По разному подходят заказчики – инвесторы к инженерно-геологическим изысканиям. Многие считают их вынужденной необходимостью, обусловленной формальными требованиями строительных норм, требованиями экспертизы. В связи с таким отношением в условиях острой конкуренции на рынке изыскательских работ в последние годы сохраняется устойчивая тенденция к уменьшению их стоимости в ущерб качеству. Геологические работы – это «скрытые» работы и выполняются бесконтрольно, нетрудно догадаться к чему приведет или уже привело горячее желание заказчиков удешевить изыскания. И даже если изыскателями добросовестно выполнен заложенный в программе объем работ, остаются без внимания такие вопросы, как качество и информативность бурения, качество отбора монолитов – образцов грунта ненарушенного сложения, по которым в лаборатории определяются физико-механические свойства грунтов для расчета фундаментов.

К счастью, кроме упрощенного коммерческого существует еще и профессиональный подход к инженерно-геологическим изысканиям и более глубокий коммерческий, когда реальная эффективность изысканий оценивается на выходе – при завершении проектных работ, строительстве здания.

Наша профессиональная позиция заключается в следующем:

Основная задача инженерно-геологических изысканий, наряду с изучением геологических и гидрогеологических условий площадки строительства, получить и обосновать наиболее высокие значения характеристик грунтов для расчета самых экономичных, но достаточно надежных фундаментов. В инженерной геологии существуют и допускаются нормативными документами различные способы определения прочностных и деформационных характеристик грунтов и чем они точнее, тем дороже, но и тем более эффективнее, могут позволить существенно сэкономить на строительстве фундаментов, если сравнивать с вариантом фундаментов, рассчитанном на самых «дешевых» показателях.

ООО «Вятизыскания» специализируется прежде всего на выполнении инженерно-геологических изысканий — наиболее ответственных для строительства и трудоемких, имеет высококвалифицированных специалистов, необходимое оборудование и современные технологии для их выполнения.

— Прежде всего – это кадры. В нашей организации более 30 человек, из них 9 специалистов – геологов, включая руководителей, более половины из них с опытом работы 30-40 лет. Пятеро сотрудников – аттестованные эксперты по различным направлениям инженерных изысканий. В аттестованной грунтовой лаборатории работают постоянно 3 сотрудника, двое из которых — известные в городе специалисты в своем деле.

Фото 1.

При выполнении буровых работ (фото 1) нами применяется разработанная еще в советское время в отделе изысканий территориального проектно-изыскательского института «Кировгипрогорсельстрой» с участием наших специалистов довольно трудоемкая технология бурения обуривающим грунтоносом, защищенная авторским свидетельством № 1322111, обеспечивающая полный выход керна и качественный отбор образцов грунта ненарушенного сложения (фото 2).

 

Фото 2.

Кроме широко распространенного метода изучения грунтов статическим зондированием при изысканиях под многоэтажные дома, нами применяются другие виды полевых испытаний грунтов, моделирующих работу фундаментов:

— испытания грунтов штампами площадью 5000 см² в шурфах и площадью 600 см² в скважинах включая винтовые штампы. Применение штамповых испытаний (фото 3, 4)

Фото 3

Фото 4

позволяет получить более высокие значения модуля деформации грунтов сжимаемой толщи, что в свою очередь удешевляет фундаменты. Так при строительстве 16-ти этажного дома на плитном фундаменте на элювиальных грунтах, известных как «лап», применение штамповых испытаний позволяет получить экономию от 300 тыс. руб. до 1 млн. руб. и более.
Испытания натурных свай статическими нагрузками – самый достоверный способ определения несущей способности свай (фото 5).

Фото 5.

При строительстве свайных фундаментов, особенно в заречной части г. Кирова, нередки случаи, когда забитые сваи торчат над землей на 3-4 м (фото 6).

Фото 6.

Это не столько ошибка проектировщиков, сколько результат совокупности факторов, один из которых – пробная забивка свай. Этот метод у строителей считается самым достоверным, обязателен при строительстве свайных фундаментов (что прописано в СНиПах), но как показывает наш опыт и опыт изыскательских организаций в других регионах, динамические испытания свай (пробная забивка) не дают достоверных результатов при оценке несущей способности свай в обводненных песках.

