Как правильно производить забор проб грунта для проведения строительных испытаний

Остров Одайба может похвастаться богатой инфраструктурой. Здесь есть небоскребы, парки с цветниками, широкие променады, уменьшенная копия статуи Свободы, морской порт. Но известен он, в большей степени, не этим. В 1950-х годах прошлого века японцы построили остров Одайба искусственным образом, буквально из мусора. Несгораемую золу из отходов плавили при температуре 1 200℃, охлаждали, прессовали в блоки, опускали их на морское дно, покрывали грунтом, в который закапывали химически обработанный пепел и измельченный мусор, а потом землей. Пожалуй, это один из тех редких примеров, когда перед началом строительства не было необходимости производить забор проб грунта для проведения строительных испытаний и контролировать качество его уплотнения непосредственно под фундаментами зданий, дно акватории исключать нельзя. Во всех остальных случаях еще перед проектированием здания или сооружения необходимо провести анализ грунта, что определить его определить физико-механические свойства.

1. Важные выписки из ГОСТ 12071 — 2014
2. Какую информацию должен содержать Акт забора проб грунтов
3. Методики и инструменты отбора проб грунтов, их упаковка, транспортировка и хранение

Важные выписки из ГОСТ 12071 — 2014

Нормативные указания данного ГОСТа распространяются на все виды грунтов и устанавливают требования к отбору, упаковке, транспортированию и хранению образцов при производстве инженерно-геологических изысканий для строительства. Т.е., по сути, помогают грамотно произвести все подготовительные мероприятия перед лабораторными испытаниями. Это залог того, что исследования на прочность и другие характеристики будут произведены корректно, проектировщик заложит необходимые нагрузки, а построенное здание будет эксплуатироваться без просадок весь проектный срок и даже дольше.

Кстати, пробы грунта берут не только в случаях нового строительства, но также:

• при обследовании фундаментов и оснований;
• при обследовании аварийных зданий;
• при обследовании объектов незавершенного строительства;
• перед реконструкцией,

поскольку грунты имеют свойство меняться с течением времени из-за негативных антропогенных факторов, частично размываться даже при грамотной отсыпке и уплотнении из-за изменений влажности и подземных течений. К тому же, любые изменения в функционале здания или сооружения, его высотности и прочих параметрах, ведут к неизбежному изменению нагрузок на грунты, которые необходимо пересчитывать. Именно поэтому на маленьком образце лежит такая большая ответственность.

Итак,

1. Соблюдать все требования и нормы данного ГОСТа необходимо для получения максимально точных и достоверных результатов. И, наоборот, несоблюдение технологии отбора ведет к ошибкам и неправильным выводам еще на стадии проектирования, а значит повлияет на прочность и срок службы будущего здания.
2. Форма и размеры забираемых образцов грунта зависит от целей испытаний и избранных для этого методик. Однако существует минимальный размер, который равен пятикратному размеру максимальной фракции грунта. В любом случае размеры образцов должны быть достаточными для выполнения необходимого комплекса лабораторных работ по определению состава, состояния и свойств грунта.
3. Количество образцов зависит не только от целей и методики, но также от застраиваемой площади. Керны вырезают из трех разных точек на каждый 200 кв. м. территории. Если грунт при этом уплотняют, то — в шахматном порядке через каждые 20-40 метров.
4. Образцы-керны должны иметь естественную влажность или искусственную водонасыщенность. Образцы грунта естественной влажности испытывают непосредственно после их изготовления. Значение водонасыщенности искусственно приготовленных проб зависит от программы испытаний.
5. Проба должна быть характерной для того слоя, из которого она взята, и не содержать случайных включений и загрязняющих примесей.
6. Сразу после отбора образцы должны быть ориентированы, т.е. необходимо отметить верхний край.
7. Данные о взятых пробах: дате, расстоянии от оси здания и номера цилиндров, заносят в полевой журнал контроля.
8. Отдельные правила для мерзлого грунта. Его требуется отбирать при отрицательной температуре окружающего воздуха, а в теплое время года — при условии их немедленной теплоизоляции и доставки в хранилище с отрицательной температурой воздуха. К тому же мерзлый грунт забирают обычно в форме куба с минимальным размером стороны не менее 10 см — для глинистых и песчаных грунтов, не менее 20 см — для дресвяных и гравийных грунтов и не менее 30 см — для щебнистых и галечниковых грунтов.

Какую информацию должен содержать Акт забора грунтов

После окончанию полевых работ составляется Акт забора проб грунта. В нём указываются:

• порядковый номер образца-керна;
• дата и время забора;
• цель забора и наименование объекта (участка местности);
• наименование лаборатории или иной организации, которая проводила работы;
• используемые инструменты;
• тип пробы;
• сведения об упаковке;
• условия и глубина забора образца и его краткое описание;
• ГОСТ или иной нормативный документ, регламентирующий забор проб;
• отметка о передаче керна в испытательную лабораторию;
• дополнительные сведения, в случае необходимости.

Упакованные образцы грунта, доставленные в лабораторию без такой документации, принимать на хранение и производство лабораторных испытаний запрещается.

