+ 7 812 987 60 10

Б. Самсониевский пр., д.32, лит 4А

Испытание грунта как основа долговечности здания, сооружения, покрытия

Закапывать или не закапывать деньги, вот в чем вопрос. Речь идет, конечно, не о кладе, а о качественном и рациональном строительстве, которое начинается совсем не с фундамента, и даже не с котлована под него. Еще до проектирования фундамента или основы под дорожное покрытие, необходимо произвести проверку качества земли. Испытание грунта проводят как в полевых, так и в лабораторных условиях. На основе такого исследования, в строительный проект закладывают его долговечность, т.е. все возможные компенсационные технологии, которые позволят укрепить некачественный грунт заранее, в случае необходимости. Результатом экономии на исследовании станут трещины в самом фундаменте и стенах, осадка дома и прочие нарушения геометрии, вплоть до полного разрушения здания, сооружения или значительных провалов в покрытии.

испытание грунта

  1. Для чего и когда требуется проводить испытание грунта в строительных целях
  2. Какие грунты используют, а какие не используют при строительстве
  3. Какие характеристики проверяют в ходе исследования
  4. Испытание грунта. ГОСТы
  5. Полевые методы испытания грунтов
  6. Лабораторные испытания грунта

Для чего и когда требуется проводить испытание грунта в строительных целях

Главное преимущество проверки почвы в ходе строительного процесса – это возможность увеличить срок службы строения ещё на этапе проектирования.

Испытание грунта требуется при новом строительстве. Оно подразумевает исследование или комплекс исследований, направленных на определение характеристик и качества почвы в том месте, где намечается строительство здания, сооружения, дорожного покрытия. Целью исследования является экспертное заключение о возможности строительства конкретного объекта в конкретном месте и указание на необходимость проведения компенсационных мероприятий, которые укрепят местные грунты до нужных параметров по надежности и безопасности и защитят от деформации в будущем.

испытание грунта

Испытание грунта также проводят в случаях, когда строительный объект начинает разрушаться, чтобы выявить причину повреждений под фундаментом или строительство было заморожено, а потому фундамент подвергался длительному негативному воздействию окружающей среды. Специалисты лаборатории помогут определить текущее состояние начатого строительства и целесообразность его продолжения с возведенными или частично возведенными постройками.

Испытание грунта также необходимо при реконструкции зданий, чтобы иметь возможность компенсировать новые проектные нагрузки на старинные фундаменты, ведь свойства грунтов меняются во времени под воздействием техногенных процессов, статических и динамических нагрузок.

В ходе испытаний и для последующего проектирования получают следующие сведения:

  • вид грунта и его физико-химические свойства;
  • особенности залегания грунта;
  • геологические процессы и прогнозирование возможных изменений;
  • подземные воды и прогнозирование подтопления;
  • устойчивость склонов.

Какие грунты используют, а какие не используют при строительстве

Согласно СНиП II-15-74, все строительные грунты делят на два больших класса: скальные с жесткой структурной связью и нескальные (дисперсные) – без нее.

К скальному классу относят все виды сплошного природного массива: от гранита до песчаника, а также искусственные камни. Если в массиве отсутствуют трещины и пустоты, то такое основание считается водоустойчивым, несжимаемым, имеющим значительную прочность, сопротивляемость промерзанию. Они, безусловно, являются надежными основаниями для строительства, кроме случаев, когда этому самому основанию требуется пластичность, ведь природный камень требует гораздо более точной и сложной обработки, в случае необходимости. К тому же сплошные массивы в природе встречаются гораздо реже, а большая часть территорий под застройку расположена на нескальных грунтах.

К нескальным (дисперсным) грунтам относят:

