Испытание грунта — неотъемлемая часть строительства. Без него не возвести ни один объект. У любой породы есть важная характеристика — несущая способность. Она показывает, какой вес может выдержать участок. Несущая способность критически важна для строительства, ведь она позволяет рассчитать этажность будущего дома и тип его фундамента. Дело в том, что под давлением грунт проседает и уплотняется, влияя на то, что находится над ним; если основание подобрано неправильно, здание быстро покрывается трещинами и буквально разваливается.
Степень этой деформации зависит от состава почв. Породы разной несущей способности лежат слоями или вовсе перемежаются друг с другом, поэтому двух участков с одинаковыми характеристиками просто не существует. Каждый объект надо исследовать отдельно.
Как предполагаемую степень деформации определить? Существует несколько способов, но самый надежный — штамповый метод. Это тип полевых исследований, который обычно применяется на глинистых, песчаных и крупнообломочных породах. Изыскания выясняют несущую способность грунта в реальных, а не лабораторных условиях, что делает их результаты намного ценнее. ГОСТ строго регулирует их, так что качество полученных данных высокое.
Суть методики
Технология исследований основана на применении штампов — металлических устройств жесткой конструкции, практически не деформирующихся под воздействием нагрузок. Эти элементы круглые, бывают плоскими (трех типов разной площади, внешне напоминают большой блин с подобием ручки посередине) и винтовыми (в виде лопасти). Они либо плотно вдавливаются в грунт (первые), либо ввинчиваются в него без разрушения структуры почвы (вторые).
Суть методики заключается в следующем. Когда штампы устанавливаются на нужной глубине, их нагружают при помощи домкрата или тарированного груза. Давление увеличивается по ступеням, на каждой степень осадки грунта измеряется. Точная нагрузка регистрируется при помощи высокоточных измерительных приборов. На следующий ее уровень можно переходить только если деформация грунта успела условно стабилизироваться. Дело в том, что осадка неравномерна, ее скорость своя у каждого вида почв, а геология участка обычно предполагает несколько типов пород одновременно. Важно проводить измерения с учетом этой неоднородности. Конкретные сроки условной стабилизации на разных грунтах прописаны в ГОСТах.
Как определяется осадка? Это среднее арифметическое значение данных, полученных от фиксирующих ее прогибометров — измерительных приборов. Закрепляются эти устройства симметрично с противоположных сторон штампа. Размещение такого типа позволяет получить самую достоверную и полную информацию с минимумом искажений.
Количество ступеней нагрузки определяется, исходя из типа породы и максимального давления, которое окажет на выбранную точку будущее здание. Общее время штамповых испытаний зависит от типа грунта и итогового количества ступеней. Метод предполагает несколько исследований, точное число испытаний зависит от геологических характеристик участка и особенностей будущего строительства. Для небольших зданий достаточно двух испытаний на точку. Если изыскания показали, что грунт на участке однородный, допускается проанализировать лишь место будущей закладки фундамента. Если же обнаружились породы разных свойств, а здание большое, придется изучать множество точек, причем в каждой понадобится минимум четыре тестирования. Стандартная рекомендация — проведение процедуры три-четыре раза в самых критичных зонах участка. Это поможет получить достаточно полные сведения о несущей способности почв с относительно небольшими время- и трудозатратами.
Особенности методики
Предназначение штамповых испытаний — получить данные о сжимаемости грунта. Их результат — так называемый модуль деформации грунта, который показывает, до какой степени порода меняет свой объем под нагрузкой. Для заказчика он выглядит как отчет. Дополнительно также можно определить модуль деформации на ветви разгрузки и вторичного загружения, он же модуль упругости породы. Это делается по желанию заказчика.
Когда проводится тест? В рамках инженерных изысканий перед составлением проекта будущего здания (или иного сооружения — метод можно применять, скажем, при возведении автострад). Технология трудоемкая и сложная, ведь приходится использовать крупногабаритное и тяжелое геологическое оборудование с ограниченной степенью проходимости. На сами испытания уходит много времени. Кроме того, к моменту начала работ крайне желательно точно знать размеры будущего сооружения, место, где потом окажется фундамент, предполагаемую нагрузку на основание, его примерный тип и глубину залегания. Из-за всех этих факторов испытания практически всегда переносятся под конец инженерных изысканий, когда прочие мероприятия уже закончены.
