п. 1. Цели геологического исследования грунта перед строительством
Возведение нового здания – далеко не единственная причина, по которой может потребоваться комплексное исследование грунта и структурный анализ почвы. Геология грунтов решает более широкий круг задач и позволяет достичь нескольких важнейших целей. Главная из них – обоснованный и технически правильный выбор типа фундамента после проведения работ типа исследование грунтов оснований.
Спроектированное основание должно обеспечивать несущую способность, достаточную для конкретного строения. От этого напрямую зависит устойчивость всего здания к высоким эксплуатационным нагрузкам, включая вес перекрытий, кровли, снегового покрова, мебели и оборудования. Поэтому проводят комплекс раббот геологическое исследование грунта.
Профессиональное исследование грунта проводят не только на этапе новой застройки, но и в ряде других случаев, связанных с возведенными зданиями:
- Капитальный ремонт или реконструкция строения, когда возникает необходимость в усилении существующего фундамента или изменении его конструкции;
- Визуально заметная просадка здания, выраженная в перекосах дверных и оконных проемов, наклоне стен или неравномерной осадке углов;
- Появление в несущих стенах дома трещин, особенно если они расширяются со временем или имеют характерную диагональную направленность;
- Наличие воды в подвале или техническом подполье, что свидетельствует о высоком уровне грунтовых вод или нарушении гидроизоляции фундамента;
- Планируемое увеличение нагрузки на основание существующего сооружения. Например, установка на заводах нового тяжелого оборудования, надстройка дополнительного этажа или мансарды, замена легкой кровли на тяжелую.
Именно от качества проведенного анализа геологическое исследование грунта напрямую зависит корректность всех последующих расчетов и правильность выбора подходящего типа фундамента. Даже небольшая ошибка в оценке состава грунта, глубины промерзания или уровня грунтовых вод может стать причиной неправильного определения несущей способности почвы. После проведения работ типа исследование грунтов оснований вы должны быть уверены, что погрешностей и ошибок допущено не было. Это неизбежно приведет к печальным последствиям:
• неравномерная осадка фундамента;
• деформации стен;
• появление трещин;
• перекосу дверных и оконных блоков;
• частичное или полное разрушение здания.
Экономия на геологии на этапе проектирования почти всегда оборачивается многократными затратами на усиление и ремонт уже готового строения.
п. 2. Полевые исследования грунта на строительном участке
Исследования полевого типа проводятся в рамках инженерно-геологических изысканий. Их главное отличие от лабораторных методов в том, что все испытания выполняются непосредственно на месте естественного залегания грунта, то есть на том самом участке, где планируется строительство. Регламент и технические требования к проведению таких полевых работ в рамках комплекса исследование грунта подробно изложены в государственном стандарте ГОСТ 20276-85. Этот документ обязателен для всех организаций, выполняющих изыскания под фундаменты зданий и сооружений.
Для проведения работ класса геологическое исследование грунта нанимаются исключительно квалифицированные специалисты, обладающие углубленными знаниями в области механики грунтов и инженерной геологии. Причина в том, что полевые испытания требуют не только дорогостоящего оборудования, но и правильной интерпретации получаемых результатов работ типа исследование грунтов оснований с учетом конкретных геологических условий.
В ходе работ используются передвижные буровые установки (способные бурить скважины глубиной до 20-30 метров) и различные зонды для статического и динамического зондирования.
В состав опытно-полевых работ в составе комплекса работ исследование грунта входят несколько основных методов проведения исследований, каждый из которых дает специфическую информацию о грунте:
- Штамповые испытания после проведения работ типа исследование грунтов оснований, включая прессиометрию. Этот метод позволяет получить точные данные о характеристиках сжимаемости грунта под нагрузкой. На грунт через специальный штамп (металлическую плиту известной площади) передается ступенчато увеличиваемая нагрузка, и замеряется величина осадки;
- Прессиометрия – разновидность этого метода, где давление создается внутри скважины с помощью резинового баллона. Результаты нужны для расчета осадки фундамента;
- Зондирование грунта. Метод выявляет глубину залегания грунтовых вод, а также позволяет послойно определить сопротивление грунта под конусом зонда. Различают статическое зондирование (зонд вдавливается в грунт с постоянной скоростью) и динамическое (зонд забивается молотом). Именно по полученным графикам судят о плотности и несущей способности грунтов на разной глубине;
- Вращательный срез (полевые испытания на сдвиг). Этот метод определяет прочностные характеристики крупнообломочных грунтов, которые невозможно отобрать в ненарушенном состоянии для лабораторных испытаний. Образец грунта помещается в специальный прибор, где его нагружают вертикальной силой и одновременно пытаются сдвинуть вращающим моментом. По результатам рассчитывают угол внутреннего трения и сцепление грунта;
- В состав пенетрационно-каротажной станции, с помощью которой проводят исследования, входит несколько основных узлов: измерительная аппаратура для регистрации параметров, манипулятор для управления зондом в скважине и вдавливающее устройство, создающее необходимое усилие для погружения зонда в грунт. Станция позволяет непрерывно записывать показания сопротивления грунта по всей глубине скважины.
Все перечисленные методы полевых исследований в рамках комплекса работ геологическое исследование грунта в совокупности дают инженеру-геологу полную картину о свойствах грунтов на участке. Без этих данных невозможно грамотно спроектировать фундамент, особенно на сложных грунтах или под тяжелые здания.
п. 3. Зависимость выбора фундамента от типа и состава грунта
В результате детального исследование грунта исследователь получает исчерпывающую информацию о нескольких ключевых характеристиках участка:
• физико-механические свойства грунта;
• минеральный состав;
• точное определение типа. Относится ли данный грунт к осадочным, кристаллическим (магматическим или метаморфическим) или пылеобразным разновидностям.
Полученные в ходе бурения и лабораторных испытаний образцы позволяют с высокой точностью обследовать грунт и установить ряд его важнейших параметров:
• степень водопроницаемости (способность пропускать воду через свою толщу);
• зависимость объемной массы от уровня влажности (насколько тяжелее становится грунт при намокании);
• степень водопоглощения (какое количество воды может впитать образец);
• степень пучинистости (насколько сильно грунт расширяется при замерзании воды в его порах).
В зависимости от выявленного в процессе комплекса работ исследование грунта типа проектировщик выбирает конкретный тип фундамента, руководствуясь следующими принципами:
- Если в результате комплекса работ геологическое исследование грунта обнаружили тягучие глины и пылеватые пески. Эти грунты относятся к категории сильнопучинистых и неустойчивых при увлажнении. Для них требуется заглубленное основание, которое опирается на слой, расположенный ниже глубины промерзания. Обязательным условием является устройство качественной гидроизоляции фундамента с двух сторон (обмазочной или оклеечной), а также дренажной системы для отвода воды от стен;
- После проведения работ типа исследование грунтов оснований обнаружен торфяной грунт. Торф относится к органическим грунтам с очень низкой несущей способностью. Он сильно сжимается под нагрузкой и неравномерно осаживается. На торфяниках применяется исключительно свайный фундамент, который рассчитывается специальным образом. Сваи должны проходить сквозь торфяной слой и опираться на подстилающие плотные грунты (глину, суглинок, песок крупной фракции). Длина свай и их несущая способность определяются отдельным геотехническим расчетом;
- Твердые глины (полутвердые и тугопластичные), а также средние и мелкие пески. Эти грунты обладают хорошей несущей способностью и умеренной пучинистостью. Для них допустимо основание неглубокого заложения (мелкозаглубленный ленточный или плитный фундамент). Глубина заложения обычно составляет 0,5-0,7 метра, что позволяет существенно сэкономить на бетоне и земляных работах;
- Если в результате комплекса работ геологическое исследование грунта обнаружили пылеватый песок и влажный суглинок. Эти грунты являются пучинистыми и при этом обладают низкой водопроницаемостью (вода задерживается в толще). Зимой они промерзают на значительную глубину и неравномерно вспучиваются. Основание под фундамент в таких условиях должно закладываться на глубине, строго ниже расчетной глубины промерзания в зимний период времени для данного региона. В противном случае силы морозного пучения будут выталкивать фундамент, что приведет к трещинам и перекосам здания.
Правильное соотнесение типа грунта и конструкции фундамента позволяет избежать большинства проблем, связанных с осадкой, трещинами и разрушением здания в первые же годы эксплуатации. Поэтому так важно грамотное проведение после проведения работ типа исследование грунтов оснований.
