Устройство зондажей по фундаментам

Обновлено: 27.04.2024

Зондажи в зависимости от способа их производства и степени внедрения в структуру памятника могут быть разделены на несколько видов: зондажи красочных слоев, зондажи с удалением штукатурки или тесовой обшивки, зондажи с разборкой кладки. Кроме того, к зондажам тесно примыкают такие раскрытия, как исследование чердаков и иных замкнутых пространств, а также разборка завалов внутри здания.

Все зондажи, произведенные на памятнике, подлежат обязательной фиксации. Фиксация обычно состоит из словесного описания, зарисовок, обмера и фотографий. В описании зондажа указываются: дата производства, его место, поставленная при исследовании задача, способ производства. Обязательно сообщается, кто производил и описывал зондаж. Описание картины раскрытых элементов памятника дается с максимальной подробностью, поскольку при дальнейшем сопоставлении с данными исследования других частей памятника могут оказаться очень существенными кажущиеся, на первый взгляд, случайными детали. Подробно описываются техника кладки, визуальные признаки строительного раствора, приводятся размеры кирпича и блоков камня, перечисляются все выявленные остатки и следы. Описание завершается оценкой результатов зондажа, в основном под углом зрения решения локальной задачи, поставленной при его проведении, но допускаются и предварительные соображения о значении проведенного раскрытия для изучения памятника в целом.

Зарисовка и обмер выполняются в соответствии с общими требованиями, предъявляемыми к фиксации деталей (рис. 59).

59. Фиксация раскрытий северного притвора церкви Пятницы в Новгороде. Чертеж Г.М. Штендера

При этом обязательно производится точная привязка зондажа. Для наглядной иллюстрации особенностей раскрытого элемента нередко делаются аксонометрические зарисовки или иные схемы. При раскрытии остатков старых покрасок они фиксируются в цвете, обычно в натуральную величину, чаще темперой или гуашью, дающими более близкую цветопередачу, чем акварель. Принято копировать найденные остатки, отражая все утраты и повреждения, т.е. делать так называемую археологическую копию. В том случае, когда раскрытия дают основания для реконструкции утраченных форм памятника, рекомендуется, помимо вычерчивания на отдельном листе, наносить его на соответствующую проекцию обмерных чертежей. От обмера отказываются в тех случаях, когда результаты зондажа малоинформативны, например когда на месте предполагаемых остатков детали открывается участок рядовой кладки стены. Все зондажи подлежат фотографированию с учетом общих требований протокольно-документальной фотофиксации.

Описания зондажей, снабженные иллюстрациями, при всем их значении как материалов первичной исследовательской фиксации, как правило, не дают достаточно целостной картины проведенного исследования. Многие важные аспекты становятся ясными только из сопоставления результатов целой серии зондажей. Поэтому по окончании цикла натурных раскрытий обязательно должен быть составлен общий отчет об исследовании памятника, суммирующий наиболее существенные выводы. В числе иллюстраций этого отчета должна быть представлена картограмма всех проведенных зондажей. В качестве приложения к отчету даются описания отдельных зондажей.

Компл. Научные изыскания проводятся для получения информации о культ-ист и арх-художественной ценности памятника Бывают:

Научные- ист-библ и научные изыскания( результат- историческая спарвка)

- обмеры: а)схематические; б) архитектурн (детальные); в) арх-археологические (выполняются при реставрации, фиксации фактического сост. Памятника)

-археологические исследования(исслед культурного слоя)

-устр-во зондажей, шурфов, подбор проб (уточнить первонач вид памятника, характер его изменений)

Устройство зондажей

Зарисовка и обмер выполняются в соответствии с общими требованиями, предъявляемыми к фиксации деталей

При этом обязательно производится точная привязка зондажа. Принято копировать найденные остатки, отражая все утраты и повреждения, т.е. делать так называемую археологическую копию.. Все зондажи подлежат фотографированию с учетом общих требований протокольно-документальной фотофиксации.

Устройство шурфов

Шурф представляет собой вертикальную выработку в грунте вблизи несущих строительных конструкций (колонны, стены) для возможности проведения обследования фундаментов. Глубина шурфа зависит от глубины заложения фундаментов, чаще всего глубина шурфа не более 2,5 метров. Размеры шурфа в плане определяются размерами подошвы фундамента и обычно составляют 1,5х1,5 метра.

Важно понимать, что при проведении работ по обследованию технического состояния фундаментов и грунтов основания, устройство шурфов это единственный достоверный способ технического освидетельствования конструкций.

Задачи, решаемые при устройстве шурфов:

§ устанавливается тип фундамента, определяются геометрические размеры и глубина заложения подошвы фундамента;

§ определяется техническое состояние, наличие трещин и деформаций, определяется состояние вертикальной и горизонтальной гидроизоляции;

§ определяется класс бетона, марка камня и раствора в конструкциях фундамента;

§ производится отбор проб грунта, подстилающих подошву фундаментов, для проведения лабораторных исследований и физико-механических свойств;

§ выполняются поверочные расчеты грунтов оснований и фундаментов, необходимые для выдачи рекомендаций Заказчику о возможной дальнейшей эксплуатации, реконструкции;

§ составление заключения по обследованию фундаментов и грунтов основания.

Места устройства (бурения) и количество шурфов определяются непосредственно при проведении технического обследования фундаментов. Количество шурфов зависит от принятой при проектировании конструктивной схемы обследуемого здания или сооружения.

