Издания

Официальная публикация

№1 (932 )
21 февраля 2022

Александр Яваров, СПбПУ: Освоить проведение опытов не так сложно, как противостоять усилиям, направленным на фальсификацию результатов

Главной особенностью и одновременно требованием к проведению испытаний грунтов является максимально возможное приближение условий испытаний в лаборатории к условиям на площадке строительства. По этой причине перед началом исследований необходимо в зависимости от схемы нагружения основания выбрать условия проведения опытов. Данный этап является одним из самых ответственных при проведении изысканий, поскольку любая неуверенность проектировщика, в том числе, в соответствии полученных результатов испытаний поведению грунта в массиве, приводит к увеличению запасов прочности и неэкономичным решениям.

Александр Яваров Александр Яваров
Александр Яваров
Источник: пресс-служба СПбПУ

В этом контексте происходит постоянное совершенствование методов испытаний, каждый год выходят научные публикации на данную тему, вводятся новые нормативные документы. Относительно недавно утверждены стандарты на определение степени переуплотнения и динамических свойств грунтов. При этом российская нормативная база по-прежнему не только не учитывает в полной мере мировой опыт, но даже не включает в себя разработки советского периода. К примеру,  в России отсутствует стандарт на испытания грунтов лабораторной крыльчаткой, позволяющей оценить прочность грунтов, стандарт на трехосные испытания с анизотропной консолидацией, более соответствующей условиям залегания грунтов в массиве и так далее.

Конечно, можно провести отдельное исследование на тему того, насколько финансирование научных работ и совершенствование нормативной базы улучшают практику фундаментостроения, но все равно путь движения здесь представляется вполне  определенным.

С одной стороны, лабораторные испытания грунтов для целей  строительства проводятся повсеместно, с другой – они, зачастую, ограничены проведением только компрессионных и срезных испытаний. Указанные виды исследований достаточны для проведения инженерных расчетов по действующим нормативным документам, но ограничивают применение математического моделирования.  В современных расчетных комплексах Plaxis, Z-soil, Fem models заложены различные модели грунтов, требующие проведения трехосных испытаний, а также привычных для российской практики методов, но с иными схемами проведения испытания.

Как следствие, перед началом испытаний геотехникам и инженер-геологам необходимо определить то, какая модель грунта будет лучше всего отражать поведение основания. После этого становится ясным перечень необходимых испытаний. Иными словами, если указания изыскателям ограничены лишь требованием выполнения работ в соответствии с действующими нормативными документами, такой подход может лишить смысла проведение испытаний.

Для проведения испытаний лучше использовать оборудование с автоматизированной системой записи перемещений, давления и усилий. Оно позволяет уменьшить сроки выполнения опытов. При этом, с точки зрения выбора исполнителей, главным является их принципиальность. Освоить проведение опытов не так сложно, как противостоять усилиям, направленным на фальсификацию результатов. Если Вы проанализируете условия проведения многих конкурсов: сроки, трудозатраты, виды и объем работ, – то они с самого начала предполагают отрицательный отбор исполнителя. С другой стороны, для полной уверенности в том, что опыты действительно выполнены,  заказчику нужно направить своего представителя  в лабораторию. Такая стратегия выгодна всем, поскольку при проектировании ответственных и крупных сооружений зачастую подрядчики не могут найти достаточное количество добросовестных лабораторий.

Важно понимать, что проблемы и аварии при строительстве и реконструкции по причине некачественных и недостаточных исследований прочностных и деформационных характеристик грунтов не происходят из-за неверного округления третьего знака после запятой в величине сцепления грунта. Они вызваны крупными просчетами и, прежде всего, фальсификациями результатов, как при проведении испытаний, так и при бурении скважин. Последние регулярно являются причиной кренов конструкций, поскольку проектировщики не могут учесть в проекте наличие линз сильносжимаемых грунтов, если они даже не обозначены на инженерно-геологических разрезах.

Характеристики грунтов, определенные  в лаборатории, сопоставляются с описанием грунтов и результатами полевых опытов. По этой причине комплексный анализ материалов изысканий в значительной степени снижает вероятность аварийной ситуации.

Сергей Ланько, СПбГАСУ: Некачественные исследования грунтов ведут к кратному росту стоимости работ нулевого цикла

Основной особенностью современных лабораторных испытаний грунтов является получение дополнительных характеристик, необходимых для современных расчетных программных комплексов. К тому же необходимо проведение испытаний (полевых или лабораторных) для грунтов ненарушенного строения, что не всегда возможно для песчаных, либо текучих пылевато-глинистых грунтов. Выбор исследования зависит от назначения здания, его уровня ответственности (или класса сооружения), нагрузок, размеров в плане, наличия соседней застройки и ее состояния, а также применяемых в расчетах моделей поведения грунтов.

Сергей Ланько Сергей Ланько
Сергей Ланько
Источник: СПбГАСУ

В последнее время кардинально новых методов не появилось, чаще всего производится адаптация некоторых зарубежных методов под наши нормы и условия. Из новых методов можно отметить "Метод релаксации напряжений" (А. Труфанов, НИИОСП, Москва), который является альтернативой стандартным компрессионным испытаниям, но менее длительным. Также в недавнее время получили развитие методы статического зондирования (с возможностью определения некоторых прочностных параметров) и трехосного испытания мерзлых грунтов.

Такие исследования востребованы, так как строительная отрасль хоть и испытывает трудности, как и многие, но без геологических изысканий, к счастью, пока никто здания не возводит. Наиболее популярны стандартные испытания, это определение физических и механических свойств классическими способами. Самыми перспективными видами испытаний являются стабилометрические (или испытания в условиях трехосного сжатия), также следует развивать геофизические исследования, так как при стандартных изысканиях мы получаем информацию только в точках бурения, а что между ними – это уже субъективное мнение геолога, которое, безусловно, базируется на его опыте и знаниях. Цифровизация строительства в российских реалиях несколько отстает от зарубежного, однако она позволит получать "цифровых двойников" зданий и сооружений, как на этапе их проектирования, так и эксплуатации и утилизации. BIM-технологии, как известно, позволяют улучшить качество проектирования при грамотном их использовании, а также отслеживать процесс строительства зданий и сооружений в реальном времени. При этом следует иметь в виду, что для полноценного использования цифровых технологий необходима качественная подготовка кадров как на уровне проектировщиков, так и на уровне непосредственно производителей работ.

На сегодняшний день из-за высокой конкуренции и экономического спада стоимость испытаний различная, иногда может составлять от 3000 руб за погонный метр скважины с испытаниями, однако это не отображает реальных затрат. При полном цикле испытаний фактическая стоимость исследований выше в несколько раз, однако "рынок диктует цену". Стоимость работ обычно формируется на основании сборника цен на изыскания, но любая организация может устанавливать свои расценки. Наиболее дорогостоящими испытаниями являются стабилометрические, по специальным программам и испытания мерзлых грунтов. Сроки зависят от объема производимых работ, вида испытаний и оснащенности лаборатории, так как некоторые испытания одного образца могут длиться двое-трое суток.

Современная лаборатория должна оснащаться современными же автоматизированными комплексами для испытаний грунтов. Одним из важных этапов проведения испытаний является подготовка образцов, а это, в свою очередь, зависит от опыта инженер-геолога или лаборанта, которые выполняют испытания. Кроме того, геолог должен понимать, что эти данные в дальнейшем закладываются в расчеты, а ошибки, допущенные при изысканиях, могут полечь за собой аварийные ситуации. Прежде всего заказчикам необходимо смотреть на наличие собственной испытательной лаборатории с современным оборудованием, а также на кадровый состав. Желательно, чтобы в организации были не только практикующие специалисты, но и представители научной сферы, что повысит качество работ и поход к проведению испытаний. Конкуренция на рынке Санкт-Петербурга высока, однако не все организации имеют свою современную лабораторию.

Проблемы при строительстве и реконструкции по причине некачественных и недостаточных исследований прочностных и деформационных характеристик грунтов не редкость, чаще всего это проявляется в недостаточной глубине или количестве скважин, которые не могут выявить перепады кровли несущих грунтов, либо наличие линз слабых грунтов. Основная проблема в том, что многие заказчики хотят сэкономить на изысканиях и заказывают все работы в недостаточном объеме. При этом в расчет подземной части должно закладываться большое количество параметров, которые требуют современные программные комплексы. И следует понимать, что толща слабых грунтов может изменять свои свойства в процессе производства работ нулевого цикла, а это часто никто не отслеживает. Последствия этого могут быть разные - от значительных деформаций ограждения котлована, которые необходимо устранять, до значительных осадок зданий и сооружений, новых, реконструируемых и окружающей застройки. Все это ведет к увеличению стоимости работ нулевого цикла в несколько раз.

автор: Сергей Ланько