Испытания грунта

Испытание грунта – важный этап, без которого не обходится строительство. За ним следует проектирование фундамента, так как особенностями почвы обусловливаются методы возведения сооружения, размеры основания и его состав.

Эксплуатация зданий предполагает воздействие на участок под ними статических нагрузок. Они приводят к деформациям почвы. Их степень во многом обусловливается характеристиками самой земли. Проведение испытаний грунта позволяет избежать разрушения объекта – выполненные перед началом строительства исследования имеют цель рассчитать предельную нагрузку, которую выдерживает почва.

На данные экспертизы ориентируются также при выборе бетонной смеси для заливки основания. Изыскания позволяют выявить и другие особенности участка застройки – несущую способность грунта, его подверженность морозному пучению, сжимаемость.

Задачи, которые решает испытание грунта

С помощью таких исследований эксперты:

• изучают специфику грунта – его деформационные, геофизические свойства;
• выявляют слабые грунтовые слои;
• оценивают пространственную изменчивость верхних земляных слоев;
• подготавливают материалы по геологическому разрезу почвы для корректного определения грунтовых линз;
• оценивают несущую способность фундамента, чтобы выбрать оптимальный для поставленной цели;
• выявляют уровень залегания подземных вод – один из основных показателей устойчивости постройки.

Лабораторные испытания грунтов помогают также составлять проектные документы для будущего сооружения.

Состав изысканий при испытании грунта

Исследования особенностей почвы проводят по следующему алгоритму:

1. Учитывают сведения, полученные при предыдущих изысканиях – техотчеты по находящимся рядом крупным объектам, результаты сейсмологических и других проверок. Ориентируются также на информацию из ранее выполненных аэросъемок.
2. Выполняют геодезическую рекогносцировку местности – осматривают места застройки, описывают обнажения грунта в виде карьеров, законсервированных котлованов, оценивают водопроявления и сложившееся ботаническое окружение.
3. Осуществляют проходку почвенных слоев. Делают это, как правило, путем бурения скважин. Но более пристальное внимание уделяют неблагоприятным участкам – зонам с близким расположением вод, специфичным или разнородным грунтовым составом, заболоченным территориям.
4. Изучают геофизику почвы в лабораторных и естественных условиях – только так уточняют геологический разрез, локацию водоносных горизонтов. На этой стадии выявляют также возможность погружения свай.
5. Оценивают гидрогеологическую обстановку – определяют уровень подземных вод. В лаборатории эксперты изучают уровень их агрессивности, дают прогнозы о вероятности гидрогеологических изменений. Водонасыщенный грунт проверяют на динамическую устойчивость.

Если объект планируется возводить возле уже существующего здания, дополнительно изучают качество и состояние его фундамента.

Когда требуется проведение испытаний грунта

К таким исследованиям прибегают в разных ситуациях:

• при сильной просадке здания;
• если в несущих стенах возникли трещины;
• если стоит вода в подвале;
• перед капремонтом или реконструкцией, предполагающей усиление основания;
• при увеличении нагрузки на основание, например, в случае установки нового оборудования.

К таким проверкам прибегают тогда, когда нужно узнать предельную нагрузку на 1 кв. см почвы. Полученные сведения об участке позволяют выбрать оптимальные материалы для постройки и тип фундамента – свайный, ленточный или монолитный.

Только на основе достоверных сведений проектировщик формирует корректный расчет, что впоследствии позволяет возвести безопасное для эксплуатации сооружение.

Методы испытания грунтов

Инженерно-геологические исследования проводят в лаборатории либо в полевых условиях. Второй вариант широко распространен, так как этот тип проверки можно осуществлять прямо на объекте. С его помощью эксперты получают первичные результаты о состоянии почвы.

Лабораторные методы позволяют выявить физико-механические свойства земли с применением регламентированных ГОСТ приборов. Это одноплоскостной срез, одноосное сжатие, осесимметричное трехосное сжатие. Эти варианты изысканий оптимальны для изучения мерзлых и немерзлых почв.

Полевые способы задействуют для установления характеристик прочности, прогноза деформаций. Используют их зачастую при испытании пылевато-глинистых и песчаных почв. Но для проверки мерзлых грунтов они не подходят.

Основными методами испытания грунтов считаются:

1. Статический метод зондирования почвы. Его зачастую задействуют в условиях полевых работ. Испытание грунта зондированием возможно благодаря зонду, оснащенному особым механизмом, позволяющим выполнить вдавливание в землю. На зонд устанавливают датчики, фиксирующие происходящие в почве изменения. Информация перенаправляется на устройство, которое анализирует эти сведения на предмет соответствия строительным нормам.
2. Динамическое зондирование почвы. Этот диагностический метод отличается способом воздействия. Здесь почву не вдавливают, а ударяют по ней. Для этого берут зонд, который вбивают при помощи особого молота. Примечательно, что параметры инструмента рассчитывают заранее – пойдет далеко не любой молот. Многое обусловливается геологическими условиями местности, например, тестируемое расстояние, высота подъема инструмента, количество ударов.
3. Штамповые испытания грунтов. Этот метод разработали специально для получения информации о деформационных особенностях земли. Он позволяет выявить степень осадки при воздействии жесткого штампа. Его вдавливают в почву с помощью особого домкрата. Такое погружение делится на несколько этапов – эксперты фиксируют и анализируют деформации на каждом из них. Данные заносят в промежуточные акты исследования.
4. Полевые испытания грунтов всех категорий. К таким проверкам прибегают, когда нужно выявить отклонения по ГОСТ. Например, свайный способ, являющийся разновидностью этого варианта диагностики, особенно актуален для густонаселенной местности. Наиболее достоверные результаты дают методы испытаний натурных свай, но они в то же время требуют огромных затрат на организацию, считаются самыми дорогими исследованиями.
5. Лабораторные испытания грунтов методом уплотнения. Осуществляются по ГОСТ 22733-2002. Эксперты устанавливают зависимость плотности сухой почвы от ее влажности при уплотнении образцов. Результаты таких исследований оформляют в виде графика стандартного уплотнения. По наивысшей его точке для связных грунтов определяют значение предельной плотности и оптимальной влажности.

Спецтехника и оборудование для полевых изысканий

В ходе экспертиз, проводимых в полевых условиях, задействуют разные виды оборудования:

• дилатометр Маркетти. Устройство сделано в виде лопатки из нержавеющей стали с мембраной для наполнения воздухом. Его погружают в почву с помощью пенетрометров. Внедрение приспособления прерывают каждые 20 см для измерения давления;
• электронный динамический плотномер. Его применяют при штамповых испытаниях, динамическом нагружении. Он позволяет получить коэффициент уплотнения, показатели динамического модуля деформации, несущей способности фундамента;
• геотехническая зондировочно-буровая установка. Нужна для лопастной прессиометрии, статического и динамического зондирования, выполнения среза. Бурение осуществляют за счет подвижного вращательного приспособления;
• устройства для статического зондирования немерзлых песчаных, глинистых грунтов. Это дополнительные приборы для буровых установок. Они оказывают усилие на забой не менее 30 кН;
• прессиометры. Требуются для исследований подземных пород в скважинах. Расширяясь, камера прессиометра способствует увеличению давления на стенки скважины, что уплотняет породу, провоцирует сдвиги в ее структуре;
• винтовые штампы. Установки с пневматической нагрузочной системой позволяют выявить модуль деформации в различных грунтах – глинистых, песчаных, органо-минеральных. Предельная глубина испытаний равна 18 м.

Используют также измерительные приборы, устройства регистрации результатов. По завершении всех экспертиз составляют протокол.