Устройство шурфов является неотъемлемой частью работ при проведении детального обследования конструкций фундаментов.

44 подбор проб для определения прочности матерриалов

Методики испытания материалов. Идентификация единовременных кладок – одна из важнейших задач натурного изучения памятника. Иногда при достаточных различиях в строительной технике разных строительных периодов эта задача может быть решена путем сопоставления цвета и фактуры использованного камня, размера и обработки блоков, размеров кирпича, способа перевязки кладки, обработки шва и т.п.

Однако исследователю часто приходится иметь дело с разновременными кладками, обладающими большим внешним сходством либо слабо выраженными и трудно поддающимися точному определению различиями, что создает опасность субъективной оценки. В этих случаях приходился обращаться к серии лабораторных исследований для получения объективной картины.

Комплексные исследования отобранных образцов каменных материалов обычно включают в себя изучение химического состава с определением процентного соотношения основных компонентов, гранулометрический анализ и т.д.Обычно гораздо более важные результаты дает изучение качественного состава.

Окончательный вывод относительно идентификации различных участков кладки может быть сделан лишь на основе всего комплекса проводимых анализов.

Техническое состояние конструктивных элементов и, качество применяемых материалов устанавливают путем отбора проб и последующего лабораторного анализа. Образцы высверливают специальными бурами на наименее загруженных участках конструкции.

В металлических элементах определяют степень поражения коррозией.

Деревянные конструкции проверяют на загнивание и влажность по поверхности в теле элемента. Пробы подвергают анализу на грибок, гниль и плесень. При обнаружении этих дефектов устанавливают границы пораженных мест.

Осадочные деформации зданий

Виды деформаций зданий и сооружений

Прогноз величины деформацийоснований на стадии проектирования сооруженияпозволяет выбрать наиболее правильные конструктивные решения фундаментов и надземных частей зданий и сооружений. Осадкиоснований оказывают решающее влияние на прочность и устойчивость подземных конструкций.

Осадкой называется медленная и сравнительно небольшая деформация, происходящая в результате уплотнения грунта под действием нагрузок и сопротивляющаяся коренным изменениям его структуры.

При равномерных осадках основания подошва фундамента в любой моент времени опускается на одинаковую величину. Такие осадки не вызывают перераспределения усилий в конструкциях, но затрудняют нормальную эксплуатацию.

При неравномерных осадках основания подошва фундамента опускается на разную величину, вызывая перераспределение усилий и деформаций в надземных частях зданий и сооружений. Такие осадки ухудшают эксплуатацию оборудования, изменяют условия устойчивости сооружений, вызывают перенапряжения в отдельных конструкциях и элементах.

В зависимости от характера развития неравномерных осадок и от жесткости здания или сооружения возникают следующие виды деформаций.

Прогиб и выгиб возникают в протяженных зданиях и сооружениях, не обладающих большей жесткостью.

В случае развития прогиба наиболее опасная зона растяжения находится в нижней части здания или сооружения, выгибе, — наоборот, в верхней части сооружения.

Крен (наклон) — поворот фундамента относительно горизонтальной оси, проявляющийся при несимметричной загрузке основания. Наибольшую опасность данный вид деформации представляет для высоких сооружений — дымовых труб, узких зданий повышенной этажности и др., т.е. характерен для жестких сооружений.

Крен рассматривается как разность абсолютных осадок двух точек фундаментов, отнесенных к расстоянию между ними

Инженерно-геологическое исследование территории проводится в несколько этапов, в частности одним из важных моментов является статическое зондирование грунтов, которое считают наиболее эффективным способом изучения почвы.

Что такое статическое зондирование

Статическое зондирование грунтов

Испытание грунтов статическим зондированием впервые было проведено в 30-е годы прошлого столетия на территории Голландии, где работали лучшие инженеры в мире. После этого этот метод распространился по другим странам: Японии, США, Австралии и другим. Каждый, кто впервые пробовал данную методику, отмечал массу положительных достоинств. С течением времени такое исследование стало использоваться на территории РФ.

После того, как статическое исследование почвы начало функционировать на территории России, началось использование фундаментов со сваями, но это принесло массу новых проблем. А именно, теперь требовались дополнительные изучения местности, чтобы получить данные о несущей способности каждой сваи и выявить то какими свойствами обладает грунт.

Наиболее подходящим был метод статического зондирования грунта, с помощью которого специалистам стало удаваться решать вопрос, целесообразно ли использовать такой фундамент, и они смогли создавать более точные проекты по фундаментам из свай. Данный вид исследований проводили не только при установке свайного фундамента, но также и для других процессов связанных с грунтом. Именно он позволял получать наиболее достоверные данные о нужной территории, а если быть точнее, то о свойствах грунта, о способности выдерживать конкретный вид нагрузок, и границу распространения воздействия, глубину и однородность почвы. Сами испытания грунтов методами динамического статического зондирования проводятся при непрерывном вдавливании в почву специального устройства, а также различных дополнительных технических устройств. Полученные показания подлежат немедленной регистрации, которые фиксируются по мере погружения зонда в почву. Как только получены все необходимые сведения исследование прекращается. Изыскание может прекратиться и в том случае, если оборудование не проходит в грунт и требуется ряд дополнительных усилий для продолжения работ.

Статическое зондирование грунтов.

