Исследование грунта под фундамент

Зачем нужен анализ грунта под фундамент

Анализ грунта под фундамент капитального сооружения проводится для достижения следующих целей:

• Получение полной информации о слоях грунтового основания (инженерно-геологических элементах), залегаемых под пятном застройки в пределах сжимаемой толщи.
• Помощь в выборе оптимальной конфигурации, толщины, конструктивного исполнения и других параметров фундамента.
• Анализ возможных изменений в грунтовом основании, связанных с естественными и техногенными факторами.
• Корректное выполнение статического расчёта модели будущего сооружения для назначения несущих элементов, их армирования, усиления.
• Выбор основных конструкций буднего капитального объекта, с учётом оптимального соответствия надёжности, прочности, устойчивости и минимальных затрат.
• Предотвращение риска нелинейных деформаций, чрезмерной ненормативной осадки здания, а также его крена.
• Определение уровня грунтовых вод с их прогнозируемым подъёмом в период паводка, для корректного устройства дренажа и других инженерных сетей.

Помимо основного раздела полевых и лабораторных работ, геологи также предлагают заказчикам следующие типы производственных операций:

• Определение возможности и целесообразности привлечения инвестиций для строительства объекта на рассматриваемом участке земли.
• Оптимизация объёмно-планировочных параметров будущего здания, а также особенностей его посадки.
• Комплексный анализ всей территории, предназначенной под застройку, с учётом технических и вспомогательных зданий, прокладки наружных сетей и выполнения благоустройства территории.
• Полный статический и динамический расчёт по 2 группам предельных особенный грунтового основания под пятном застройки.
• Правление надзорных и контрольных мероприятий, освидетельствование котлована, а также проверка корректного усиления основания на этапе выполнения работ нулевого цикла.

Для исследования грунтов потребуется обязательное бурение скважин или устройство шурфов с извлечением образцов из каждого слоя для их последующей отправки на лабораторные испытания.

Как проводится геологическое исследование?

Испытания грунтового основания являются регламентированными процедурами, выполняемыми в строгом соответствии с требованиями СП 11.105.97, включающими следующие этапы работ:

• Анализ инженерно-геологических изысканий и отчётов к ним на соседних территориях, при условии, что такие исследования ранее проводились в данной местности, изучение общей структуры грунтов в регионе или районе расположения рассматриваемого участка.
• Анализ топографических планов, изучение рельефа рассматриваемой территории, водоёмов поблизости, водных артерий.
• Выполнение топосъёмки в пятне застройки, расстановка меток под будущие скважины, предназначенные для проведения инженерно-геологических изысканий, визуальный осмотр площадки с рекогносцировкой территории, подлежащей обследованию.
• Бурение скважин в назначенных местах, забор образцов в виде кернов, замер мощности каждого из инженерно-геологических элементов, залегаемых в недрах, отправка отобранных материалов для проведения лабораторных испытаний.
• Определение уровня залегания грунтовых вод, оценка потенциальной подтопляемости территории.
• Обследование грунтов от каждого из выбранных образцов, проведение их испытаний для определения физико-механических характеристик, анализ химического состава.
• Камеральная обработка результатов, построение инженерно-геологических разрезов между моделями соседних скважин с интерполяцией кривых линий, символизирующих границы каждого слоя.

При необходимости, в зависимости от категории возводимого объекта, также проверяется динамическая устойчивость грунтового основания против воздействия вибрационных нагрузок, коэффициент фильтрации и другие специальные параметры.

Состав изысканий

Как было сказано выше, результатом любых инженерно-геологических изысканий является официальный отчёт, который включает в себя все ранее определённые свойства основания, а также основные характеристики отобранных образцов, параметры гидрогеологических условий местности. Все изыскания состоят из следующих производственных и аналитических операций:

• Подготовка к работе.
• Полевые работы.
• Лабораторные исследования.
• Камеральная обработка результатов.
• Оформление отчёта.

Определение свойств грунта

Анализ грунтов под фундамент позволяет идентифицировать следующие базовые и вспомогательные характеристики:

• Категория грунта, согласно таблицам, приведённым в ГОСТ 25100.
• Химический состав основания под пятном застройки.
• Физико-механические характеристики отобранных образцов.
• Количество инженерно-геологических элементов в пределах сжимаемой толщи и мощность каждого из них.
• Общие параметры инженерно-геологических элементов, необходимые для построения модели каркаса будущего сооружения и с последующим проведением статического расчёта.
• Возможные изменения в морфологическом строении грунтов по естественным или техногенным причинам на протяжении периода возведения или дальнейшей эксплуатации объекта недвижимости.

