, уступая по точности оценок только статическим испытаниям натурных свай.

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

3-min.png

В рамках геотехнических исследований для идентификации литологических типов грунтов (глина, песок, гравийные отложения и др.), выяснения характера их напластования (установления литологического разреза), уровня подземных вод в пределах исследуемой толщи грунтов, выявления грунтов со специфическими свойствами (просадочные, набухающие, пучинистые, слабые) выполняется также оценка геолого-литологического строения площадки строительства. Данные о физических свойствах позволяют уточнить, к примеру, конфигурацию лопасти (не путать с диаметром), обеспечивающую минимальное нарушение структуры грунтов во время установки (подробнее «Ключевые принципы подбора параметров лопастей») и т.д.

4. Измерения величины крутящего момента

В соответствии с СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты», если к строительству запланирован фундамент из винтовых свай, их несущую способность всегда требуется подтверждать контрольными полевыми испытаниями грунтов натурными сваями. В то же время из-за высокой стоимости данной процедуры, она, даже являясь обязательной, никогда не используется при возведении объектов малоэтажного строительства.

2-min.jpg

В связи с этим компания «ГлавФундамент» на протяжении нескольких лет проводила исследования, направленные на разработку методики, которая бы упростила задачу по подтверждению несущей способности винтовых свай. В результате путем обобщения большого объема данных была разработана методика производственного контроля несущей способности винтовых свай по величине крутящего момента (ВКМ), а также разработан и запатентован прибор для измерения ВКМ.

5. Коррозионная агрессивность 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 агрессивности 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 агрессивности влияют и на назначение диаметра ствола.


6. 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?
122
5
8
Гость
Экспресс-геология норм
Имя
 
Текст сообщения*
Загрузить файл или картинкуПеретащить с помощью Drag'n'drop
Перетащите файлы
Ничего не найдено
Защита от автоматических сообщений

Статьи по теме