Окончанием инженерного изыскания считается достижение заданной точки погружения, или если достигнут максимально возможный уровень проникновения. Стоит отметить, что существует ГОСТ на статистическое зондирование грунтов и это стандарт 19912-2001 и стандарт, установленный в Европе в 1977 году. Именно этими документами руководствуются при проведении статического изыскания посредством зондирования.

Метод такого исследования почвы используется для того, чтобы рассчитать несущую способность забивной и буронабивной сваи любых сечений. При помощи статического зондирования можно оценить надобность использования свайного фундамента, и выявить показатели, важные для проектировки будущего здания. Именно при помощи такого изыскания можно максимально минимизировать затраты на использование дорогостоящих устройств, а также достаточно тяжелых испытаний при вбивании каждой сваи. Такое исследование нужно при каждой подготовке площадки под строительство, так как грунт может состоять из различных слоев почвы и для каждого из них стоит подбирать определенный вид оборудования и фундамента. Например, глиняный состав обладает медленным удельным сопротивлением, а вот в песке это сопротивление может быть скачкообразным и очень быстрым. По результатам при зондировании специалисты составляют графики проникновения оборудования в грунт, а также особенности и интервалы бурения. Учитывается каждая, даже самая мельчайшая деталь, чтобы при будущем возведении фундамента не возникало проблем и не стыковок.

Зонд снабжен тензометрической насадкой с датчиком высокой чувствительности, обеспечивающего проведение четкого выявления уровня сопротивления грунтовых слоев оборудованию. Также исследуется то, с какой степенью будет отклоняться насадка на зонде от установленной вертикальной линии. Как правило, вид статического зондирования осуществляется совместно с другими инженерными изысканиями для того чтобы выявить более точные показатели грунта, что немаловажно при строительстве любых зданий, особенно высотных. Посредством совмещения изысканий можно выявить:

степень сопротивляемости грунтовых слоев;
однородность почвы в глубину и по всей площади;
наличие крупных пластов пород в грунте;
оценку и свойства почвы;
сопротивление грунта сваям под ними и по их бокам;
степень плотности и прочности грунта;
подходящую площадку для установки свайного фундамента.

Наша компания занимается проведением инженерных изысканий любого вида и использует современное новейшее оборудование, что позволяет получать только качественные результаты в кротчайшие сроки без неточностей и оплошностей в составлении отчетов.

Компания «Геодата» проводит исследования грунтов методом статического зондирования.

Статическое зондирование грунтов

Метод статического зондирования довольно широко применяется в практике полевых изысканий для установления характеристик физико-механических свойств в природном сложении грунтов, их изменения в плане и по глубине, а также для расчёта фундаментов.

В основном стандарты на проведение испытаний и параметры оборудования, применяемого в разных странах, совпадают. Различны лишь подходы к интерпретации получаемых результатов.

В России требования к методике проведения испытаний и оборудованию устанавливаются ГОСТом– 19912–2012 «Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием», которым, в частности, разрешены к использованию зонды двух видов:

зонд 1-го типа с конусом и кожухом

зонд 2-го типа с конусом и муфтой трения.

Зонды имеют площадь конуса 10 см2, диаметр кожуха и муфты трения — 35,7 мм, длина муфты трения от 90 до 310 мм, что соответствует площади муфты от 100 до 350 см2.

Зонды 1-го типа в основном механические. При работе с ними в процессе вдавливания фиксируются общее сопротивление вдавливанию зонда и сопротивление конуса.

Зонды 2-го типа тензометрические. При погружении таких зондов фиксируются сопротивления муфты и конуса трения. Диаметр штанг для всех зондов должен составлять 36 мм при длине не менее одного метра.

Статическое зондирование грунтов

Методика испытаний предусматривает вдавливание зонда вертикально в грунт непрерывно, с постоянной скоростью равной 1,2+ 0,3 метров в минуту и регистрацию показаний сопротивления грунта непрерывно, либо с шагом не более 0,2 м по глубине. Основная погрешность, отклонение показателей измерения сопротивлений частных показателей свойств грунта до 10%, но не более 5% максимального измеримого значения.

Определяют физико-механические свойства грунтов по результатам произведённых испытаний, методом статического зондирования, и выполняют статистическую обработку, учитывая данные таблиц СП 47.13330.2012 ( Приложение И).

Несущую способность забивных или буровых висячих свай рассчитывают на основе результатов исследований свойств грунта методом статического зондирования применяя нормативы в СНиП 2.02.03–85, СП 50–102– 2003 или МГСН 2.07–97.

Статическое зондирование в России, а равно и на территории СССР получило активное развитие в конце 60-х — начале 70-х годов ХХ столетия. Причина заключалась в широком применении свайных фундаментов. В 1966 году в ПНИИИСе велась разработка темы «Изучение производства динамического и статического зондирования грунтов» под общим методическим руководством Л.Д. Белого. Эта работа выполнялась для разработки инструктивных указаний на основании обобщения опыта производства полевых опытных работ такими лидерами в области инженерно-геологических изысканий, как Фундаментпроект, ЦНИИС Министерства транспортного строительства, Гидропроект, ПНИИИС и др. От ПНИИИСа разработкой темы занимались К.П. Бочков, В.И. Щербаков, Ф.С. Канаев. От Фундаментпроекта в работе приняли участие Л.Н. Воробков, В.И. Швей, Л.В. Мельников, А.А. Шерман, Л.Г. Мариупольский.