  1. Крупнообмолочные, т.е. гравий, щебень, гальку – породы с преобладание крупных скальных обломков. Такие грунты считаются надежными и достаточно пластичными основаниями под строительство, особенно, если около 40% их объема заполняет песок или до 30% — глина.
  2. Песчаные, состоящие из мелких зерен кварца или других минералов. Пески незначительно промерзают, не вспучиваются и не дают значительной осадки из-за высокой скорости уплотнения, поэтому являются прекрасным основанием для фундаментов, хоть не обладают свойством пластичности. К тому же, чем чище и крупнее песок, тем большую нагрузку он может выдержать.
  3. Глинистые, вяжущие основания, которые состоят из мельчайших чешуйчатых частиц с примесью мелкого песка и значительными порами, из-за чего глины быстро промерзают и вспучиваются, но обладают завидной пластичностью. Чем суше глина, чем меньше подземных вод под ее слоем, тем более надежным основанием она является при строительстве.
  4. Лёссовые, являются подвидом глинистых с пористостью до 40%, а значит большим просадкам при нагрузках. Эти грунты почти непригодны для строительства в естественных условиях, потому что потребуют значительной защиты от влаги.
  5. Плывуны или илисто-глинисто-пылеватые пески, насыщенные водой. Они постоянно и непредсказуемо приходят в движение, а потому почти непригодны в качестве основания для строительства.
  6. Биогенные грунты и почвы также не могут служить основанием для зданий и сооружений, поскольку требуют значительных подготовок, особенно на заторфованных территориях.
  7. Насыпные грунты появляются в результате искусственной засыпки прудов, оврагов и прочих природных провалов, поэтому структура такого основания является неоднородной, а значит неравномерной в плане сжимания. Такие грунты называют слабыми, а поэтому подходят для строительства только небольших, нетяжелых объектов. Единственным подклассом насыпных грунтов, которые полноценно используют при возведении зданий, сооружений и дорог, являются естественные или искусственные намывы.

Какие характеристики проверяют в ходе исследования

Физические свойства грунтов

Физическими свойствами грунта называют его общие исходные характеристики, а также особенности и поведение, проявляющиеся под воздействием естественных физико-химических факторов и при взаимодействии с хозяйственной деятельностью человека. Физики выделяют восемь подклассов свойств: плотностные, механические, тепловые, электрические, магнитные, радиационные, газофизические и гидрофизические.

Но для строительства важно знать следующие характеристики того грунта, на котором планируется возведение объекта:

  • гранулометрический состав или размер и качество зерен в грунте, которые влияют на его прочность и однородность;
  • плотность грунта, т.е. общая масса при естественной влажности, позволяет определить тип фундамента и выбрать материалы;
  • коэффициент пористости или объем пор в единице грунта, дает возможность понять усадку материала под давлением строения и набухаемость под воздействием сезонных климатических изменений, а также необходимость в дренажной системе;
  • пределы пластичности или способность деформироваться без разрыва также нужно знать при работе на глинистых грунтах, чтобы до каких пределов грунт будет сохранять форму;
  • влажность и водопроницаемость материала, особенно важные показатели при строительстве на глинистых грунтах, состояние которых может меняться в ходе эксплуатации.

Механические свойства грунтов

Механическими свойствами грунта считают те характеристики, которые проявляются под воздействием нагрузок и могут привести к деформации. Поэтому именно эти свойства являются основными для проектирования зданий и сооружений: от коттеджей до высоток. Испытание грунта на механические свойства дает проектировщику исходную информацию и позволяет произвести расчеты нагрузок всех несущих конструкций и прочность фундамента.

К механическим характеристикам грунтов относят:

  • прочность или способность грунта сопротивляться внешним силовых воздействиям, таким как растяжение, сжатие по оси, сдвиг, водопроницаемость, перемещение грунтовых вод. Показатели прочности колеблются от единицы (очень низкой прочности) до сверхпрочных грунтов с показателем 120;
  • показатель упругости под вертикальной нагрузкой для определения обратимой плоской деформации, которую она вызывает, чтобы на основе полученных показателей проектировать фундаменты, насыпи, выемки, плотины, подпорные стены;
  • сжимаемость и осадка/усадка показывают условия, при которых грунт так или иначе меняет свой объем;
  • показатель разрыхления или свойство грунта терять связи между компонентами в ходе разработки, что в результате приводит к увеличению объема и уменьшению плотности в сравнении с первоначальным состоянием.

Испытание грунта. ГОСТы

Главными нормативными документами в сфере испытания грунтов являются следующие межгосударственные стандарты: ГОСТ 30416-2012 для лабораторных исследований и ряд ГОСТов для полевых исследований, в зависимости от методики.

Согласно ГОСТу 30416-2012, программа лабораторных испытаний грунта составляется в зависимости от стадии проектирования, грунтовых условий и вида проектируемого здания или сооружения. В лаборатории все грунты проверяют на состав, влажность и прочность. Для песков и глин дополнительно выявляют коэффициент фильтрации, а также модуль деформации, отдельно, для мерзлых, немерзлых и оттаивающих грунтов.

испытание грунта

Для лабораторных испытаний, с помощью режущего кольца и плоской лопатки, из выровненной и очищенной поверхности грунта, вырезают образцы, из трех разных точек на каждый 200 кв. м. застраиваемой территории. В случае, если грунт мерзлый, после извлечения образца и до прибытия в лабораторию, его специальным образом герметизируют, чтобы не допустить разморозки и сколов.

