DOI 10.24411/2413-046Х-2020-10746

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИССЛЕДОВАНИЯ ГРУНТА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАБОТ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ

IMPROVING THE TECHNOLOGY OF SOIL RESEARCH FOR CONSTRUCTION WORK AND THE ECONOMIC COMPONENT OF ITS APPLICATION

Новикова Владислава Николаевна, ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (СФУ)

Бурдуковский Егор Сергеевич, ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (СФУ)

Арашкеев Павел Андреевич, ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (СФУ)

Колесников Семен Анатольевич, ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (СФУ)

Филипьева Кристина Александровна, ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (СФУ)

Novikova Vladislava Nikolaevna, “Siberian Federal University”

Burdukovskiy Egor Sergeevich, Siberian Federal University”

Arashkeev Pavel Andreevich, Siberian Federal University”

Kolesnikov Semyon Anatolyevich, Siberian Federal University”

Filipieva Kristina Aleksandrovna, Siberian Federal University”

Аннотация. Сложный узел проблем, возникающих при взаимодействии современных строительных объектов с окружающей средой, в том числе геологической средой, определяет необходимость наличия у инженера-строителя знаний в области инженерной геологии, а у инженера-геолога- в области строительства. В настоящее время только такое “взаимопроникновение” позволяет грамотно и экологически решить все проблемы при строительстве, эксплуатации, реконструкции и ликвидации объектов строительства. Необходимо качественно подойти к вопросу о выборе фундамента, узнать его виды, для какого грунта подходит. Перед началом работ необходимо подчистить место – убрать деревья и кустарники, после проводятся монтажные работы и строится опалубка, затем особой технологией закладывается фундамент. Решая данные проблемы в строительстве с помощью применения новых  технологий, даст возможность значительно снизить затраты на исследование грунтов, на которых будет произведены строительно-монтажные работы.

Summary. A complex knot of problems arising from the interaction of modern construction objects with the environment, including the geological environment, determines the need for a civil engineer to have knowledge in the field of engineering geology, and a geological engineer in the field of construction. At present, only such “interpenetration” makes it possible to competently and ecologically solve all problems during the construction, operation, reconstruction and liquidation of construction objects. It is necessary to qualitatively approach the issue of choosing a foundation, find out its types, for which soil it is suitable. Before starting work, it is necessary to clean up the place – remove trees and shrubs, after installation work is carried out and formwork is being built, then the foundation is laid with a special technology.

Keywords:Construction, geophysics, foundation, geological exploration, building materials.

Ключевые слова: Строительство, геофизика, фундамент, геологическая разведка, строительные материалы.

Введение. В статье исследованы виды грунта, фундамента, разработаны этапы закладывания фундамента, строительства опалубки, щитов, арматуры. Первоначально фундамент служил около 30 лет, а после проведения и изучения механизмов и состава срок его эксплуатации составляет около 150 лет.

Методы исследования: сравнительный, аналитический.

Результаты. После утверждения проекта и подготовленного места можно приступить к работам на территории, а именно – обустройству фундамента. Данный этап в строительстве однозначно самый важный, поскольку именно от правильности в расчетах и изготовления фундамента зависит длительность дальнейшей эксплуатации объекта. Упущения в ходе подготовки приводит к серьезным последствиям, а коррекция фундамента несет за собой увеличение цены и сроков строительства.

Большая часть инженерно-геологических работ связана с исследованиями, выполненными до начала строительных работ. На этом этапе инженерно-геологические исследования дают необходимые данные, связанные с геологией местности, свойствами почвы и получением инженерных выводов. Изучение геологии местности позволяет определить оптимальный участок для строительства, влияние геологических процессов на структуру и влияние самой структуры на природную среду. Изучение почв позволяет определить их свойства, решить, следует ли улучшать их свойства, и получить представление о наличии определенных строительных материалов на данной площади. Важную роль играют инженерные выводы. При этом устанавливаются глубина фундамента и величина допустимого давления на грунт, прогнозируется устойчивость конструкции, ожидаемое количество осадков и т.д.

В период строительства при копании ям наблюдаемые геологические данные сравниваются с геологическими материалами, полученными в период геологических исследований до зачатия. В случае расхождения назначаются дополнительные инженерно-геологические работы для подтверждения правильности проекта или внесения в него необходимых исправлений.