Статическое зондирование грунтов

На протяжении 10–15 лет активных исследований различными изыскательскими коллективами было обосновано и доказано, что статическое зондирование является универсальным методом определения прочностных и деформационных характеристик при минимальных затратах времени и с неплохим соответствием результатам параллельных видов исследований грунтов ,но при этом интерпретация результатов статического зондирования остается не до конца изученной темой до настоящего времени.

Значение величины вдавливающего усилия для установок статического зондирования на тот период времени составляло 40–100 кН, что обеспечивало фактическую глубину зондирования (без применения выбуривания грунтов) примерно до 20–25 м. При наличии мощных толщ слабых грунтов значение максимально возможной глубины зондирования возрастало. В конструктивных особенностях некоторых моделей установок было заложено ограничение по глубине на уровне технических решений. Примером служит установка С-832, максимальная глубина зондирования которой соответствовала 21 м. Данной глубины для проектирования фундаментов зданий и сооружений на тот период времени было достаточно.

Началом выполнения статического зондирования на глубины до 60 метров послужил период испытания лессовидных грунтов в г. Волгодонске Ростовской области в начале 80-х годов прошлого столетия.

Проведение испытаний было связано с последствиями аварии на предприятии «Атоммаш» . Статическое зондирование грунтов на глубину 58 метров произвел Ростов-ДонТИСИЗ совместно с НИИОСП по уникальной технической схеме . После этого возник длительный прерыв и глубокое статическое зондирование не применялось на территории Российской Федерации в течение длительного времени.

Необходимость проведения статического зондирования на большие глубины вновь появилась в начале ХХI века. Причина в массовом освоение подземного пространства в г. Москве и строительство зданий повышенной этажности.

Поставленная задача была сформулирована предельно просто: обеспечить зондирование на глубину погружения свай с учетом взаимодействия «здание (сооружение) — основание фундамента». Расчетным путем было установлено, что подобные исследования для грунтов московского региона возможно осуществить , если задавливающее устройство обеспечит давление более 200 кН. И если сила давления на извлечение пенетрационной колонны будет больше задавливающего давления примерно на 30%.

Применение установок статического зондирования тяжелого типа несколько изменяет общепринятую методику производства работ. Так при наличии в толщи слабых грунтов , расположенных в приповерхностной зоне, более целесообразно начинать выполнение статического зондирования зондами, фиксирующими достоверное снятие показаний при минимальных значениях. В дальнейшем целесообразен переход на зонды, позволяющие воспринимать большие усилия вдавливания.

В противном случае при наличии слабых грунтов и при применении зондов, рассчитанных на большие усилия задавливания, ошибки в определении значений показателей грунтов при зондировании могут быть сопоставимыми с пределами установленных погрешностей , или даже превышать их. Соответственно рассчитанные показатели механических и деформационных свойств грунтов могут оказаться недостоверными.

Статическое зондирование грунтов

Существенным фактором, влияющим на достоверность получаемых прочностных и деформационных характеристик грунтов, является отклонение зонда и зондировочной колонны, от вертикального положения. Анализ результатов в пределах одинаковых по составу и сходных по генетическому типу грунтов показал различие в показателях до 20–30%. Критические значения углов отклонения зонда от вертикали составляют более 12–15° на глубине свыше 20–22 м. Известны случаи, когда зондирование проводилось при отклонении зонда на 30° и более. Это в большей степени касается вероятности обрыва колонны. Сопоставляя значения результатов зондирования в зависимости от угла наклона зонда (на основании результатов зондирования в пределах московского региона) показало, что отклонение зонда от вертикали до 13–16° не оказывает существенного влияния на качественные показатели свойств грунтов.

Негативное влияние на достоверность получаемых прочностных и деформационных характеристик грунтов оказывает быстрое по времени и резкое увеличение угла отклонения зонда при проведении работ. Например, если на пути движения зонда встречаются включения щебня, галки, валунов или глыб.

При скорости погружения зонда 1,2±0,3 метра в минуту и усилии задавливания 200 кН при возникновении препятствия происходит процесс, сопоставимый с динамической нагрузкой (ударом), который приводит к механической поломке собственно зонда или соединений штанг.

Как ни парадоксально это звучит, но зонды для выполнения статического зондирования и комплекты штанг являются расходными материалами. Они имеют определенный ресурс. У каждого производителя имеются условные (усредненные) значения работы зонда на отказ (метры проходки). Это будет полезно осмыслить руководителям организаций, которые планируют затраты на проведение работ. Бытует мнение, что одним зондом и одним комплектом штанг можно работать бесконечно долго. К сожалению, это мнение ошибочно.

Выполненный анализ показал, что, как правило, после 200–400 м зондирования рекомендуется провести тарирование зонда. Если не принимать во внимание естественный износ конусов и муфт трения, то работоспособность зонда ограничивается значениями 450–1500 м зондирования. Величина минимального и максимального значений работы зонда на отказ зависит от опыта исполнителя работ мастера или инженера и грунтовых условий.

Большим минусом метода остается положение, связанное с интерпретацией результатов статического зондирования, оно распространяется только на грунты отложений четвертичного комплекса Этому направлению уделяли внимание многие исследователи. В ряде документов и статей приводятся расчетные формулы по некоторым генетическим типам грунтов. Но не всегда полученные результаты устраивают пользователей и вписываются в принимаемую расчетную схему. К сожалению, единого алгоритма интерпретации результатов, безоговорочно признаваемого всеми исследователями, нет.

