В том случае, когда под подошвой существующих фундаментов реконструируемых зданий
залегают водонасыщенные песчаные, пылеватые и другие структурно неустойчивые грунты,
для определения свойств данных оснований, используют метод динамического зондирования
легким забивным зондом. Такая методика испытаний была разработана в Ленинградском
инженерно строительном институте (ЛИСИ) ещё в 1989 г. [7].
Опытное динамическое зондирование грунтов легким забивным зондом (ЛЗЗ) выполняется
в целях определения фактического состояния грунтов в основании фундаментов здания
на момент проводимого обследования, в соответствии с требованиями СНиП 11-02-96
и ТСН 50-302-2004 [8].
Следует отметить, что при незначительных затратах времени и средств, данный метод
позволяет обнаруживать природные включения, неоднородности основания, зону уплотнения
под подошвой фундамента, а также дать оценку показателей физико-механических свойств
грунтов и их пространственную изменчивость.
Методические рекомендации по использованию ЛЗЗ [7] содержат указания по обработке,
анализу и интерпретации результатов обработки, а также их использованию в расчётах
оснований при реконструкции зданий.
Установка ЛЗЗ позволяет выполнять зондирование на глубину до 6 м. Она легко переносится
двумя рабочими, поскольку её вес в сборе составляет 30 кг. Малые габариты и лёгкость
установки ЛЗЗ позволяют выполнять зондирование в стеснённых условиях реконструируемых
объектов, в подвалах, в технических подпольях, непосредственно рядом с существующими
фундаментами или сквозь отверстия, пробитые в них. Такая методика испытаний обеспечивает
исследование свойств грунтов непосредственно в массиве и обладает большей достоверностью
по сравнению с отбором проб (нарушенной структуры) и проведением испытаний в лаборатории.
По результатам проведённых испытаний определяется сопротивление динамическому зондированию
qd.
|
(2.3)
|
где, n/h – число ударов молота, необходимое для погружения зонда на 10 см; n – число
ударов за залог; h - осадка зонда от залога; АКф - коэффициент, зависящий
от трения грунта по основной поверхности зонда, определяемый с учётом поправок на
возрастание веса зонда вследствие наращивания штанг по таблице 2.1.
Таблица 2.1
Значения коэффициентов АКф [мПа]
|
Вид грунта
|
Интервалы глубины зондирования [м]
|
|
0 - 1
|
1 – 2
|
2 – 3
|
3 – 4
|
4 – 5
|
5 - 6
|
|
Песчаные
|
3,40
|
3,25
|
3,00
|
2,75
|
2,40
|
2,15
|
|
Глинистые
|
2,75
|
2,70
|
2,62
|
2,50
|
2,25
|
1,90
|
Обработка результатов зондирования выполняется на компьютере по специальной программе
на основании формулы 2.3; обработки полевых данных динамического зондирования (ГОСТ
19912-2001) и по «Методическим указаниям по динамическому зондированию легким забивным
зондом» [7], с учетом тарирования ЛЗЗ в типичных для Санкт-Петербурга грунтах, служащих
естественным основанием исторической застройки.
Пример тарировочных зависимостей (номограмм) по определению прочностных и деформационных
свойств песчаных грунтов при испытании лёгким забивным зондом на объектах Санкт-Петербурга
представлен в приложении 2.
По результатам программной обработки материалов зондирования составляются графики
(таблицы) уточненных физико-механические характеристик песчаных грунтов основания
для реконструируемого здания.
Следует прочеркнуть, что интерпретация измеренных данных по результатам динамического
зондирования, разными пользователями может быть представлена в различном виде.
Так, в таблице 2.2 представлен журнал результатов динамического зондирования при
производстве исследовательских работ на одном из объектов реконструкции.
Таблица 2.2
Журнал
динамического зондирования грунтов основания
Пункт зондирования: № 5
(Название объекта; Шурф № - 5)
Глубина
h(м)
|
Количество
ударов на залог 10см
|
Коэффициент АКф
(мПа)
|
Сопротивление
динам. зондир. qd(мПа)
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2.0
2.1
2.2
|
5
11
14
10
12
16
17
19
22
24
24
24
27
29
33
35
37
33
30
37
38
|
3.53
3.48
3.44
3.39
3.35
3.30
3.26
3.21
3.17
3.12
3.08
3.03
2.99
2.94
2.90
2.85
2.81
2.76
2.72
2.67
2.63
|
1.8
3.8
4.8
3.4
4.0
5.3
5.5
6.1
7.0
7.5
7.4
7.3
8.1
8.5
9.6
10.0
10.4
9.1
8.2
9.9
10.0
|
Величины qd определяются расчётом и записываются в столбец № 4 таблицы
2.2. По данным значениям, с использованием тарировочных зависимостей (номограмм)
(см. приложение 2), определяются физико-механические свойства грунтов основания
(см. таблицу 2.3).