При эксплуатации зданий и сооружений часто целесообразно проводить работы, связанные с подтверждением прогноза устойчивости объектов. Именно так они контролируют характер и количество осадков, режим подземных вод и рек, эрозию прибрежных районов, стабильность склонов и т. д. Этот период включает в себя работы, называемые инженерной и геологической экспертизой. Целью этих исследований является определение причин деформаций зданий и сооружений.

Инженерно-геологические работы обычно выполняются в три этапа: 1) подготовительные; 2) полевые; 3) служебные.

Подготовительная работа включает изучение местности на основе архивных, складских и литературных материалов. Ведется подготовка к полевым работам.

В течение полевого периода выполняются все инженерные и геологические работы, предусмотренные проектом для участка:

• геологические исследования;
• геологические и геофизические исследования;
• экспериментальные полевые исследования почв;
• изучение грунтовых вод;
• анализ местного строительного опыта и т.д.

В течение рабочего периода обрабатываются полевые материалы и результаты лабораторных анализов, составляется отчет о геологической инженерии с соответствующими графическими приложениями в виде карт, разрезов и т.д.[1]

Инженерно-геологический отчет является результатом инженерно-геологических исследований. Отчет направляется в проектную организацию, и на его основе составляется проектная документация, необходимая для строительства. В целом доклад включает введение, общие и специальные части, заключение и приложения. Во введении указывается место проведения поисковых работ и время года, авторы и цель работ. В общей части, в некоторых ее главах дается описание:

• рельеф, климат, население, растительность;
• геология с использованием геологических карт и разрезов;
• карты строительных материалов, необходимых для выполнения строительных работ.

Специальные главы посвящены почвам и грунтовым водам. Почва является основным объектом исследования.

Подземные виды оцениваются двояко: как источники водоснабжения при строительстве и эксплуатации объекта и как препятствия на пути строительства. В то же время даны рекомендации по сокращению строительства водоотводных и дренажных устройств на период эксплуатации объекта.

В заключительной части отчета дается общая оценка инженерной геологии участка на предмет пригодности для данного строительства, указываются наиболее приемлемые пути освоения территории, а также акцентируется внимание на экологических вопросах.

Отчет должен содержать приложение, содержащее другие графические материалы (карты, разрезы, колонки скважин и т.д.).

Инженерно-геологические заключения. В инженерно-геологической практике очень часто приходится писать инженерно-геологические заключения вместо объемных отчетов. Существует три вида заключений: 1) об условиях строительства объекта; 2) о причинах деформации зданий и 3) экспертиза. В первом случае делается вывод о соотношении технологии и геологии. Такой вывод можно сделать и при строительстве отдельного здания.

Выводы о причинах деформации зданий и сооружений могут иметь различное содержание и объем. Они основаны на материалах предыдущих исследований, осмотра местности и сооружений. При необходимости также проводится небольшой объем инженерно – геологических изысканий. В заключении следует выявить причины возникновения деформаций и наметить пути их устранения.

Технико-геологическая экспертиза проводится в основном по проектам крупных сооружений. Основой экспертизы является наличие противоречивых и противоречивых оценок природных условий (в ходе исследований) или строительных аварий (в ходе их эксплуатации).

Компетентность крупных специалистов определяет:

• точность методов поиска;
• достаточный объем работ;
• обоснованность выводов и рекомендаций;
• причинами дорожно-транспортных происшествий и т. д.

С точки зрения объема работы, экзамен короткий и длительный. В первом случае вопрос решается практически сразу. Выводы представлены в виде заключения. Во втором случае экспертиза, помимо изучения имеющихся материалов, требует специальной работы в рамках определенной программы со сроками сдачи. В конце работы выводы могут быть представлены в виде заключения или даже небольшого отчета по инженерной геологии.[2]

Геологическая съемка-это комплексное изучение геологии, гидрогеологии, геоморфологии и других природно – исторических условий освоения территории. Эта работа позволяет оценить территорию с точки зрения строительства.

Масштаб геологических изысканий определяется деталями геологических исследований и колеблется от 1:200 000 до 1: 10 000 и более. В основу исследования положена геологическая карта территории.