Решение относится к строительству, прежде всего к основаниям и фундаментам, а именно к исследованию грунта основания на стройплощадке, преимущественно к исследованию грунта основания после возведения фундаментов. Снабжение подрамниками 8 якорей 5 установки зондирования грунта, содержащей раму 1, на которой размещены устройства 2 и 3 подачи зонда 4 и вращения якорей 5 соответственно, источник 6 давления и прибор 7, позволит упростить установку зондирования грунта с повышением ее надежности и срока службы при расширении функциональных ее возможностей, поскольку рационально выполнены такие ее элементы, как средства ее крепления, и их взаимодействие с рамой 1 установки.

Безусловно для эффективного строительства нужно исследовать грунт (см., например, Розоренов В.Ф. Определение строительных свойств грунтов, Киев, "Будивельник", 1966 и Бондарчук Г.К. и др. Полевые методы инженерно-геологических исследований М., Недра, 1967). Разнообразные грунты и их свойства приведены, в частности, в Справочнике по инженерной геологии. - М., Недра, 1968. Известны как Рекомендации по применению полевых методов исследования грунтов ЦТИСЗ Госстроя РСФСР, М., 1969., Инструкция по испытанию грунтов статическим зондированием РСН - 3370. Госстрой РСФСР и Методика обследования и проектирования оснований и фундаментов при капитальном ремонте, реконструкции и надстройке зданий М., Стройиздат, 1972., нашедшие отражение в книге Трофименкова Ю.Г., Воробкова А.Н. Полевые методы исследования строительных свойств грунтов, М., Стройиздат, 1974, так и работа Солодухина М. Инженерно-геологические изыскания для промышленного и гражданского строительства. М., 1975. В процессе эксплуатации нужно принимать во внимание Руководство по наблюдениям за деформацией оснований и фундаментов зданий и сооружений /НИИОСП им. Герсеванова Госстроя СССР М.; Стройиздат, 1975, а также использовать Полевые многоцелевые лаборатории для исследования грунтов ПЛГ-1, 5Р и ПЛГ-5М, Проспект ВДНХ СССР, Калинин, 1975 и руководствоваться нормативом Грунты. Метод полевого испытания статическими нагрузками, ГОСТ 12374-77, изд. Стандартов.

Хотя устройство для определения сопротивления грунта по US 2130751 и грунтовой пенетрометр по US 3379052 сравнительно компактны, они сложны и малонадежны. Ручные устройства по US 2117985, SU 702105, US 4887459 и RU 2133314 проще, но функциональные их возможности резко ограничены, также как почвенного бура по SU 135415 и устройства для статического зондирования грунта по SU 236079. Удобен в эксплуатации инструмент по US 3732725, хотя и его возможности ограничены.

Приборы по AU 6671/78, ЕР 373695 и 489656, а также WO 92/10753 и 98/4915 позволяют определить на месте свойства грунтов.

Свойства устройств для определения прочности грунтов, в частности, устройств по FR 1587397, SU 502085, 939643 и 1675489 зависит от выполнения формы рабочего органа. Устройство для испытания грунта по JP 3051368 содержит опертую на основание каретку и зонд со спиральным наконечником.

Помимо этого важно как выполнение других органов, так и связи между ними. Повышена надежность и срок службы зажимного патрона двустороннего действия к устройству для статического зондирования по SU 631589 из-за его выполнения в виде зубчатых колес. В свою очередь зажим к устройству для статического зондирования грунта по SU 1791532 содержит кулачки с сухарями на эксцентриковых валах и гидроцилиндр. Устройство для определения сопротивления грунта вдавливанию наконечника по SU 817136 снабжено дополнительным индикатором давления и гидроцилиндром, полости которых соединены между собой.

Весьма сложны устройства для исследования грунтов по SU 1191522 и 1620529, а также для измерения деформаций грунта по SU 1237743 из-за снабжения их многочисленными элементами. В винтовом штампе для испытания рыхлого грунта по SU

176988 приспособления для вращения и подачи ствола электрически соединено с датчиком измерения давления грунта.

Капитальны устройства по IL 42798, SU 619568, US 4315429 и SU 1491957, но использование их ограничено. Выгодно от них отличается устройство для исследования грунта зондированием по SU 530931, не в пример устройству для измерения деформаций грунта по зонам в основании фундамента по SU 573710.

Известно устройство для статического испытания грунта по SU 655770, оснащенное рельсовым путем или механизмом пригрузки, что существенно его усложняет. В равной степени это относится как к устройству для испытания грунтов на сдвиг в полевых условиях по SU 601350, снабженному дополнительными сдвиговым приспособлением и домкратом, так и к установке для испытания грунтов статической нагрузкой по SU 998664, снабженной блоком хранения и автоматической выдачи грузов. Хотя устройство для статического испытания грунта по SU 631587 проще, тем не менее наличие шестерен привода и их расположение ухудшает его устойчивость. В равной степени это относится как к устройству для определения прочностных свойств грунтов в естественных условиях по SU 568702, так и к устройству для статического зондирования по SU 1071700. Для повышения эффективности зондирования установка по SU 476357 снабжена центральным поршнем и двумя спаренными подпружиненными поршнями, верхний из которых втулкой соединен с зубчатой рейкой.

