Фундамент – это главный конструктивный элемент, от прочности и надёжности которого зависит и эксплуатационный комфорт, и срок службы здания в целом. Невозможно получить такую основу, если выбирать её тип и параметры заглубления наобум, не соотнося с типологией, механо-физическими свойствами и характером залегания грунтов и водоносных горизонтов. Именно поэтому перед проектированием любого ответственного сооружения производится предварительное исследование грунта под фундамент. Что от него зависит, как оно выполняется и какова цена такой услуги, будет рассказано в этом материале.
Зачем нужен анализ грунта под фундамент
Геологическое исследование грунта производится на предпроектной стадии, так как именно на основе его результатов, представляющих собой всестороннюю оценку условий строительства, и осуществляется выбор типа фундамента. Основной целью инженерно-геологического анализа является выявление опасных процессов в грунте (возможные оползни или подтопления, суффозионные явления).
Кроме того, для правильного расчёта несущей способности как естественного основания, так и фундамента, требуется изучить геологическое строение земли в пятне застройки, механические характеристики грунта, его коррозионную активность и влагонасыщенность. Полученные данные позволяют определить такой тип конструкции, который будет оптимальным не только в плане устойчивости к любым неблагоприятным факторам, но и экономически целесообразным.
Проектирование фундамента без анализа грунта и всесторонней оценки гидрогеологических условий, может привести не только к неравномерной осадке, повлекшей трещины на фундаменте и стенах, к порывам входящих в здание трубопроводов, но даже к таким деформациям, которые восстановить ремонтом просто невозможно.
Вот какие данные может дополнительно предоставить организация, которая произведёт анализ геологии грунта под фундамент (от этого будет зависеть и цена услуги):
- Анализируются технические возможности строительства на конкретном участке, обосновывается его экономическая целесообразность.
- Выбирается наилучший вариант расположения здания.
- Предлагается оптимальный вариант застройки всего участка, а не только одного объекта.
- Расчёт несущей способности оснований.
- Технический надзор производства работ нулевого цикла.
В ходе изысканий определяется необходимый объём работ, которые требуется произвести для получения наиболее точной информации. При этом назначаются те или иные виды испытаний образцов грунта, исследований его геофизики, для чего бурятся скважины различной глубины и в требуемом количестве.
Главным образом, испытания нужны для того, чтобы определить, насколько надёжной получится конструкция при динамических нагрузках. Таковыми являются самые разные воздействия, начиная от вибраций спецтехники и заканчивая сейсмическими подвижками.
Как проводится геологическое исследование
Существует документ (свод правил 11*105*97), на основании которого должны производиться геологические изыскания под новое строительство. В нём определены состав и объём необходимых изысканий, методы их проведения и применяемые для этого технологии. Правила разработаны в качестве руководства для организаций и физических лиц, занимающихся подобной деятельностью, и предоставляющих услуги исследования грунта под фундамент.
Состав изысканий
В одном из разделов правил установлены общие требования к составу изысканий, и вот что сюда входит:
- Если в районе проводились исследования грунта ранее, данные прошлых лет могут быть обработаны и приняты во внимание. К таким данным могут относиться как технические отчёты по строившимся вблизи крупным объектам, так и проведение сейсмологических или других региональных исследований.
- За основу могут быть взяты данные производимых прежде аэросъёмок - с их помощью проще оценить характер рельефа и его геологическое строение.
- Геодезическая рекогносцировка местности с визуальным наблюдением. Это обследование включает в себя осмотр места будущего строительства; описание имеющихся вблизи обнажений грунта в виде законсервированных котлованов или карьеров; оценку водопроявлений со сложившимся ботаническим окружением (оно является отличным индикатором гидрогеологической обстановки).
- Данные, получаемые путём проходки слоёв почвы путём бурения скважин. Особое внимание уделяется не самым благоприятным для строительства участкам с близким расположением вод, разнородным составом грунта или его специфичностью, высокой графичностью рельефа. Так же выявляются дефекты планировки района, наличие просадок не только на участке, но и недалеко от него, заболоченность и вероятность подтоплений.