После бурения скважины и извлечение кернов, от каждого инженерно-геологического элемента отбираются пробы размером 20 х 20 х 20 см, с максимально однородным составом, в естественном состоянии. После этого данные образцы доставляются в лабораторию, где с ними проводятся следующие операции:

• Раздавливание образца под действием вертикальной штамповой нагрузки.
• Определение физико-механических свойств при испытании материалов на трёхосном приборе.
• Определение деформационных показателей, которые показывают осадку основания под фундаментами здания.
• Испытание образцово в полевых условиях при установке штампов или зондов с последующим сдавливанием подготовленной площадки при помощи домкрата.
• Глины, суглинки, супеси и другие пластичные инженерно-геологические элементы испытываются плессиметром с упругой внутренней камерой, размещаемой в теле пробуренной скважины с последующим оказанием всестороннего давления.
• Для идентификации модуля деформации грунтового основания, осуществляется испытание образцов на поперечный плоский сдвиг.
• Для определения количества и мощности слоёв, применяется метод зондирования. Зонд в виде стального острого конуса может погружаться в грунт динамическим или статическим способом. Данная методика также позволяет идентифицировать объёмный вес материалов в их естественном состоянии.

Все результаты исследований грунтов под фундаментные конструкции заносятся в протоколы, после чего, методом экстраполяции, лаборант вычисляет средние значения, которые ложатся в основу отчёта.

Формы изменения грунта

Одним из важнейших этапов работ при проведении исследований грунта является определение его осадки, которая зависит от свойства основания изменять объём, за счёт сокращения пор при воздействии штамповой нагрузки или фундамента возводимого здания. Осадка – это величина, которая равна расстоянию между первоначальным и конечным положением метки в грунте после её смещения под весом строительных конструкций. Осадка основания зависит от ладящих факторов и параметров:

• Физико-механических показателей инженерно-геологических элементов, залегающих под пятном застройки в пределах сжимаемой толщи.
• Суммарной площади контактной плоскости фундаментных конструкций, которые опираются на грунт основания.
• Общих нагрузок, действующих на основание под весом здания после его возведения и начала эксплуатации.

 По результатам расчёта и идентификации осадок, их равномерности и анализа крена здания, проектировщик определяет конструкцию фундамента, назначает свайное поле или принимает решение об усилении грунтов, их полной или частичной замены.

Чем опасно морозное пучение?

Для многих типов грунтов, помимо осадки, также важно определить показатель их морозного пучения, когда влагонасыщенные инженерно-геологические элементы начинают увеличиваться в объёме при замерзании. Данная проблема влечёт за собой повышенную опасность, так как грунты вызывают непроектные напряжения в фундаментных конструкциях, а также способствуют крену или перемещению всего сооружения. Чтобы этого избежать, рекомендуется проведение ряда мероприятий, по результатам исследования отобранных образцов и анализа территории:

• Все отдельно стоящие или ленточные фундаменты должны залегать ниже нормативной глубины промерзания грунтов для конкретного региона.
• Устройство свайных фундаментов, чтобы основание сваи также прорезало пучинистые слои.
• Частичная или полная замена грунтов, подвергающихся морозному пучению.
• Рекомендованная глубина заложения подошвы фундамента составляет 1800 мм, но для плотных глин данная величина может быть сокращена до 1400 мм.
• Отведение грунтовых вод, повышение уровня водоносного горизонта, посредством устройства дренажа.
• Устройство песчано-гравийной подушки по дну котлована, перед возведением фундамента.

Сколько стоит услуга по исследованию грунта?

Стоимость услуги по исследованию грунтов в ходе проведения инженерно-геологических изысканий, как правило, варьируется от 20 000 до 50 000 рублей, но данный показатель определяется индивидуально, в сметном расчёте, зависит от следующих показателей:

• Глубина и количество скважин.
• Количество инженерно-геологических элементов под пятном застройки.
• Общая площадь пятна застройки.
• Гидрогеологические условия местности.
• Тип и категория грунтового основания.
• Наличие на участке уже существующих объектов или других факторов техногенного характера.
• Сезонность проведения работ.

Заключение

Исследование грунтового основания является не только обязательной частью инженерно-геологических изысканий, но данная аналитическая операция также позволяет добиться выбора оптимальной конструкции фундаментов, несущего каркаса проектируемого сооружения, исключить ошибки, а также существенно сэкономить на материалах, работах и других монтажных процессах.