Перед дальнейшими исследованиями необходимо подготовить грунт. На время испытаний его придется защитить от поверхностных вод, а зимой — от промерзания. В ряде случаев приходится выполнять водоотведение.
Часто штамп надо разместить ниже уровня поверхности. Чтобы это осуществить, необходимо выкопать котлован или небольшую скважину. Особенности методики вынуждают ГOCTы ограничивать размер выработок для испытаний. Диаметр скважин, полученных при помощи буровых установок, не должен превышать 325 миллиметров, а дудок — 90 сантиметров. Размер шурфов составляет 1,5х1,5 метра. Выработка должна быть вертикальной. Ее стенки до точки проведения испытаний надо укрепить обсадой, чтобы они не обрушились. После забой необходимо зачистить при помощи специализированного оборудования. Дно должно быть идеально ровным, поэтому его засыпают песчаной подушкой. Ее толщина зависит от типа грунта — 5 сантиметров для крупнообломочных пород и 1,5-2 сантиметра для глинистых.
Винтовой или круговой штамп надо установить в подготовленные место. Чтобы он плотно прилегал к грунту, его несколько раз поворачивают вокруг своей оси. В итоге он должен находиться строго горизонтально (степень отклонения проверяют по приборам). Далее можно монтировать прочее оборудование — домкраты, реперы, грузы.
Точность измерений по ГОСТу должна составлять 0,1 миллиметра, а проводить их надо раз в 15 минут в течение первого часа испытаний, раз в полчаса в течение второго, а далее раз в час. Ступеней нагрузки должно быть не меньше четырех.
Когда тест заканчивается, штамп разгружают в обратном порядке. Каждая ступень разгрузки в два раза больше загрузочных. Когда очередная порция давления сброшена, надо выдержать паузу в час, во время которой предстоит наблюдать за поведением грунта. После того как штамп будет полностью освобожден от давления, наблюдения надо продолжать еще три часа.
Иногда испытания продолжают, пока не будет достигнуто предельное давление — при нем значение осадки становится критическим. О нем сигнализирует появление вокруг штампа трещин и валиков выпирания породы. Когда они возникают, исследования пора сворачивать.
Данные, получаемые в ходе изысканий, сразу заносятся в полевой журнал. После завершения испытаний часто выполняются дополнительные тесты, приносящие еще больше информации. Когда получены полные данные по объекту, записи из журнала переносятся в итоговый отчет.
Оборудование для испытания
Какое оборудование для испытания используется в стандартных ситуациях? Это:
- круглый штамп;
- пневматические домкраты;
- система, воспринимающая реактивное усилие — тарированный груз, тяжелая стройтехника, грузовики, катки, грузовые платформы и прочее подобное;
- реперная система, которая нужна для исключения влияния на результаты тестов грунта вне границ штампа (породы распределяют напряжение и деформацию в сторону от давящего на них элемента, что может вызвать погрешности в измерениях);
- прогибометры (главная характеристика профессиональных приборов — высокая точность измерений, не более 0,1 миллиметра);
- контрольный датчик перемещений (нужен для оценки температурных деформаций, которые неизбежно возникают в ходе исследований).
Главное для испытаний — инженерный штамп. Все его параметры должны строго соответствовать ГОСТам — существует специальная таблица характеристик. Разные виды штампов применяется в зависимости от особенностей грунта и типа исследования (для котлована и дудки, например, нужны отдельные модели). Есть также разновидности изделий, которые применяют при работе с вечной мерзлотой. Это горячие штампы — аналоги обычных, которые могут работать в столь экстремальных условиях. Классические штампы не способны на уплотнение мерзлого грунта.
Преимущества данного способа
Штамповые испытания имеют целый список достоинств, а недостатков практически нет. Это делает их предпочтительным способом исследования самых разных почв. Каковы же преимущества данного способа исследований?
- Главный плюс — высокая достоверность результатов исследований. Изыскания проводятся не в лабораторных условиях, а на местности, непосредственно в грунте, в котором надо обустраивать фундамент. Структура породы в ходе исследований не нарушается, полностью сохраняет оригинальные свойства, а ведь такие изменения могут повлиять на несущую способность почв. Соответственно, полученные в ходе изысканий данные не будут отклоняться от истины.
- На несвязных грунтах штамповые испытания — единственный способ получить достоверные данные о деформационных свойствах пород. Другие методы просто не работают. Например, песчаный грунт альтернативным способами исследования не поддается. Это делает изыскания еще ценнее.
