Динамические испытания грунтов

Перед тем как заложить фундамент здания, будь то жилой дом, промышленный цех или мост, инженеры задаются одним главным вопросом: выдержит ли грунт нагрузку?

Ответ на него дают динамические испытания грунтов — современный и надёжный метод, позволяющий «увидеть» поведение почвы под действием ударов и вибраций.

Что называют «грунтом» в строительстве

В строительстве под словом «грунт» скрывается целая палитра материалов:

• щебень, гравий, песок и их смеси (ТН ВЭД 2517490000);

• минеральные вещества и земляные наполнители (ТН ВЭД 25309000);

• торф, используемый как строительный и изоляционный материал (ТН ВЭД 2703000000, ОКПД2 08.92.10).

Каждый из них ведёт себя по-разному при нагрузке. Например, песок может быстро уплотниться под ударом, а глина — дать неравномерную усадку. Именно поэтому испытания необходимы даже на тех участках, где на первый взгляд «надёжный» грунт.

Почему это так важно

Представьте ситуацию: строится дом, но фундамент спроектирован без учёта реальной прочности почвы. Через несколько лет конструкция начинает проседать, появляются трещины, деформируются перекрытия. Ремонт в таких случаях обходится в десятки раз дороже, чем предварительная проверка.

Динамические испытания помогают избежать подобных ошибок, ведь именно они дают точное понимание:

• насколько надёжен грунт в основании;

• какая глубина плотных слоёв;

• где находятся водоносные горизонты;

• как распределяется нагрузка;

• какие параметры свайного поля будут оптимальными.

Без этой информации проектирование — это работа вслепую.

Такая проверка особенно важна в сложных природных условиях: на заболоченных территориях, в песчаных массивах, рыхлых или каменистых слоях. В подобных случаях без точных данных невозможно спроектировать надёжное и долговечное основание.

Суть динамических испытаний

Технология проста по принципу, но сложна в деталях. В грунт вводят нагрузку — удары или вибрации — и фиксируют реакцию почвы. Чем глубже уходит зонд и сколько усилий требуется на каждый сантиметр погружения, тем точнее картина.

Результаты показывают:

• несущую способность основания;

• прочность и уплотнённость отдельных слоёв;

• наличие слабых, водоносных или рыхлых участков.

ВАЖНО: Эти данные невозможно получить «на глаз» или по старым геологическим картам. Только актуальные испытания дают достоверный результат.

Основные методы испытании

На практике применяют два ключевых метода, которые часто дополняют друг друга.

1. Динамическое зондирование (полевой метод). Это самый оперативный и популярный способ. Установка, оснащённая молотом стандартной массы, наносит по зонду удары с заданной высотой падения. Зонд, состоящий из штанг с коническим наконечником, погружается в землю. Регистрируется количество ударов, необходимое для погружения на каждые 10 или 20 сантиметров. Этот параметр — число ударов на дециметр — является основной расчетной величиной.

2. Испытания эталонной сваей (штампом). В пробуренную скважину или на подготовленную площадку устанавливают сваю или штамп. По ним также наносят серию ударов с помощью копра или гидромолота. С помощью специальных датчиков (тензометров, акселерометров) фиксируют не только скорость погружения, но и возникающие в свае напряжения, а также энергию удара. Этот метод более сложен, но позволяет напрямую определить несущую способность сваи на динамическую нагрузку.

Лабораторные исследования образцов, извлечённых из характерных точек, проводятся для точного определения физико-механических свойств (плотность, влажность, угол внутреннего трения, удельное сцепление).

 

Нормативная база

В строительстве нет места «приблизительным» данным. Все динамические исследования проводятся строго по нормативам:

• ГОСТ 19912-2012 - регламент полевых испытаний (статическое и динамическое зондирование). Основной документ, детально описывающий аппаратуру, методику проведения зондирования и обработки результатов;

• ГОСТ Р 56353-2022 - лабораторные методы исследования динамических свойств. Устанавливает порядок испытаний образцов на вибростендах и прочем оборудовании для определения динамического модуля упругости, коэффициента демпфирования;

• СП 47.13330.2016 – общие правила инженерных изысканий. Актуализированная версия СНиП, определяющая общие требования ко всем видам изысканий, включая объём и условия проведения динамических тестов;

• ГОСТ 25100-2020 – классификация грунтов по составу и свойствам. Используется для точного определения типа и разновидности исследуемого грунта;

• ISO 22476-2:2005/EN 22476-2:2005 - международные стандарты по динамическому зондированию, применяемый при работе с иностранными проектами.

СПРАВКА: наличие единой нормативной базы позволяет использовать протоколы испытаний как внутри России, так и в международных проектах.

Процесс проведения испытании

Операции выполняются в строгом соответствии с нормами и включают несколько этапов:

1. Подготовка площадки. Территорию планируют, при необходимости удаляя рыхлый насыпной слой. Установку зондировочной машины выверяют по уровню для обеспечения строго вертикального погружения.

2. Сборка и центрирование оборудования. Молот, штанги и наконечник собирают в единую систему. Ось погружения должна быть строго вертикальной для исключения погрешностей.

3. Непосредственно погружение. Запускается механизм нанесения ударов. Оператор или автоматическая система регистрирует количество ударов на каждую заданную глубину погружения (обычно 10 см).

4. Наблюдение и фиксация. Ведётся непрерывный журнал, куда заносятся все показания: глубина, число ударов, а также любые особенности (изменение крутизны склона, попадание в пустоты или валуны).

5. Завершение испытаний. Работы прекращаются при достижении проектной глубины, при встрече с непреодолимым препятствием (скальный грунт) или при превышении критического числа ударов на погружение.

Результатом становится протокол испытаний.

Какая информация фиксируется в протоколе и как долго он действует

Протокол динамического зондирования — это официальный технический документ, который включает:

1. Административные данные: информация о заказчике, исполнителе, объекте, дате проведения работ.

2. Технические условия: тип и характеристики применяемого оборудования (масса молота, высота падения, угол заострения конуса).

3. Географические и погодные данные: координаты точки зондирования, абсолютная отметка устья, температура воздуха.

4. Графики и таблицы: итоговый график зависимости сопротивления грунта погружению от глубины (график зондирования).

5. Литологическое описание разреза: интерпретация полученных данных с привязкой к геологическим слоям и их описание.

6. Выводы и рекомендации: расчётное сопротивление грунта, предполагаемая глубина погружения свай, несущая способность.

Срок действия протокола

Заключение действительно 3 года. Это связано с сезонными изменениями: уровень грунтовых вод, промерзание, осадки. Если строительство за это время не началось, испытания нужно обновлять.

Где заказать динамические испытания грунтов

Наш сертификационный центр EacAudit предлагает полный комплекс услуг:

• проведение динамических испытаний на объекте;

• оформление протоколов в соответствии с ГОСТ и ISO;

• лабораторные исследования образцов;

• подготовку добровольных сертификатов, технических условий, паспортов;

• оформление сертификатов ISO 9001, 14001, 45001, экологического сертификата;

• регистрацию товарного знака и оформление штрих-кодов.

Мы сопровождаем проект от первого удара молота до готового заключения. Для заказчика это означает одно — гарантия надёжности и экономия на будущем строительстве.