Геотехнические и геолого-литологические исследования и измерения коррозионной агрессивности грунтов

Эти данные – основа 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», этой информацией пренебрегают. В лучшем случае все решения принимаются на основании данных, полученных при рытье колодца на своем или соседнем участке.

Такой подход не гарантирует безопасность будущей постройки. 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 (плывуны, торфяники, т.д.). И, в-третьих, не специалист просто не сможет определить характеристики и коррозионную агрессивность грунтов.

Не выявленные участки низкой прочности – это гарантированные неравномерные деформации фундамента. Высока и вероятность просадок из-за потери несущей способности основания свай, если мощность прочного слоя под сваей окажется недостаточной.

Для срока службы металлических винтовых свай важную роль играет коррозионная агрессивность. 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.), – залог безопасной и комфортной их эксплуатации. Но какого объема исследований будет достаточно?

Традиционный метод исследования грунтов на площадке строительства – комплекс инженерно-геологических изысканий (ИГИ), а для 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.

Другой недостаток – усреднение характеристик грунтов в пределах каждого слоя с понижением этих значений с учетом вариативности. Поэтому, даже при относительно высокой точности результатов, этот метод почти не используют в малоэтажном строительстве.

Популярный метод – пробное завинчивание, которое не предполагает больших затрат. Однако полученные данные почти невозможно интерпретировать, кроме того, они субъективны и не вызывают доверия.

До внедрения полевых методов исследования грунтов наша компания также проводила пробное завинчивание. Результаты были неоднозначными, иногда происходили просадки фундаментов. Определяя технологические возможности погружения, пробное завинчивание не дает информации о нагрузках (особенно их величине), которые должна воспринимать свая.

Во-первых, полученные результаты очень сильно зависят от времени года из-за многих факторов: глубина промерзания, степень влагонасыщения и др.

Во-вторых, линзы более прочных грунтов в основании могут вызвать «ложный отказ», когда завинчивание сваи значительно затрудняется при достижении лопастью прослоек толщиной до 0,4-0,6 м. Достаточной несущей способности такая линза не обеспечивает.

В результате решение, принятое в условиях невозможности учета этих факторов, ведет к необратимым последствиям и необходимости усиления фундамента уже построенного здания (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 как раз косвенно и происходит) должен применяться только для подтверждения предельно допускаемой нагрузки на сваю, полученной при расчетах.

Компания «ГлавФундамент» провела многочисленные исследования и в результате разработала собственные полевые методики исследования грунтов, эффективность которых была подтверждена на практике.

Испытания в лаборатории часто не обеспечивают необходимой достоверности результатов в силу специфики таких испытаний. Не всегда удается отобрать монолит ненарушенной структуры для 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 максимально эффективно оценивать грунт в состоянии его естественного залегания (in situ). Главные достоинства этого метода – его высокая скорость (за короткое время можно выполнить большее число измерений). Это немаловажный факт, который связан с двумя главными обстоятельствами.

Во-первых, изучаемый грунт всегда неоднороден, его свойства отличаются в каждой точке обследуемой площадки. Малочисленные буровые скважины и лабораторные испытания не обеспечивают полноты информации, несмотря на точность. Остается вероятность, что между буровыми скважинами остались незамеченными «слабые» прослойки или резко изменилась граница несущего слоя. Такие просчеты ведут к повреждениям и даже обрушениям построенных объектов.

Во-вторых, «экспресс-методы» сокращают продолжительность и

продолжительность инженерных изысканий при высокой достоверности получаемых результатов.

Зондирование дает более достоверную информацию, чем бурение скважин, когда дело касается свай. В 80-е годы в СССР проанализировали информацию о применении зондирования в пределах всей страны. По результатам этого был сделан вывод, что в районах, где этот метод применялся наиболее широко и квалифицированно, наблюдалось более высокое качество свайных фундаментов: повышалась их экономичность, реже возникали ошибки в выборе длины и конструкции свай.

Специалисты научного отдела ГК «ГлавФундамент» разработали на основании ГОСТ 19912 методику динамического зондирования. Ее применяют в рамках геотехнических исследований, чтобы определить физико-механические характеристики грунта, необходимые для проектирования свайно-винтового фундамента. Зондирование обеспечивает оценку несущей способности свай на всех характерных участках площадки, на всех интересующих глубинах, уступая по точности оценок только статическим испытаниям натурных свай.

Эффективность зондирования во многом зависит от опыта и теоретических знаний 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 оценит специалист с соответствующим образованием, разбирающийся в механике грунтов, расчетах оснований и фундаментов. У специалистов «ГлавФундамент» есть необходимые знания и опыт.

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), которая обеспечит минимальное нарушение структуры грунтов во время установки.

В соответствии с СП 24.13330 «Свайные фундаменты», если к строительству запланирован фундамент из винтовых свай, их несущую способность всегда требуется подтверждать контрольными полевыми испытаниями грунтов натурными сваями. Конечно, такую дорогую процедуру никогда не проводят для объектов ИЖС.

Компания «ГлавФундамент» несколько лет разрабатывала методику, которая бы упростила задачу по подтверждению несущей способности винтовых свай. 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.

Еще одна важная характеристика грунта – степень агрессивности по отношению к металлоконструкциям.

Подбор марки стали, расчет толщины стенки ствола и лопасти обеспечивают соответствие нормативного срока службы постройки требованиям ГОСТ 27751 «Надежность строительных конструкций и оснований».

Эти параметры назначают по результатам измерений коррозионной агрессивности. 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.

Наша компания проводит комплекс инженерных изыскания под любые крупные промышленные и гражданские объекты. Это полноценные изыскания для строительства с привлечением спецтехники. Определение параметров грунта выполняется в аккредитованной лаборатории.