Известно устройство для испытания грунтов на сдвиг в массиве по SU 1019054, которое снабжено домкратом, при этом шаг его винта равен шагу винтовой лопасти на штанге. Для определения в процессе одного испытания как сопротивления грунта погружению сваи, так и удельного сцепления и угла внутреннего трения грунта на штанге смонтированы поворотный механизм и крыльчатый наконечник в устройстве для исследования взаимодействия сваи с грунтом по SU 333424. Для отбора проб грунта с ненарушенной структуры в устройстве для отбора проб связного грунта по SU 510663 силовое приспособление выполнено с траверсой. Для проведения испытания грунта на разрыв в условиях естественного залегания устройство по SU 549709 снабжено зажимным приспособлением и штоком. Для статического зондирования грунтов в стесненных условиях устройство по SU 1174526 снабжено рычажным механизмом. Для повышения производительности и уменьшения энергоемкости устройство для задавливания и извлечения зонда переносной установки по SU 1500732 корпус ее гидроцилиндра снабжен штанговым захватом и рукояткой.

Испытательные устройства по US 2280592, а также JP 2895677 и 2755545 устанавливают на транспортном средстве, а устройство по US 3054285 оснащено колесным ходом. Установка статического зондирования по SU 563598 содержит транспортное средство, механизм вдавливания, тяговый механизм, зонд и измерительную аппаратуру, при этом штанга зонда выполнена с продольным разрезом, а трос тягового механизма соединен с ним через колонну штанг. Установки статического зондирования по SU 645059 и 1821528; RU 2186903 и 2212494, а также установка для бурения и исследования свойств грунтов статическим зондированием по SU 744105 включают базовую машину. Установка для бурения и исследования свойств грунтов по SU 1484894 включает закрепленные на базовой машине мачту, измерительные приборы и привод. Установка для статического испытания грунта по SU 1678968 содержит самоходную раму, инвентарную сваю с механизмом ее вдавливания и извлечения с приводом и анкерные винтовые сваи с механизмом завинчивания и вывинчивания. Размещенный на гусеничном ходу пенетрометр по JP 3056442 содержит зажим штанги, движение которой останавливают по сигналу датчика.

Автоматическую корректировку масштаба записи при исследовании грунта можно осуществить пенетрометром по SU 1157159. Автоматические устройства для пенетрационных испытаний известны из JP 2927704 и 3059700. Автоматический

пенетрометр портативного типа по JP 3066287 содержит опору со съемной стойкой, вдоль которой имеет возможность перемещения платформа с эталонным грузом. Автоматический пенетрометр портативного типа по JP 3015289 выполнен с вращаемой штангой, контролируемым датчиком, подающим сигнал для вычисления скорости погружения штанги. Автоматический пенетрометр портативного типа по JP 3015290 оснащен роликами для взаимодействия с направляющими на стойке. Установка для отбора проб грунта по UK 2314636 обеспечивает обсчет ударов и глубину погружения зонда, отражаемые на цифровом индикаторе и передаваемые на коммутатор.

Известен способ испытания грунта статической нагрузкой по SU 945276 и 1008352, предусматривающий угловое перемещение штанги относительно штампа. Способ определения прочностных характеристик грунта по SU 1528862 производят осевым перемещением винтолопастного наконечника, а устройство для его осуществления снабжено кольцевым пригрузом. В способе испытания грунта по JP 2878255 при достижении заданной глубины замеряют усилия подачи штанги и момент вращения.

Известна установка для испытания свайных фундаментов по SU 1059069, содержащая опорную плиту с направляющей, молот с обоймой и привод, при этом наголовник имеет возможность взаимодействия со всеми сваями фундамента. Устройство для деформационных характеристик грунтов основания на глубине по SU 1148924 содержит штамп, домкрат, упорную и измерительную системы и снабжено источником динамических воздействий и датчиками регистрации колебаний, а устройство для исследования свойств грунтов по SU 1081274 - крыльчаткой со штангами, верхняя из которых снабжена измерителем вертикальных перемещений.

Несмотря на многочисленные приведенные выше установки, нет такой, которая была бы проста и надежна в условиях ее использования в труднодоступных местах.

Известна установка зондирования грунта, содержащая раму, на которой размещены устройства подачи зонда и вращения якорей, источник давления и прибор (см., например, SU 964051).

В этой установке зажимные патроны размещены вдоль оси зонда, а якоря закреплены на пространственной раме, что существенно увеличивает вертикальный размер установки и заметно сокращает ее функциональные возможности из-за однозначного расположения якорей, несмотря на то, что один из патронов выполнен съемным. Малоудобно крепление установки лопатками. Из-за сложного выполнения гидроцилиндра, имеющего фланец, зубчатую рейку и направляющую, а также скобы с направляющими и ее крепления на штоке установка малонадежна. К тому же следует отметить, что установка усложнена наличием штанги, полого вала с многогранными отверстиями на торцах, цилиндрической и конических шестерен, реверсивного золотника с рычагами, переключаемого кулачками, разрывных муфт, а также зубчатых полумуфт со скошенными зубьями, что в свою очередь надежность ее не увеличивает. Не всегда удобно завинчивание якорей съемным устройством. Чрезвычайно мал срок эксплуатации установки из-за многократного сцепления и расцепления полумуфт, а также изменения вращения шестерен.