- Исследования геофизики почвы – как лабораторные, так и полевые. Их цель – уточнение геологического разреза, местонахождение водоносных горизонтов и поверхностных очагов. На этом этапе отбираются образцы грунта для определения его свойств и состава. Полевые исследования помогают дать оценку способности грунта к пространственной деформации, определить возможность и оптимальный способ погружения свай.
- Оценка гидрогеологической обстановки (определение УГВ, наличия верховодки, плывунов). Производятся лабораторные исследования агрессивности подземной воды, прогнозируется вероятность гидрогеологических изменений. Если грунт водонасыщенный, определяется его динамическая устойчивость.
Когда строительство ведётся вблизи существующего здания, обследуется качество его основания и состояние фундамента.
Определение свойств грунта
Лабораторные исследования почвы дают возможность выявить:
- Тип грунта (класс, подгруппу) в соответствии с классификацией, представленной в ГОСТ 25100.
- Его механическое и физическое состояние и состав.
- Степень однородности по глубине и площади пласта.
- Нормативные и расчётные характеристики.
- Вероятность изменения состояния по итогу строительства и в процессе эксплуатации.
По любой характеристике производится три проверки, а за основу берётся среднестатистический показатель. Образцы грунтов отбираются в шурфах и скважинах, по каждому слою отдельно, их привозят в лабораторию в виде рыхлой пробы или монолита размером 200*200*200 мм с ненарушенной структурой и сохранённой естественной влажностью. В лаборатории определяется его зерновой состав, плотность и процент влажности, по ГОСТ 17245 рассчитывают предел прочности.
На заметку: В полевых условиях прочность определяется путём испытания целиков грунта на срез. Но это делают только для крупных зданий и сооружений, которым требуется обеспечить наивысшую степень надёжности.
- Основными являются испытания грунтов на деформацию при сжатии. Эту характеристику определяют несколькими способами, но эталонным является штамповый. Его применяют при исследовании нескальных грунтов, проводя испытания прямо на дне шурфа или в забое скважины. Туда устанавливают штамп, и посредством пригруженной платформы или домкрата создают статическую нагрузку. Шурф обычно копается ниже той отметки, на которой будет располагаться подошва фундамента. Нагрузки воздействуют на грунт до тех пор, пока деформация не стабилизируется, после чего с помощью прогибометра измеряется осадка.
- Другие методы анализа работы грунта на сжатие - это осуществляемые в полевых условиях зондирование и прессиометрия, а так же лабораторные испытания стабилометром и компрессионные. Они производятся как дополнительные и обязательно сопоставляются с итогами, полученными на испытаниях штампом.
- Выбор метода испытаний во многом зависит от типа грунта на участке. Если он, к примеру, глинистый, исследования производят с помощью прессиометра. Это резиновая камера цилиндрической формы, которую удобно помещать в забой скважины. Внутрь неё подаётся газ или жидкость, которые расширяют камеру и тем самым создают давление на стенки скважины. Чтобы определить модуль деформации грунта и его прочностную характеристику, при определённом давлении замеряются радиальные смещения стенок забоя.
- Чтобы «разобрать» толщу грунта на отдельные пласты, используется быстрый метод пенетрации (зондирования). Для этого используют зонд со стальным конусообразным наконечником: при динамическом зондировании конус забивается в грунт, а при статическом – плавно вдавливается. Этот способ позволяет определить плотность слоёв и их изменчивость по глубине на глубину до 20 м, но при условии, что в грунте не содержится камень.
В основном такой метод используется при исследовании глинистых, болотистых (органогенных) и песчаных грунтов. Он даёт возможность не только вычислить модуль деформации пластов, но и определить их плотность и консистенцию.
Формы изменения грунта
Любое физическое тело имеет свойство сжиматься под нагрузкой, и грунт не исключение. Под весом сооружения он начинает смещаться по вертикали, и естественно, вместе с ним перемещается и опирающийся на пласт фундамент. Разница отметок между исходным положением и итоговым называется в строительстве осадкой. Её величина зависит от:
- характеристик грунта, залегающего на глубину, равную удвоенной ширине фундамента;
- площади опорной части фундамента (его подошвы);
- суммарной величины нагрузок от наземных и подземных конструкций здания.
