Строительство дома - Ремонт квартиры - Дизайн
Прочность и долговечность любого строения во многом зависит от фундамента. Его надежность определяется большим набором характеристик, среди которых далеко не последнюю роль играет характер грунтов на участке строительства, где возводится здание или сооружение. Поэтому к их исследованию необходимо подходить максимально ответственно. Среди методов, обеспечивающих достоверную оценку качества грунтовой породы, наиболее часто используются штамповые испытания. Метод представляет собой геологические исследования, позволяющие определить ряд параметров, необходимых при проектировании фундамента.
Штамповые испытания позволяют определять следующие важные характеристики грунтов:
относительную деформацию просадочности основания;
начальное давление просадки;
модуль деформации почв органо-минерального, минерального и органического происхождения.
Чтобы определить эти параметры грунт нагружают с помощью специального штампа, в качестве которого используют стальной диск винтовой или круглой (плоской) формы, оказывающий на поверхность земли равномерное воздействие. Нагрузка на штамп может оказываться с помощью домкрата или груза, в качестве которого можно использовать фундаментные блоки, домкраты, пневматическую камеру или тяжелую технику — такую, как грузовой автомобиль, экскаватор и т.п. В ходе испытания её постепенно (ступенями) увеличивают по достижении критерия условной стабилизации, то есть, при прекращении оседания грунта при данной величине нагрузки. Стабилизация деформации грунтовой породы соответственно ГОСТ наступает, когда проседание грунта под нагрузкой составляет не более 0,1 мм за установленный отрезок времени. На каждом этапе замеряют соответствующие давлению деформации основания, используя для этого датчики перемещения или прогибометр.
Результаты замеров фиксируются в журнале. По ним строится график, показывающий зависимость величины осадки штампа от оказываемого на грунт давления, после чего рассчитывается значение модуля деформации. Все параметры, определенные в ходе штамповых испытаний грунтов, далее используются специалистами при расчете фундаментов.
Для исследования грунтов штамповым методом используется следующее оборудование:
штамп;
установка для создания давления на штамп и его измерения;
измерительные приборы.
В некоторых случаях могут также понадобиться анкерные сваи (если давление на штамп оказывается посредством гидравлических или пневматических домкратов, а не с помощью газовой платформы), а для определенных типов грунта необходимо использовать оборудование для его замачивания и приборы для контроля его влажности.
Штампы бывают плоские и винтовые, их номенклатура определяется Государственным Стандартом. К плоским относятся три типа штампов, первый из которых (I) имеет плоскую подошву и площадь от 2500 до 5000 см2. Второй тип (II) также имеет плоскую подошву, площадь которой составляет 1000 см2, но при использовании с кольцевой пригрузкой увеличивается до 5000 см2. Штамп третьего типа (III) имеет плоскую подошву площадью 600 см2. Вариант IIIа характеризуется аналогичной площадью подошвы, но дополнительно оснащается встроенным зачистным устройством. Четвертый тип штампов предназначен для геологических испытаний в скважинах — это винтовые штампы с площадью 600 м2.
Инженерная установка в целом должна обеспечивать ступенчатое приложение на штамп давления, постоянного на каждом этапе, в диапазоне от 0,01 до 0,1 МПа и передавать нагрузку таким образом, чтобы она оказывалась равномерно относительно центральной оси.
Измерительные устройства, используемые при штамповых испытаниях грунтов, замеряют степень осадки. Это геологические приборы 6ПАО-ЛИСИ, ПМ-3 или другая техника аналогичного назначения. Необходимы также прогибомеры (не менее двух), датчики которых закрепляются симметрично друг другу на противоположных концах штампа. Установка прогибомеров выполняется с помощью реперных устройств, состоящих из свай и перекладин. Точность характеристик грунта в конечном итоге напрямую зависит от числа прогибометров, так как для их расчета на каждом из этапов используются средние арифметические значения, полученные от всех датчиков. По ГОСТ 12374-44 погрешность измерений не должна составлять более 0,1 мм, а при строительстве зданий со сложной архитектурой или на особо твердых грунтах — не более 0,01 мм. В этих случаях целесообразно применение индикаторов часового типа.
Метод штамповых испытаний дает возможность исследовать поведение грунтов в их естественном состоянии, поэтому полученные результаты позволяют достоверно имитировать их работу под нагрузкой от здания, которое намерены возводить на участке строительства. Определенные данным методом характеристики грунта максимально точно соответствуют его реальным параметрам, их использование при проектировании зданий и сооружений целесообразно, а в случае с многоэтажными домами и зданиями, имеющими сложную архитектуру, просто обязательны.
Используя штампы, можно проводить различные исследования — например, моделировать нагрузки от проектируемых зданий, используя реальные типоразмеры фундаментов строений с учетом проектных и запроектных нагрузок. При этом можно моделировать не только вес самого здания, но и нагрузку в перспективе — от людей и оборудования, учитывать ветровую и снеговую нагрузки, а также возможное обледенение.
Очень важно проводить штамповые испытания именно в полевых условиях. Какое бы современное оборудование не стояло в лабораториях, обеспечить естественные условия в полном объеме там не удастся, а значит, параметры грунтов будут искажены. Не стоит также доверять тем, кто предлагает рассчитать деформационные характеристики грунтов на участке строительства, не прибегая к полноценной процедуре испытаний. С большой долей вероятности добросовестно заниматься исследованиями и расчетами никто не будет. В большинстве случаев такие специалисты просто увеличивают в несколько раз реальные данные, что приводит к строительству более мощного и дорогого фундамента, чем требуется на самом деле. Что касается штамповых испытаний, то они не только окупают себя, но и позволяют по итогу сэкономить в два-три раза большую сумму.