Задача - упрощение установки зондирования грунта с повышением ее надежности и срока службы при расширении функциональных ее возможностей.

Упрощение установки зондирования грунта с повышением ее надежности и срока службы при расширении функциональных ее возможностей обеспечено рациональным выполнением ее элементов и их взаимодействием.

Для этого установка зондирования грунта, содержащая раму, на которой размещены устройства подачи зонда и вращения якорей, источник давления и прибор, снабжена подрамниками якорей.

Снабжение подрамниками якорей установки зондирования грунта, содержащей раму, на которой размещены устройства подачи зонда и вращения якорей, источник давления и прибор, позволит упростить установку зондирования грунта с повышением ее надежности и срока службы при расширении функциональных ее возможностей, поскольку рационально выполнены такие ее элементы, как средства ее крепления, и их взаимодействие с рамой установки.

Упрощению установки зондирования грунта с повышением ее надежности и срока службы при расширении функциональных ее возможностей способствует выполнение подрамников из стянутых тягой швеллеров, в верхних полках которых закреплены резьбовые штанги, между которыми размещена втулка и гильза для установки тарелки якоря.

Упрощению конструкции установки и повышению ее надежности способствует размещение на одном уровне подрамников якорей и пяты устройства подачи зонда..

Упрощению конструкции установки и повышению ее надежности и срока службы способствует размещение замка зонда в направляющих устройства подачи.

Повышению надежности конструкции установки и срока службы способствует выполнение замка зонда в виде пары гидрозажимов.

Повышению надежности конструкции установки и срока службы способствует выполнение корпуса гидрозажима с элементами крепления к штокам гидроцилиндров подачи зонда, полостями, сообщенными с нагнетательной полостью гидростанции, и окнами для установки губок.

Упрощению установки зондирования грунта с повышением ее надежности и срока службы при расширении функциональных ее возможностей также способствует соединение гидростанции с источником электропитания, который соединен с прибором.

Упрощению установки зондирования грунта с повышением ее надежности и срока службы при расширении функциональных ее возможностей также способствует выполнение установки с подпятниками и

фиг.1 - схема установки;

фиг.3 - установка спереди;

Установка содержит раму 1 (фиг.1). На раме 1 размещены устройства 2 и 3 подачи зонда 4 и вращения якорей 5 соответственно. Установка содержит источник 6 давления и прибор 7.

Установка снабжена подрамниками 8 (фиг.2) якорей 5.

Снабжение подрамниками 8 якорей 5 установки зондирования грунта, содержащей раму 1, на которой размещены устройства 2 и 3 подачи зонда 4 и вращения якорей 5 соответственно, источник 6 давления и прибор 7, позволит упростить установку зондирования грунта с повышением ее надежности и срока службы при расширении функциональных ее возможностей, поскольку рационально выполнены такие ее элементы, как средства ее крепления, и их взаимодействие с рамой 1 установки.

Подрамники 8 выполнены из стянутых тягой 9 швеллеров 10. В верхних полках 11 швеллеров 10 закреплены резьбовые штанги 12. На штангах 12 навернуты гайки 13. Между штангами 12 размещена втулка 14 с гильзой 15. На гильзу 15 оперта тарелка 16 якоря 5. Это способствует упрощению установки зондирования грунта с повышением ее надежности и срока службы при расширении функциональных ее возможностей.

Нижние полки 17 подрамников 8 имеют возможность перемещения по верхним полкам 18 лонжеронов 19 рамы 1. К верхним полкам 18 прикреплены пяты 20. Тем самым подрамники 8 якорей 5 и пяты 20 устройства 2 подачи зонда 4 размещены на

одном уровне, а это способствует упрощению конструкции установки и повышению ее надежности.

Упрощению конструкции установки и повышению ее надежности и срока службы способствует размещение замка 21 (фиг.3) зонда 4 в направляющих 22 устройства 2 подачи.

Повышению надежности конструкции установки и срока службы способствует выполнение замка 21 зонда 4 в виде пары гидрозажимов 23.

Повышению надежности конструкции установки и срока службы способствует выполнение корпуса 24 (фиг.4) гидрозажима 23 с элементами 25 крепления к штокам 26 гидроцилиндров 27 подачи зонда 4. В корпусе 24 выполнены полости 28, сообщенными с нагнетательной полостью гидростанции 6. В корпусе 24 выполнены окна 29 для установки губок 30. Такое выполнение гидрозажима 23 способствует повышению надежности конструкции установки и ее срока службы.

Упрощению установки зондирования грунта с повышением ее надежности и срока службы при расширении функциональных ее возможностей также способствует соединение гидростанции 6, являющейся источником давления, с источником 31 электропитания. Источник 31 соединен с прибором 7.

Установка функционирует так

Установку располагают на горизонтальной поверхности.

Рама 1 установки с помощью шнекообразных якорей 5 закрепляется на грунте. Непосредственно вблизи рамы 1 располагают источник 6 давления - обычно гидростанцию, источник 31 электропитания (электростанция подвижной полевой мастерской) и регистрирующую аппаратуру 7.

Рама 1 состоит из лонжеронов 19, выполненных в виде швеллеров, на верхних полках которых расположены подрамники 8. Подрамники состоят из пары швеллеров 10, стянутых между собой тягами 9, противодействующими их взаимному перемещению во время работы. Швеллеры 10 своими нижними полками 17 установлены на верхних полках 18 лонжеронов 19 рамы 1.