Кроме неоднородности грунтов есть и другие факторы, влияющие на процесс осадки. Задача проектировщика состоит в таком подборе типа и габаритов фундамента, при котором грунт под всеми зонами сооружения мог бы осаживаться одинаково. Именно неравномерные осадки создают главную проблему с трещинообразованием и даже разрушением коробки здания, поэтому ошибки в проектировании фундамента обходятся дороже всего.
На заметку: Одинаковая по величине осадка верхнего слоя грунта может неодинаково восприниматься зданиями с разным конструктивом коробки. В строительной практике были случаи, когда на бескаркасных стенах не обнаруживалось никаких видимых повреждений, а в ограждающих конструкциях каркасных зданий образовались крупные трещины. Всё дело в весе, ведь способность грунта выдерживать нагрузки характеризуется усилием, вызывающим смещение по вертикали.
Существуют величины расчётного сопротивления различных типов грунтов давлению, приводимые в своде правил 22.13330. На их основе можно сделать предварительные расчёты, но наиболее точными они будут, если применять фактические показатели, полученные в результате исследования грунта на участке.
Чем опасно морозное пучение
При проектировании фундаментов должен учитываться не только показатель осадки грунта. Она, конечно, создаёт определённые проблемы, но неплохо прогнозируется и нивелируется расчётами. Намного более разрушительно и порой непредсказуемо ведёт себя грунт при естественном изменении условий температуры и влажности – в основном, когда минусовая температура переходит в плюсовой диапазон.
- С наступлением холодов поверхностные слои грунта промерзают: находящаяся в нём вода кристаллизуется и расширяется в объёме. Увеличившийся объём льда начинает выталкивать те фракции грунта, которые не содержат воды (в том числе и фундамент), и вот это явление и называется морозным пучением.
- Ленточные фундаменты и столбы именно затем закладывают ниже отметки УПГ, чтобы под подошвой не было вспучивающегося грунта. Сразу же возникает вопрос: а как же тогда стоят мелкозаглублённые фундаменты? Только за счёт того, что в траншее или котловане пучинистый грунт заменяется на непучинистый (подушки из песка, ПГС и щебня). И потом, есть регионы, в которых земля не промерзает больше чем на 55-60 см.
![]()
Принцип воздействия морозного пучения на фундамент - Давление в грунте, создаваемое за счёт его вспучивания, называют силами морозного пучения. Они могут наделать немало бед, так как иногда они настолько велики, что могут сравниться по воздействию с весом трёхэтажного здания. Тем, кто решил сэкономить на проекте фундамента и заливать его «на глазок», достаточно часто приходится сталкиваться с этой разрушительной силой.
![]()
Без морозного пучения тут не обошлось - Она воздействует не во всей толще грунта, а только в приповерхностном слое, который формируется в регионах в зависимости от зимних температур. Вот эта промерзающая часть и подвергается морозному пучению, а наиболее глубокая его отметка называется уровнем промерзания грунта (УПГ).
- Эта величина зависит не только от климатических особенностей местности, но и от типа грунта. Например, в Подмосковье глины промерзают на 1,34 м; мелкие пески на 1,63 м; крупные пески на 1,75; а крупнообломочные грунты на 1,98. Разница, как видите, существенная, поэтому и необходимо как можно точнее определить разновидность грунтов.
- Если учесть, что главным пусковым механизмом для пучения является влага, очень важно знать и на каком уровне находятся подземные воды (УГВ). Самая неблагоприятная для строительства ситуация – это когда УГВ находится выше УПГ, то есть, в определённых слоях они пересекаются, и в грунте образуется сплошной лёд.
- В такой ситуации вообще нужно ставить здания только на сваи – причём, не на металлические, а на железобетонные. Очень важно правильно выбрать их длину, ведь даже забивную ЖБ сваю силы пучения способны разорвать. В основном такое случается, когда котлован, в дно которого забиты сваи, оставили на зиму без надлежащей консервации и нагрузки.
![]()
Воздействие морозного пучения на сваи - Наименее морозному пучению подвержены каменистые, гравелистые грунты и пески, имеющие высокую фильтрационную способность. Мало промерзают сухие глины, но из-за высокой способности к разжижению, при повышенной влажности такой грунт становится наиболее уязвимым.