- Исследования при помощи штампов выгодные — они повышают экономическую эффективность строительства. Изыскания позволяют составить проект, максимально соответствующий реальным характеристикам участка, а при дальнейшем соблюдении технологий дом будет заметно прочнее. Он дольше будет пребывать в пригодном для эксплуатации состоянии, а находиться в нем будет комфортнее.
- Для проведения исследований не требуется идеальное выравнивание дна выработки — его сгладит песчаная подушка. Список необходимых работ это уменьшает, значит, сокращаются и сроки изысканий, и их сложность.
- Штамповые испытания занимают достаточно много времени — но лишь в сравнении с другими методами исследования характеристик грунтов. В простых случаях с участком до 10 000 квадратных метров можно справиться за сутки! Это позволяет поддерживать высокие темпы строительства.
- Все аспекты штамповых испытаний регулируются ГОСТами. Регламентируется все: размеры, материалы и конструкция штампов, список дополнительного оборудования, параметры выработок, ход исследований, корректировка полученных результатов — каждая деталь, каждое свойство. Это позволяет добиться высокого качества изысканий и их отличной точности.
- В России штамповые испытания считаются эталонными по точности. Это означает, что никакой другой вид исследований не может добиться такой же достоверности данных. Законодательство рекомендует применять этот метод везде, где это возможно.
Недостаток у штамповых испытаний, в сущности, один — любителю они не под силу. Они сложные, трудоемкие и требуют профессионального оборудования. Впрочем, это лишь повышает надежность полученных данных, так что однозначным минусом назвать эту особенность сложно.
Где можно заказать штамповые испытания
Штамповый метод относится к наиболее сложным с технической точки зрения испытаниям грунтов. В нем неизбежны ошибки. Обычные недочеты:
- переуплотненный грунт под подошвой штампа (возникает необратимая деформация, что сказывается на дальнейшем строительстве);
- рыхление почвы при установке штампа (это не позволяет достоверно изучить свойства породы);
- игнорирование сроков условной стабилизации;
- ошибки в подборе начальной нагрузки и величины ступени;
- искажение реальных показателей из-за плохого понимания единиц измерения — завышение результатов исследования.
Каждая ошибка сделает полученные данные бессмысленными. Общая достоверность результатов исследования сильно зависит от квалификации геолога и буровой бригады. Выполнять эту работу должны только профессионалы! Они обязаны быть опытными специалистами с профильным образованием — и оборудованием соответствующего уровня. Вся используемая техника должна быть современной и высокоточной, она должна быть правильно откалибрована и просто обязана укладываться в принятые стандарты.
Уже по этим условиям понятно, где можно заказать штамповые испытания: осуществить работы силами частных лиц невозможно. Их всегда выполняет профессиональная фирма. Она должна состоять в саморегулируемой организации и иметь разрешение на выполнение инженерных изысканий. Подтвердит этот факт выписка о членстве в СРО. Срок ее действия ограничен месяцем, так что смотрите на дату.
У всего оборудования должны быть технические паспорта и действующие сертификаты проверок. У сотрудников, соответственно, подтверждающие квалификацию документы.
Все работы выполняются на основании договора. Штамповые испытания — не исключение. Чтобы строительные инстанции признали их результаты действительными, договор, а также акт выполненных работ необходимы. Перед заключением соглашения организация должна запросить у вас ряд документов:
- подтверждение права собственности на землю;
- план участка с указанием проектируемых объектов;
- параметры будущего здания (этажность, габариты, предполагаемый тип фундамента и прочее подобное).
Если компания эти бумаги не запрашивает, заключать с ней договор нельзя.
Не существует двух одинаковых участков, даже соседние территории различаются характеристиками грунтов. Это делает штамповые испытания на каждом новом объекте уникальными, что повышает требования к исполнителю. Их количество и точный состав работ приходится определять уже на месте, после предварительного осмотра участка.
Выполнить изыскания идеально смогут лишь лучшие мастера. Относитесь к выбору подрядчика ответственно, тщательно изучите его документы и репутацию. Уберегите себя от дополнительных трат и наслаждайтесь качественным домом. Заявленная же цена послужит дополнительной гарантией: если что-то пойдет не так, организация обязана возместить вам убытки по договору. Кажущиеся минусы при работе с официальными подрядчиками всегда оборачиваются плюсами!