В верхние полки 11 швеллеров 10 ввернуты резьбовые штанги 12, на которые навернуты гайки 13, с помощью которых достигается горизонтальное положение втулки 14, служащей опорой для гильзы 15 и тарелки 16, опирающейся на гильзу 15. Верхняя торцовая поверхность втулки 14 и нижняя торцовая поверхность гильзы 15 выполнены сферическими, причем центр сферы расположен на поверхности грунта.

В целях оптимального расположения установки в зависимости от механических свойств грунта может быть выполнен типоразмерный ряд втулок 14 и гильз 15, различающихся величиной радиуса сферы и длины гильзы.

При вращении якорей 5 и заглублении их в грунт рама 1 через подрамник 8, резьбовые штанги 12, гайки 13, втулки 14, гильзы 15, тарелки 16 жестко прижимается к грунту.

Рабочее давление подается к цилиндрам гидрозажимов 23, с помощью которых губки 30, расположенные в корпусе 24 замка 21, зажимают рабочий инструмент. Губки 30 вводятся в корпус 24 через окна 29, создающие достаточно малый зазор между упомянутыми губками 30 и поверхностями корпуса 24, что исключает осевое перемещение губок 30 при работе.

Рабочее давление от гидростанции 6 подается в гидроцилиндры 27, и через промежуточные элементы 25 усилие от штоков 26 гидроцилиндров 27 передается на корпус 24 замка 21. Корпус 24 имеет на боковых поверхностях пазы, фиксирующие его на вертикальных направляющих 22 установки. Направляющие 22 посредством пят 20 закреплены на лонжеронах 19 рамы 1.

Таким образом, при, вертикальных перемещениях замка 21 вверх при вдавливании рабочего инструмента вниз и при вытаскивании инструмента рабочее усилие, изменяющее свое направление, через пяту 20 воспринимается подрамником 8, закрепленным на упомянутой раме 1.

1. Установка зондирования грунта, содержащая раму, на которой размещены устройства подачи зонда и вращения якорей, и источник давления, отличающаяся тем, что она снабжена имеющими возможность перемещения относительно рамы подрамниками якорей.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что подрамники выполнены из стянутых тягой швеллеров, в верхних полках которых закреплены резьбовые штанги, между которыми размещена втулка и гильза для установки тарелки якоря.

3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что подрамники якорей и пята устройства подачи зонда размещены на одном уровне.

4. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что замок зонда размещен в направляющих устройства его подачи.

5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что замок зонда выполнен как пара гидрозажимов.

6. Установка по п.5, отличающаяся тем, что корпус гидрозажима выполнен с элементами крепления к штокам гидроцилиндров подачи зонда, полостями, сообщенными с нагнетательной полостью гидростанции, и окнами для установки губок.

7. Установка по п.6, отличающаяся тем, что гидростанция соединена с источником электропитания, который соединен с прибором.

Статическое зондирование — это метод исследования, который позволяет получить информацию о послойном составе и свойствах грунтов на участках, где запланировано строительство на свайном фундаменте или невозможно применение других методов геологического инструментария. Статическое зондирование получило широкое распространение в 20 веке, когда на территории СССР вели повсеместную застройку на участках с самыми разными грунтами.

Когда применяют статическое зондирование грунтов

Самый распространенный и очевидный повод обращения к этому методу исследования — это проектирование здания на свайном фундаменте. Статическое зондирование свай позволяет спрогнозировать поведение грунта под весом постройки и вычислить максимально допустимую нагрузку, которую выдержит фундамент.
Метод используют в условиях, сложных для бурения: к ним относятся частые чередования слоев грунта с разной плотностью, мерзлота и твердые мелкофракционные включения в большом процентном отношении к общему объему грунта.
Также к статическому зондированию прибегают в случае, когда забор проб иным способом невозможен.

Какую информацию дает исследование методом статического зондирования

Данные о плотности грунта на различном уровне залегания.
Опосредованные признаки присутствия горизонтов каких-либо пород.
При возведении на свайном фундаменте — поиск горизонта скальной породы для упора оголовков.
Степень однородности разных слоев и толщина пластов, одинаковых по плотности.
Максимально допустимый уровень давления грунта, который способны выдержать элементы свайного фундамента.
Степень деформации грунта при длительной нагрузке, которую дает свая и/или фундамент на протяжении длительного временного отрезка.

Исходную информацию, на основании которой проводят все дальнейшие расчеты, так же получают в ходе испытаний статическим зондированием.

Как это работает

Не всегда метод применяется обособленно: чаще всего статическое зондирование используют в связке с другими инженерно-геологическими методами изысканий.

Чтобы провести испытание, на участок пригоняют установку статического зондирования: это буровая установка, оснащенная специальным зондом с высокочувствительным наконечником. Датчики инструмента регистрируют все, что происходит с зондом по мере погружения в грунт:

лобовое сопротивление;
сопротивление сдавливанию с боковых поверхностей;
отклонения наконечника от вертикали (сигнализирует о смене плотности слоев).

Результаты в режиме реального времени отображаются на экране — их фиксирует оператор — или фиксируются на ленте встроенного самописца.

После расшифровки графика специалисты формируют технический отчет, в котором отражают полученные сведения. Документ включают в отчет по геологическим изысканиям и передают заказчику.

Читайте также: