Геологические исследования и измерения коррозионной агрессивности грунтов
Геологические исследования, в том числе измерение коррозионной агрессивности грунтов, – процедуры, без которых невозможно выбрать оптимальный тип фундамента для конкретного участка.
Строительство без геологии – вне закона
- свойства грунтов;
- прочностные и деформационные характеристики;
- коррозионная агрессивность;
- возможные изменения условий в процессе эксплуатации и т.д.
не заменит геологические исследования?
- Даже в пределах одного участка могут встречаться разные условия залегания грунтов. Тем более – на соседних участках.
- Невозможно выявить потенциально опасные участки – плывуны, торфяники и т.д. Невыявленные участки низкой прочности – это гарантированные неравномерные деформации фундамента. Высока и вероятность просадок из-за потери несущей способности основания, если мощность прочного слоя окажется недостаточной.
- Невозможно получить объективную информацию о характеристиках и коррозионной агрессивности грунтов.
- сознательно игнорирует требования действующего законодательства и вводит вас в заблуждение;
- недостаточно квалифицирован (не знаком с действующими нормами и правилами строительства, не понимает взаимосвязи между изучением грунтовых условий и качеством и долговечностью фундамента).
Инженерно-геологические изыскания (ИГИ),
пробное завинчивание или полевые исследования
грунтов?
|
Преимущества
|
Недостатки
|
|
Результаты отличаются высокой точностью, в том числе благодаря проведению
лабораторных испытаний.
|
Высокая стоимость, связанная с необходимостью бурения скважин с отбором
монолитов и проведения лабораторных исследований.
|
|
Отчет содержит инженерно-геологические разрезы, описание возраста грунтов,
их происхождения, условий образования, физико-механических характеристик,
свойств по пучинистости и набуханию.
|
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.
|
|
|
Недостаточная изученность площадки строительства в случае снижения стоимости
за счет уменьшения количества скважин и объема лабораторных работ.
|
Пробное завинчивание – метод, широко распространенный в малоэтажном строительстве. ГК «ГлавФундамент» также применяла его ранее.
Согласно принципу, лежащему в основе пробного завинчивания, если свая тяжело крутится на предполагаемой глубине установки, ее несущая способность является достаточной. Однако такой подход не давал объективной информации о несущей способности грунтов (полученные данные были субъективны, их почти невозможно было интерпретировать). В отдельных случаях и вовсе происходили просадки фундаментов.
Таким образом, мы на собственном опыте убедились, что пробное завинчивание не стоит рассматривать как метод исследования грунтов.
|
Преимущества
|
Недостатки
|
|
Сравнительно низкая стоимость.
|
Определяя технологические возможности погружения, пробное завинчивание не
дает информации о нагрузках (особенно их величине), которые должна
воспринимать свая.
|
|
|
Результаты сильно зависят от времени года из-за многих факторов: глубина
промерзания, степень влагонасыщения и др.
|
|
|
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 метра. Достаточной несущей способности такая линза не
обеспечивает.
|
|
|
Не дает никакой информации о 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.
|
Геотехнические исследования
получить сведения:
- о несущей способности свай;
- о характеристиках механических свойств грунтов (прочностных, деформационных).
Испытания в лаборатории часто не обеспечивают необходимой достоверности результатов в силу своей специфики. Не всегда удается отобрать монолит ненарушенной структуры для 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 фактор, 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 стоимость 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, который выполняет камеральные работы, так как решение многих геотехнических задач невозможно полностью схематизировать, сводя их к выполнению готовых инструкций и рекомендаций, а 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.
Коррозионная агрессивность
Еще одна важная характеристика грунта – степень коррозионной агрессивности по отношению к материалам, из которых выполнен фундамент.
Оценка коррозионной агрессивности грунта по отношению к бетону регламентирована ГОСТ 31384 «Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Общие технические требования».
- Слабая — разрушение бетона на глубину не более 10 мм за 50 лет эксплуатации.
- Средняя — разрушение бетона на глубину не более 20 мм за 50 лет эксплуатации.
- Сильная — разрушение бетона на глубину 20 мм и более за 50 лет эксплуатации.
- Слабая — разрушение <0,01 мм стали за 1 год эксплуатации.
- Средняя — разрушение 0,01-0,05 мм стали за 1 год эксплуатации.
- Сильная — разрушение 0,05-0,1 мм стали за 1 год эксплуатации.
- Очень сильная — разрушение >0,1 мм стали за 1 год эксплуатации.
На коррозионную агрессивность грунта влияют:
- химический состав (содержание солей, кислот и щелочей);
- физические свойства (пористость, влажность, проницаемость);
- биологическая активность (деятельность микроорганизмов);
- pH;
- неоднородность грунта и т.д.
Чтобы обеспечить соответствие срока службы постройки на фундаменте из винтовых свай требованиям ГОСТ 27751 «Надежность строительных конструкций и оснований» инженеры-конструкторы ГК «ГлавФундамент» для каждого объекта подбирают соответствующую марку стали, а также выполняют обязательные расчеты толщины стенки ствола и лопасти, опираясь на результаты измерений коррозионной агрессивности.
Для уточнения правильности подбора после выполнения расчета срока службы рекомендуется проверить остаточную толщину стенки ствола на соответствие проектным нагрузкам.
Данные о коррозионной агрессивности также учитывают при назначении диаметра ствола.
Измерения величины крутящего момента