Вывод: необходимы испытания натурных свай статическими нагрузками в соответствии с ГОСТ 5686-2012 Приложение А.

А экономию от применения этого метода, точнее перерасход средств при его игнорировании, посчитать нетрудно:

Например: на площадке 500 свай, бывает и больше

• торчат на 3 м над землей
• стоимость 1 пог. м сваи ~ 1 тыс. руб.
• 500х3х1000 = 1500000 руб.

И это только материальные затраты.

Часто бывает и наоборот: сваи не дают нужного отказа на заданной проектировщиками глубине — «пролетают», поэтому забиваются на 3-4 метра глубже проектной отметки, что естественно ведет к значительному удорожанию фундаментов. Единственным способом установить истинную величину несущей способности свай на заданной глубине является выше указанный метод испытания свай статическими нагрузками (ГОСТ 5686-2012).

К сожалению, последние 3-5 лет испытания свай статическими нагрузками заказывают только иногородние проектировщики и инвесторы. Это объекты строительства:

• гостиница «Хилтон» г. Киров;
• промплощадка Уралхимзавода (г. Кирово-Чепецк);
• легкоатлетический манеж г. Киров.

Ну и самое главное. Технические решения по выбору типа фундамента и его конструкции принимают ГИП и Главный конструктор. Для принятия наиболее экономичного решения необходима наиболее достоверная и точная информация о грунтах и, конечно, добрая воля и достаточно высокая квалификация проектировщиков. ООО «Вятизыскания» поддерживает тесные творческие контакты со многими проектными организациями.

Таким образом, более дорогие, но более качественные инженерно-геологические изыскания, особенно с применением полевых испытаний грунтов, могут не только окупиться при строительстве, но и принести прибыль за счет применения наиболее эффективных и экономичных фундаментов, если сравнивать их с фундаментами, рассчитанными по результатам «дешевых» изысканий.

Горный инженер геолог, Почетный строитель России

Директор ООО «Вятизыскания»            Худяков А. П.

Наиболее достоверным способом определения несущей способности свай является их испытания вертикальными статическими нагрузками (ГОСТ 5686-2012). Испытания могут проводиться как в период строительства с целью подтверждения заданной в проекте величины несущей способности свай, так и до начала строительства на стадии выбора длины свай для обеспечения принятой в проекте величины несущей способности свай.

Вторым по достоверности является метод испытания вертикальными статическими нагрузками моделей свай. Модель сваи представляет собой толстостенную стальную трубу с заглушенным на конус концом, которая забивается на заданную глубину и испытывается ступенчато — возрастающей статической нагрузкой, аналогично испытаниям натурных свай. В г. Кирове и области испытания моделей свай никогда не проводились.

Третьим по достоверности является метод определения несущей способности висячих свай по результатам статического зондирования грунтов. Это наиболее простой и дешёвый, но достаточно надёжный способ определения несущей способности свай. Выполнение статического зондирования является обязательным при изысканиях для проектирования свайных фундаментов. Затруднением для применения данного метода расчёта несущей способности свай является недостаточная иногда глубина зондирования. В соответствии с нормативными документами для расчёта требуется, чтобы глубина погружения зонда была на 1,5 м больше проектной глубины погружения свай. Это условие не всегда удаётся обеспечить в связи с наличием в разрезе достаточно прочных грунтов, которые не продавливаются зондом. Как правило, такие грунты и выбираются в качестве несущего слоя свайных фундаментов. В таких случаях в практике инженерно – геологических изысканий применяется статическое зондирование с разбуриванием.

Менее достоверным способом определения несущей способности висячих свай являются испытания натурных свай динамической нагрузкой, т. е. пробная забивка свай! Этот метод является обязательным при строительстве свайных фундаментов, применяется для контроля несущей способности свай в процессе строительства.

Однако, в соответствии с п.2 примечания к п.7.3.7 СП 50-102-2003 «Проектирование и устройство свайных фундаментов» расчёт свай по результатам статического зондирования является более достоверным. Очевидно, это связано с тем, что различные виды нагрузок испытывает свая: при работе в качестве фундамента – статические; при пробной забивке свай – динамические.

Мне приходилось столкнуться с недостоверными, явно заниженными результатами определения несущей способности свай при пробной забивке их в обводнённых песках, что потом подтвердилось результатами испытаний этих же свай статической нагрузкой (испытания проводились без большого разрыва во времени). По мнению специалистов других регионов, где широко развито строительство свайных фундаментов, например специалистов ОАО «Верхнекам ТИСИЗ» «динамические испытания свай в обводнённых песках дают недостоверную информацию о их несущей способности»!

Ну и последним по достоверности и самым распространённым у проектировщиков является способ расчёта несущей способности висячих свай в соответствии с п.4.2 СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты», где для расчёта используются физические характеристики грунтов: для глинистых грунтов – показатель текучести, для песчаных грунтов – грансостав песков без должного учёта плотности их сложения.

Естественно, что при проектировании свайных фундаментов необходимо использовать в комплексе различные способы расчёта несущей способности свай. Но следует иметь в виду, что самые достоверные результаты могут быть получены только при испытании натурных свай статическими нагрузками. Этот метод испытания свай широко применяется в соседних регионах, где развито массовое строительство на свайных фундаментах (например Пермский край, республика Татарстан). В Советское время некоторые крупные строительные фирмы с большими объёмами строительства на свайных фундаментах, сами выполняли испытания свай статическими нагрузками с целью корректировки проектов свайных фундаментов и получения прибыли.

Фирмой ООО «Вятизыскания» для ОАО «КЧУС+К» в 2008 году было выполнено 3 испытания натурных свай вертикальной статической нагрузкой в процессе строительства 3, 4, и 5 секций жилого дома по ул. Сурикова, 52 в г. Кирове в связи с увеличением их этажности. На основании полученных результатов внесены коррективы в конструкцию свайных фундаментов.

Худяков А.П. 2009 г.

P.S.

В настоящее время нами выполнено более 10 испытаний свай статическими нагрузками для контроля их несущей способности в процессе строительства. Как показали результаты, на ряде объектов можно было бы принять более экономичные технические решения по устройству свайных фундаментов, если бы оезультаты испытаний были известны до проектирования фундаментов.

По разному относятся заказчики (инвесторы) к инженерно-геологическим изысканиям. Большинство считает их заданной необходимостью, обусловленной требованиями строительных норм и правил, требованиями государственной экспертизы, которые необходимо выполнять и чем дешевле – тем лучше. Мало кто из заказчиков оценивает возможную экономию в строительстве за счёт выбора наиболее экономичного, т. е. наиболее дешёвого и достаточно надёжного типа фундаментов.

Дело в том, что при выполнении инженерно-геологических изысканий существуют различные методы определения прочностных и деформационных характеристик грунтов, имеющие различную достоверность и соответственно различную стоимость работ. Все эти методы разрешены нормативными документами. Но если при малоэтажной застройке достаточно самых дешёвых косвенных методов определения прочностных и деформационных характеристик грунтов, то для многоэтажной застройки (9 и более этажей) рекомендуются прямые определения прочностных и деформационных свойств грунтов с применением полевых испытаний грунтов.

Полевые испытания проводятся непосредственно на строительной площадке в массиве грунта, моделируя работу фундаментов, и поэтому являются наиболее достоверными методами изучения геотехнических свойств грунтов. Наиболее распространёнными и эффективными являются испытания грунтов статическими нагрузками в шурфах и скважинах штампами площадью 5000 см2 и 600 см2, позволяющие наиболее точно определять модуль деформации грунтов (Е). Величина модуля деформации грунтов наиболее важна при расчёте фундаментов каркасных зданий, весьма чувствительных к неравномерным осадкам; при проектировании плитных фундаментов.