- Поэтому одной из самых важных инженерно-геологических характеристик является отметка УГВ, от которой и зависит уровень пучинистости грунта. Чем ближе вода к поверхности, тем дороже обойдётся фундамент, так как подобное соседство сильно осложняет и тормозит процесс исполнения земляных работ, нередко сопровождаемый дополнительными мероприятиями по водопонижению.
К тому же, грунтовая вода всегда содержит массу примесей, многие из которых губительно влияют на материал фундамента. Чтобы снизить вероятность пучения грунта вблизи и под фундаментом (да и подтопления тоже), параллельно с конструкциями нулевого цикла проектируются ещё и дренажные системы. Их трубопроводы могут не только окольцовывать здание под отмосткой, но и проходить прямо под полом первого этажа.
Сколько стоит услуга по исследованию грунта
Итак, вы решили начать строительство, и не знаете, как и где заказать исследование грунта. Вариантов может быть несколько:
-
В компании, занимающейся геологическими исследованиями. Это недёшево, но наиболее точно и полно. Инженеры анализируют рельеф, изучают сезонные изменения, определяют механику работы грунта на сжатие и сдвиг в лаборатории, в том числе и при максимальных нагрузках. Берутся пробы грунта и грунтовой воды в нескольких точках, и чем масштабнее объект, тем больше подробных расчётов. Некоторые организации предлагают исследование всей площадки методом ЕИЭМПЗ (исследование электромагнитного поля земли – типа рентгена). На его основе можно оценить весь массив грунта на участке, а не только в отдельных точках, при котором можно легко пропустить местонахождение плывуна или другой аномалии.
Обычно такие организации предоставляют прайсы на отдельные исследования, и вот какие цены на октябрь 2020 года мы нашли на сайте одной из таких организаций Москвы:
Вид исследования Цена в рублях Определение плотности и влажности грунта. 497 Гранулометрический анализ. 1003 Определение физических свойств грунтов. 2400-6300 (в зависимости от типа грунта) Расчёт объёмной и линейной усадки. 691 Определение величины просадочности. 18873 Показатели сжимаемости одной ветви под нагрузкой. 5215 Полный анализ физико-механических характеристик, в том числе на срез, с компрессионными испытаниями. 11000-18000 (в зависимости от нагрузки) В зависимости от количества испытаний и вида грунта, итоговая сумма может сильно варьироваться.
- Немного дешевле будет исследование, заказанное у буровиков. Здесь испытаний будет меньше, и чаще всего ценник зависит от количества и глубины пробуриваемых скважин. Например, три 8-метровых скважины будет стоить 36000 руб, а пять 12-метровых – 90000 руб.
- Об исследовании можно договориться с частными геологами, хотя не всегда можно быть уверенным в компетенции одного человека. Как правило, они говорят сразу сумму на всё исследование, и она у них зависит от этажности здания и площади пятна застройки. Например, мы увидели такое предложение по Московской области:
Этажность здания Цена (руб), в зависимости от площади здания Менее 15х15 м Больше 15х15 м 1 этаж без подвала 32000 35000 2 этажа 35000 44000 3 этажа 42000 50000
Заключение
Многие думают: к чему такие сложности, когда можно воспользоваться лопатой и визуально увидеть что там за грунт? Всё дело в том, что смотреть-то надо не только поверхностные слои, но и более глубокие, так как под слоем твёрдого суглинка вполне может базироваться текучий глинистый грунт. И это не говоря уже о том, что там может оказаться сюрприз в виде плывуна или просадочного грунта, способного создать немало проблем при неправильной структуре фундамента. Поэтому хотя бы минимальный комплекс лабораторных исследований нужен. Его стоимость – совсем небольшая плата за то, чтобы в будущем не пришлось без конца заделывать трещины в стенах и фундаменте, латать прорехи в крыше, менять коробки окон и дверей.
* — Цены ориентировочные и не являются публичной офертой. Актуальные цены могут быть указаны только в смете, для получения которой необходимо заполнить форму внизу страницы.