Геоморфологические исследования уточняют характер рельефа, его возраст и происхождение. Геологические исследования изучают условия отложения горных пород, их толщину, возраст, тектонические характеристики, степень выветривания и т. д. Для этого изучаются естественные обнажения, представляющие собой обнажения горных пород на склонах гор, оврагов и речных долин. Для каждого слоя записываются название породы, цвет, состав и примеси, а также измеряются кажущаяся толщина и элементы осаждения. На карте показано расположение обнажения. Наиболее характерные обнажения местности нарисованы и сфотографированы.

Участки, где имеется большое количество обнажений, называются открытыми, а если их нет, то они называются закрытыми. На закрытых участках геологическое строение изучается путем геологоразведочных работ(бурение, бурение скважин и т. д.). добыча документируется. При этом из них отбирают образцы горных пород для лабораторных исследований.

При инженерно-геологических изысканиях изучают гидрогеологические условия, определяют содержание воды в горных породах, глубину залегания подземных вод и их химический состав; выявляют геологические явления и процессы (оползни, обвалы, оползни, карсты и др.), которые могут оказать негативное влияние на устойчивость и нормальную эксплуатацию зданий и сооружений; изучают опыт строительства на месте, определяют физико-механические свойства горных пород методами и в полевых лабораториях.

В процессе инженерно – геологических изысканий проводятся исследования месторождений природных строительных материалов.

На основе полученных данных составляется инженерно-геологическая карта района разработки. Это позволяет провести инженерно – геологическое районирование территории и выбрать наиболее подходящие участки для строительства крупных объектов (промышленных предприятий, жилых массивов и др.)

Для того чтобы выбрать фундамент, необходимо провести инженерные и геологические исследования на месте объекта. Для это необходимо обратиться в проектную организацию и запросить у них документацию по грунтам в выбранном районе. На выбор фундамента влияют такие факторы, как тип грунта, его состояние, глубина промерзания грунта, наличие грунтовых вод, нагрузка объекта, наличие подвалов и пристроек.

Глубина фундамент для залегания зависит от типа грунта, который делится на:

1. Пучинистых грунт – на глубину промерзания почвы;
2. Не пучинистый грунт – не менее 500 мм вне зависимости от глубины промерзания;
3. Условно непучинистый – если глубина промерзания <1 м., то не менее 500 мм, если глубина промерзания <1.5 м., то не менее 750 мм, если глубина промерзания <2.5 м., то не менее 1000 мм.

Водоотвод необходимо сделать в случае, если фундамент находится на уровне выше глубины промерзания грунта. Таким образом защищается фундамент от различного рода факторов.[3]

Различают ленточный и столбчатый виды фундаменты. Первый вид выбирают в случае если весь возводимого объекта небольшой. Суть данного вида в изготовлении фундаментных столбиков из кирпича или камня, устанавливаемых во всех углах объекта. Срок службы такого фундамента около 40 лет. Самыми долговечными считаются ленточные бетонные и бутовые на цементном растворе, их срок службы около 150 лет.
Для изготовления ленточного фундамента требуется предварительное изготовление опалубки. Опалубка очень важный элемент и основа для закладки прочного и долговечного фундамента. Опалубка бывает несъемная и съемная, чаще всего вбирают съемную, так как намного дешевле. Для качественного построения объекта важно подготовить место сборки, выбрать материал изготовления и провести монтажные работы.[4]

Место сборки опалубки – это траншея, которая проложена на определенную глубину, в соответствии с видом грунта и глубины его промерзания. Перед началом работ требуется убрать деревья, кусты и корни, после можно провести разметку траншеи в виде буквы П около 30 см. Для раскопки траншеи часто нанимают экскаватор, то и иногда копают вручную, это может завесить от возможности подъезда экскаватора к месту копания. Однако при ручной работе чаще всего добиваются ровных стен, чем при применении экскаватора. Ширина фундамента пропорциональна толщине стен +10 см. Копают с самой нижней точки. Посредством опалубки закладывают форму фундамента, для этого сооружают прочную конструкцию. Часто для изготовления опалубки применяют деревянные доски шириной около 25 мм, которые скрепляют брусками или саморезами.

Обсуждение. Непосредственно сам монтаж проводится после подготовки основания, которое засыпают щебнем или песком на 13-17 см и утрамбовывают. По углам конструкции вбиваются бруски на полную высоту опалубки. К данным брускам и будет крепиться будущая конструкция. Иногда при большой длине стен вбивают дополнительные колья, внутрь устанавливаются распорки.