Методики и инструменты отбора проб грунтов, их упаковка, транспортировка и хранение

Существуют три метода, по которым производится забор проб грунта для образцов: бороздовой, валовый и точечный. Точечный метод используют чаще остальных, как для изучения строительных возможностей грунта, так и в ходе работ по уплотнению песчаного основания, когда стройплощадку уже готовят к возведению нулевого цикла. Первые два метода – только при изучении возможности использования грунта в качестве строительной площадки или стройматериала, при разведывательных работах. Выбор того или иного метода зависит от состава, состояния и свойств грунта, а также цели предполагаемого исследования. Давайте чуть подробнее разберем каждый метод.

Точеный метод отбора образцов применяется в тех случаях, когда объем отбираемых образцов несоизмеримо мал по сравнению с объемом изучаемого массива грунта (на три порядка и более). Он заключается в том, что из грунтового слоя забирают один или несколько образцов относительно небольшого размера, минимум из трех разных точек на размеченной специальной сеткой территории.

При бороздовом методе по всему опробуемому пласту (либо вкрест, либо по простиранию слоев) делают борозды, из которых отбирают грунт для пробы. Методика считается целесообразной при отборе образцов сильно выветренных скальных и крупноблочных грунтов.

Валовый метод подразумевает, что на лабораторный анализ отправляется вся взятая из выработки порода.

Следует также обратить внимание, что данные методические рекомендации не предназначены для отбора проб со льда или вечномерзлых грунтов.

Кстати, забор проб грунта каждого вида, согласно ГОСТ 12071 – 2014, производится своим инструментом инструмент:

• для прочных скальных пород – одинарная или двойная колонковая труба;
• для скальных пород низкой плотности – двойная колонковая труба;
• для дисперсных, крупнообмолочных пород – желонка;
• для плотных и рыхлых песков – забивной стакан, режущее кольцо или одинарная колонковая труба, нож;
• для глинистых грунтов и суглинков – забивной стакан, виброзонт или двойная колонковая труба;
• для минеральных грунтов – буровая ложка или виброзонт;
• для торфов и органических почв – буровая ложка;
• для мерзлых грунтов – забивной стакан, одинарная или двойная колонковая труба

Процесс упаковки образцов называется консервированием.

Самым простым и чаще всего используемым способом является укладка очищенного грунта в жесткую деревянную или металлическую тару, которая сможет обеспечить хранение мелких частиц. Образцы укладывают в один ряд. В случае необходимости сохранения влажности используют в специальные стеклянные бюксы с плотно закрывающейся крышкой. Важно изолировать грунт от атмосферного воздействия. Этикетку с описанием грунта укладывают непосредственно в тару или на тару приклеивают.

Втором способом является парафинирование. Оно применяется гораздо реже, в силу трудоемкости, в тех случаях, когда образцы транспортируются в деревянных ящиках, в опилках. Для парафинирования используют смесь, состоящую из двух частей парафина и одной части гудрона. Смесь подогревают до температуры 60-65 ℃ и пропитывают ею марлю, в которую туго заматывают образцы в три слоя. Общая толщина слоя парафина должна составить 1-1,5 см. До парафинирования на верх образца кладут информационную этикетку, завернутую в кальку, которую также покрывают парафином.

Отдельное внимание уделяют образцам мерзлого грунта. Его специальным образом герметизируют, чтобы не допустить разморозки и сколов. Для этого образцы укладывают в специальные термосы, состоящие из наружного и внутреннего деревянных ящиков, пространство между которыми заполнено теплоизоляционным материалом. Также допускается использовать мобильные морозильные камеры и современные изотермические контейнеры. Зазоры между образцами и стенками тары заполняются влажными опилками и составляют 3-4 см.

После упаковки и регистрации пробы грунта должны быть тут же отправлены в строительную лабораторию или в соответствующее место хранения.

Правил транспортировки образцов грунта немного:

1. В процессе транспортировки образцы не должны подвергаться резким динамическим и температурным нагрузкам и перепадам.
2. При транспортировке на дальние расстояния, например, в ж/д вагонах, тара должна содержать надписи: «верх», «не бросать», «не кантовать».
3. В лабораторию, расположенную вблизи места отбора, образцы допускается транспортировать без ящиков, но с обязательным соблюдением мер зашиты от повреждения изоляционного слоя образцов.
4. Образцы, имеющие повреждения при транспортировке, не должны приниматься к проведению лабораторных исследований.

В большинстве случаев, доставленные в лаборатории образцы грунта почти сразу будут использованы для проведения исследований, чтобы не затягивать и не останавливать строительный процесс. Сроки хранения немерзлых образцов грунта составляют максимум 1,5 месяца и 1 месяц – для хранения мерзлых образцов. В тех случаях, когда керны на некоторое время «ложатся на полки», экспертам лаборатории следует руководствоваться следующими нормами:

1. Точно также, как при транспортировке, образцы не должны подвергаться резким динамическим и температурным нагрузкам и перепадам.
2. В помещении, предназначенном для хранения, должен поддерживаться температурно-влажностный режим (от -2℃ до +20℃ при влажности 50-50%).
3. Образцы не должны касаться как друг друга, так и стоек полок.
4. Образцы должны размещаться на полках нижней поверхностью (вспомните про ориентацию), в один ярус и таким образом, чтобы этикетки находились сверху. Кроме этикетов сверх ничего не должно находится.
5. Мерзлый грунт следует хранить в морозильных камерах.
6. Образцы, имеющие повреждения при хранении, не должны приниматься к проведению лабораторных исследований.