Кстати, в советское время полевые работы на объектах г. Кирова выполнялись в большом объёме. В те времена даже существовала инструкция на выполнение инженерно-геологических изысканий для городского строительства (СН-211-62), запрещающая выполнение инженерно-геологических изысканий под многоэтажные дома (9 и более этажей) без проведения полевых опытных работ. В период перестройки выполнение полевых испытаний грунтов практически прекратилось, как в нашем регионе, так и по всей стране. Несколько активизировались эти работы в последние годы.

Фирма ООО «Вятизыскания», созданная бывшими специалистами ОАО «Кировпроект» в конце 2005 года, за последние два года (2007 – 2008) выполнила 26 испытаний грунтов статическими нагрузками в шурфах и скважинах на 8 объектах в г. Кирове. Для выполнения полевых испытаний грунтов была создана специальная бригада опытных работ. Заказчиками изысканий с применением опытных работ выступили ведущие строительные фирмы: ОАО «КЧУС+К», ОАО «Кировский Домостроитель», ОАО «Кировспецмонтаж», ОАО «АРСО».

Кстати, оборудование для штамповых испытаний было изготовлено по эскизам специалистов ООО «Вятизыскания» в производственных мастерских ОАО «КЧУС+К», для решения конкретной задачи – более точной оценки просадочных свойств грунтов на одном из объектов строительства ОАО «КЧУС+К».

Эффективность применения опытных работ проанализирована специалистами заказчиков по просьбе автора, за что автор благодарен:

• главному инженеру проекта ООО «Монтаж-проект» Гребневой Галине Николаевне,
• начальнику технического отдела ОАО «КЧУС+К» Деветьярову Владимиру Зинатуловичу,
• начальнику ПТО ОАО «Кировский Домостроитель» Шулятьевой Елене Николаевне,
• начальнику проектного отдела ОАО «АРСО» Кротову Андрею Николаевичу.

Эффективность применения опытных работ определялась путём сопоставления затрат на строительство фундаментов жилых домов на площадках с идентичными инженерно-геологическими условиями. В одном случае изыскания выполнялись с применением полевых опытных работ, в другом случае (на объекте аналоге) без проведения испытаний грунтов штампами в шурфах и скважинах.

Результаты таких сопоставлений приведены ниже.

1. ОАО «Кировспецмонтаж».

Сравнение расхода материалов на строительство фундаментов 12-15-ти этажных секций по 1 и 2 очереди строительства жилого дома по ул. Чапаева, 13 в г. Кирове. При изысканиях под 2 очередь выполнялись полевые испытания грунтов.

	1 очередь	2 очередь
Бетон, приведенный к марке М250	9401 м3	199,5 м3
В стоимостном выражении при цене за тонну 3270 руб.	12808 тыс. руб.	271,8 тыс. руб.
Арматура, приведенная к классу АIII	183209 кг	8474 кг
В стоимостном выражении при цене за тонну 18600 руб.	3407 тыс. руб.	158 тыс. руб.
Площадь застройки секций	633 м2	709 м2

Как видим, экономия составила более 15 млн. руб. (16215-429,8=15785 тыс. руб.)

2. ООО «Кировский Домостроитель».

№ п/п	Жилые дома (без встроенных помещений)	Толщина фундаментной плиты (мм)	Расход арматуры на 1м3 бетона фундаментной плиты (кг)
1.	Жилой дом по ул. Московская, 83 – 17 этажей	1500	161
2.	Жилой дом по ул. Энгельса, 82 – 17 этажей	1200	122
3.	Жилой дом по ул. Володарского, 157 – 22 этажа	1000	116
4.	Жилой дом № 2 в мкр. Урванцево – 19 этажей	800	139

Фундаменты жилых домов по ул. Володарского, 157 и № 2 в мкр. Урванцево рассчитывались на основании показателей грунтов, полученных по результатам полевых испытаний.

Поскольку этажность домов различная, для сопоставления затрат условно определим толщину фундаментной плиты и расход арматуры из расчёта на 1 этаж жилого дома в среднем по каждой группе зданий.