Таблица 2.3
Таблица физико-химических свойств грунтов
Пункт зондирования: № 5
Глубина
(м)
|
Состояние
|
Сопр. дин.
зондиров.
qd (МПа)
|
Коэффиц.
порист.
|
Модуль
деформац
(МПа)
|
Угол вн.
трения
(град)
|
Сцепление
(кПа)
|
|
ПЕСКИ ПЫЛЕВАТЫЕ ВОДОНАСЫЩЕННЫЕ
|
0.2
0.6
|
СРЕДНЕЙ
ПЛОТН.
|
3.57
|
от 0.73
до 0.71
|
от 12.00
до 14.00
|
28
|
от 2.5
до 2.7
|
|
ПЕСКИ ПЫЛЕВАТЫЕ ВОДОНАСЫЩЕННЫЕ
|
0.7
0.9
|
СРЕДНЕЙ
ПЛОТН.
|
5.65
|
от 0.67
до 0.65
|
от 18.00
до 20.00
|
29
|
от 3.0
до 3.3
|
|
ПЕСКИ ПЫЛЕВАТЫЕ ВОДОНАСЫЩЕННЫЕ
|
1.0
1.3
|
СРЕДНЕЙ
ПЛОТН.
|
7.29
|
от 0.63
до 0.61
|
от 22.00
до 23.00
|
30
|
от 3.5
до 3.8
|
|
ПЕСКИ ПЫЛЕВАТЫЕ ВОДОНАСЫЩЕННЫЕ
|
1.4
2.0
|
ПЛОТНЫЙ
|
9.12
|
от 0.60
до 0.58
|
от 24.00
до 26.00
|
31
|
от 3.9
до 4.2
|
|
ПЕСКИ ПЫЛЕВАТЫЕ ВОДОНАСЫЩЕННЫЕ
|
2.1
2.2
|
ПЛОТНЫЙ
|
9.95
|
от 0.59
до 0.57
|
от 26.00
до 27.00
|
31
|
от 4.2
до 4.6
|
Примечания
- Начало зондирования - на глубине 2,2 м от уровня дневной поверхности; 0,1 м зонда
в грунте на начало зондирования.
- Окончание зондирования - на глубине 4,3 м от уровня дневной поверхности; 2,2 м зонда
в грунте по окончании зондирования.
- В основании – грунт второго грунтового слоя таблицы.
Найденные значения коэффициента пористости (е), модуля общей деформации (Е0),
угла внутреннего трения (φ), сцепления (с), позволяют не только охарактеризовать
свойства грунтов основания в месте их залегания, но и представить изменение этих
свойств основания по глубине. В этом случае строится график зависимости qd
=(h), позволяющий наглядно представить изменения свойств грунта по плотности сложения
(рис. 2.3.).
Как видно из представленного графика (рис. 2.3.), выше подошвы обследуемого фундамента
пылеватый песок залегает в рыхлом и средней плотности состояниях. Ниже подошвы фундамента
слой песка около 1 м также находится в состоянии средней плотности, а затем – песок
переходит в плотное состояние.
Представленная интерпретация результатов зондирования ЛЗЗ (таблица 2.3.и укрупнённый
график на рис. 2.3) даёт наглядное представление о состоянии и изменении свойств
грунта по глубине основания.
В случае необходимости получения более подробной информации по изменению свойств
основания по глубине, величины сопротивления динамическому зондированию, могут быть
представлены графиком на рис. 2.4.
Рис. 2.3. Пример графика динамического зондирования № 5. (Нулевая отметка – на глубине
2,1 м от DL)
Рис. 2.4. Пример представления обработки результатов динамического зондирования
с 10 см шагом по глубине основания.
Другой способ обработки результатов динамического зондирования представлен в таблице
2.4. и на рис. 2.5. В этом случае в таблицу включены как результаты испытаний ЛЗЗ,
так и вычисленные значения коэффициента пористости (е), модуля общей деформации
(Е0), угла внутреннего трения (φ), сцепления (с) для исследуемых
грунтов основания. Определено также состояние грунта по плотности сложения. Графическое
изображение изменения тех же характеристик грунта по глубине исследуемого основания,
представлено на рис. 2.5.
Рис. 2.5. Графическое представление результатов программой обработки величин изменения
по глубине: сопротивления динамическому зондированию, коэффициента пористости (е),
модуля общей деформации (Е0), угла внутреннего трения (φ), сцепления
(с) для исследуемых грунтов основания.
Таким образом, проведение изыскательских работ и получение физико-механических характеристик
грунтов основания, является главнейшим фактором при планируемой реконструкции зданий.
Свойства грунта, определённые непосредственно на месте залегания существующих фундаментов,
позволят наиболее обоснованно решать проектные вопросы, связанные с дополнительным
нагружением основания или углублением подвалов.