Чтобы изготовить щиты, необходимо уложить на прямую поверхность и сбить между собой, не допуская зазоры. Эти щиты укладываются по 2 сторонам траншеи и крепятся между собой. Соответственно опалубка должна возвышаться на высоту более 30 см. При использовании армированного фундамента, необходимо смонтировать арматуру на 1 этапе, где арматурные прутья связываются прочной проволокой. Получившаяся сетка не должна прикасаться к грунту и стенкам опалубки, ее необходимо уложить на кирпичи высотой от 5 см.[5]

Углы опалубки при установлении на место должны быть вертикальными, а углы по 90 градусов. Внутри рекомендуется крепить клеенку, например, с помощью стиплера.

Заливка бетона происходит послойно, при этой каждый слой толщиной в 20 см выполняется одновременно по всех конструкции. Необходимо сразу же утрамбовать смесь, поскольку возможно появление воздуха в качестве пены. Желательно простучать стенки опалубки во избежание не плотного укладывания. После последнего слоя, следует проткнуть его для выхода лишнего воздуха. Необходимо проводить заливку за 1 день, а через 3 часа после последнего слоя нужно посыпать его опилками и укрыть мешками, что обеспечит равномерно высыхание. Фундамент будет готов через 3 недели, после этого опалубку следует разобрать и приступить к возведению стен.

Важно точно рассчитать количество бетонной смесь для заливки фундамента. Рекомендуется на 10 кг цемента брать 30 кг песка и 50 кг щебня + 5 л. воды. Содержимое важно заливать сразу же после приготовления. Заливать фундамент рекомендуется осенью, чтобы температура была плюсовой. [6]

Заключение. Таким образом важно очень серьезно подойти к выбору фундамента при постройке объекта. Важно знать тип грунта, знать технологию процесса, построить опалубку, щиты и арматуру, рассчитать правильное содержание бетонной смеси. Рекомендуется заливать смесь осенью, так как летом воздух сухой, а зимой необходим дополнительный подогрев территории объекта.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Г90 Грунты. Фундаменты. Характеристика грунтов. Выбор оптимального фундамента: Справочник / Сост. В.И. Рыженко, В.В. Баринов М.: Издательство Оникс, 2007 32 страницы
2. Ф94 Фундамент и кладка / авт.- сост. И.Е. Рассказова. М.: ACT; Донецк: Сталкер, 2006 77 страниц ISBN 5-17-029843-9 (ООО «Издательство ACT»)
3. Б75 Фундаменты от А до Я: Строительство и ремонт фундаментов. Планировка. Технология. Материалы / автор Боданов Ю. Ф. М.: ИКТЦ ЛАДА, ООО ИД «РИПОЛ классик», 2005 224 страницы (серия «Ваш дом», серия «На все случаи»)
4. Универсальный фундамент. Технология ТИСЭ / Автор: Р.Н. Яковлев
   М.: Издательство: Аделант, 2006 271 страница
5. Юрий Боданов: Фундаменты. Все виды. Строительство и ремонт фундаментов. Планировка. Технология. Материалы
6. Ежов Е.Ф. Исследование дополнительных осадок фундаментов сооружений при устройстве около них ограждающих шпунтовых стенок: Автореф. дис. канд. техн. наук. — Л., 1980.

LIST OF REFERENCES

1. G90 Soils. Foundations. Soil characteristics. Choosing the optimal Foundation: Handbook / Comp. V. I. Ryzhenko, V. V. Barinov M.: onyx Publishing house, 2007 32 pages
2. F94 Foundation and masonry / ed.- comp. I. E. Rasskazova. M.: ACT; Donetsk: Stalker, 2006 77 pages ISBN 5-17-029843-9 (LLC “ACT publishing House”)
3. B75 Foundations from A to Z: Construction and repair of foundations. Layout. Technology. Materials / author Bodanov Yu. F. M.: ICTC LADA, LLC ID “RIPOL classic”, 2005 224 pages (series “Your home”, series ” For all cases»)
4. Universal Foundation. Tise technology / Author: R. N. Yakovlev M.: Publisher: Adelant, 2006 271 pages
5. Yuri Bodanov: Foundations. All types. Construction and repair of foundations. Layout. Technology. Materials
6. Yezhov E. F. Investigation of additional sediments of the foundations of structures in the device around them enclosing sheet piling walls: author’s abstract. dis. kand. tehn. nauk. – L., 1980.