№ п/п	Жилые дома (без встроенных помещений)	Условная величина толщины фундаментной плиты из расчёта на 1 этаж, мм		Условная величина расхода арматуры на 1 м3 бетона фундаментной плиты, из расчета на 1 этаж, кг
		на жилой дом	в среднем	на жилой дом	в среднем
1.	Жилой дом по ул. Московская, 83 17 этажей	1500 : 17 = 88	79	181 : 17 = 9,5	8,35
2.	Жилой дом по ул. Энгельса, 82 17 этажей	1200 : 17 = 70		122 : 17 = 7,2
3.	Жилой дом поул. Володарского,157 22 этажа	1000 : 22 = 45	43,5	115 : 22 = 5,3	6,3
4.	Жилой дом № 2 в мкр. Урванцево 19 этажей	800 : 19 = 42		139 : 19 = 7,3
5.	Условная экономия в %% из расчёта на 1 этаж жилого дома	79 — 43,5 = = 35,5 : 79,0 = 0,44 (44%)		8,35 — 6,3 = = 2,05 : 8,35 = 0,24 (24%)

3. ОАО «КЧУС+К»
При проектировании жилого двухсекционного 16-ти этажного дома были проведены инженерно-геологические изыскания, по результатам которых твердые глины в основании фундаментов были определены как просадочные с начальным просадочным давлением 2,0 кгс/см2. Данные были получены на основании лабораторных испытаний образцов грунта. В соответствии с полученными результатами размеры подошвы фундаментов пристроенной двухэтажной вставки, расположенной между секциями дома, определялись исходя из начального просадочного давления.
При проведении полевых испытаний грунтов просадочность грунтов в основании фундаментов не подтвердилась. В результате по расчетному давлению на грунт выполненные в натуре фундаменты пристроенной двухэтажной вставки позволили настроить на ней еще два этажа. В настоящее время заканчиваются работы по корректировке чертежей. Полученная дополнительная площадь составляет ориентировочно 1200 кв. м.

4. ОАО «АРСО».
15-ти этажный жилой дом по ул. Володарского, 132 в г. Кирове. Испытания грунтов штампами были выполнены в процессе строительства по требованию КОГУ «Управление государственной экспертизы». На основании полученных результатов заказчик принял решение увеличить этажность здания на уже заложенном фундаменте.
Таким образом, при стоимости полевых испытаний грунтов на объекте 200-300 тысяч рублей экономия средств при строительстве фундаментов крупных зданий и сооружений может достигать десятки миллионов рублей. Для малоэтажного строительства также существует прямая зависимость от достоверности полученных результатов характеристик грунтов к стоимости строительства фундаментов.

Худяков А.П.

Важность и ответственность инженерно – геологических изысканий под реконструкцию зданий и сооружений среди строителей незаслуженно принижена. Необходимость инженерно – геологических изысканий вызвана тем, что в связи с реконструкцией здания включающей, как правило надстройку 1-2 этажей, увеличиваются нагрузки на существующие фундаменты. Под такие объекты, в связи с давностью их строительства, как правило, отсутствуют материалы инженерно – геологических изысканий, неизвестно на какие грунты рассчитывались фундаменты и рассчитывались ли они вообще.

И если при проектировании фундаментов вновь строящегося здания проектировщиками всё равно закладывается определённый запас прочности, то при реконструкции зданий нужно дать ответ: хватит ли заложенного ранее запаса прочности существующих фундаментов при новых увеличенных нагрузках. Задача более сложная, требующая более точных определений прочностных и деформационных характеристик грунтов несущего слоя. Ну и, кроме того, для расчёта фундаментов необходимо выполнение «стандартного» комплекса изысканий, обеспечивающего получение инженерно – геологической информации, необходимой для любой стадии проектирования.

Аналогичные задачи геологам – изыскателям приходится решать при возобновлении прекращенного ранее строительства. Встаёт вопрос: а не изменились ли свойства грунтов несущего слоя при возможном их замачивании или промораживании в период консервации строительства. В таких случаях также необходимы прямые, более точные определения прочностных и деформационных свойств грунтов для расчёта фундаментов, что иногда существенно увеличивает стоимость инженерно – геологических работ.

Худяков А.П. 2009 г.