Испытания немерзлых грунтов проводят в помещениях с температурой +22±2С°, для мерзлых грунтов этот показатель зависит от программы исследования, отклонения от которой должны быть минимальными. В период подготовки и проведения испытаний необходимо предусматривать меры по предохранению образцов немерзлых грунтов от высыхания, а мерзлых — от иссушения.

Наиболее распространенным и недорогим полевым методом является испытание грунта штампом и горячим штампом на прочность и деформируемость, который регулируется стандартом ГОСТ 20276-2012.

Тип штампа для испытаний зависит от разновидности грунта:

Грунт Положение штампа относительно уровня подземных вод Место проведения испытания Тип штампа
Крупнообмолочный, песчаный, глинистый

 

На уровне подземных вод и выше В котловане, шурфе, дудке С плоской подошвой площадью от 1000 до 5000 кв. см.
В забое скважины
Выше уровня подземных вод В котловане, шурфе, дудке С плоской подошвой площадью от 2500 до 5000 кв. см.
Глинистый Ниже уровня подземных вод Ниже забоя скважины С плоской подошвой площадью 600 кв. см.
Песчаный, глинистый На уровне подземных вод и выше Ниже забоя скважины (без обсадки) Винтовой штамп площадью 600 кв. см.
Ниже уровня подземных вод Ниже забоя скважины (с обсадкой)
Глинистый, органический Выше и ниже уровня подземных вод В массиве без бурения скважины

Полевые методы испытания грунтов

Такие испытания проводят с помощью специальной техники непосредственно на строительной площадке, где планируют строить или реконструировать здание или сооружение.

Метод зондирования применяют на дисперсных, искусственных и мерзлых грунтах, состояние которых позволяет внедрять механический зонд или зонд с электрическими датчиками. Зонд непрерывно погружают в грунт с измеряют показатели сопротивления грунта его внедрению. Зондирование может быть статическим или динамическим. Последний вариант применяется для песчаных грунтов. Исследование позволяет рассчитать прочность грунта и несущую способность свай, но объем полученных данных может быть недостаточен для строительства высотных зданий.

испытание грунта

Метод вращательного среза разработан для глинистых и рыхлых песчаных грунтов, а также торфяников. При исследовании в грунт аккуратно погружают крыльчатку с четырьмя лопастями, чтобы максимально бережно сделать срез и отобрать образцы, не нарушив структуру почвы. Прибор помогает определить удельное сцепление и сопротивление сдвигу. Применяется такой метод крайне редко, поскольку строительство на таких грунтах практически не осуществляется.

Испытание грунтов штампом является наиболее востребованным методом исследования из-за низкой стоимости, быстроты исследований (1,0-1,5 ч на 30 м) и большого объема получаемой информации. К тому же метод позволяет полностью воспроизвести условия эксплуатации. С помощью плоского или винтового штампа различных диаметров специалист моделирует реальную вертикальную нагрузку на почву, чтобы получить величину максимального давления на грунт, после которого происходит деформация или осадка. В случае дорожного строительства, в ходе испытаний можно также задействовать косвенный метод определения плотности грунта с помощью прибора-плотномера ПДУ-МГ4 УДАР, который имитирует проезд автомобиля и измеряет величину и скорость усадки.

Лабораторные испытания грунта

Отобранные по ГОСТу на строительной площадке, пробы грунта можно также исследовать в лабораторных условиях. Современное лабораторное оборудование позволяет оказывать на грунты всевозможное внешнее физическое воздействие: нагружать, разгружать, деформировать, сдвигать, чтобы выявить их физико-химические и механические свойства, важные для будущего строительства. Для получения точных результатов требуется не менее 10 проб грунта.

Специалисты лаборатории изучают природную влажность, зерновой и минеральный составы, плотность грунта и частиц грунта, стандартное уплотнение, коэффициент фильтрации, пористость, пластичность, просадочность, набухание.

Анализ осуществляется двумя методами: компрессионными или одноосными и стабилометрическими или трехосными.

испытание грунта

Компрессионное испытание грунтов является одноосным сжатием при условии отсутствия возможности расширения вбок. Это имитация нагрузки под центром фундамента. Во время анализа определяется состояние следующих параметров:

  • общая деформация;
  • прочность структуры;
  • уровень сжатия;
  • коэффициент относительной сжимаемости.

Стабилометрические методики позволяют проверить иные характеристики в трех векторах:

  • уровень давления сбоку;
  • степень уплотнения сверху, с учетом веса постройки и самого грунта;
  • сжатие на глубине снизу.

Warning: Invalid argument supplied for foreach() in /home/icglobalem/ic-globalem.pro/docs/wp-includes/script-loader.php on line 2740