Наш опыт «цирковых» статических испытаний или чем заканчивается сотрудничество с «дикими» сваебоями 

Вы считаете, что статические испытания грунтов сваями проводят ДО начала работ по массовому погружению свай, чтобы в реальных грунтовых условиях конкретной строительной площадки подтвердить теоретические расчетные нагрузки? И именно для этого погружаются пробные сваи, которые несколько дней «отдыхают», а затем испытываются по специальной программе? Вот и я недавно тоже так считал.

Ровно до того момента, когда в феврале 2016г. к нам обратился Заказчик с просьбой провести статические испытания свай вот под таким фактически готовым к сдаче в эксплуатацию зданием гостиницы, документацию по которому «завернула» гос.экспертиза.

Осложнял ситуацию и тот факт, что работы по погружению свай были выполнены в 2011 году так называемыми «дикими» сваебоями. Соответственно, как всегда бывает в таких ситуациях, неопытному Заказчику Подрядчиком не была передана требуемая строительными нормами и правилами исполнительная документация, в числе которой – журналы погружения (забивки) свай, исполнительная геодезическая съемка, акты освидетельствования скрытых работ, паспорта качества на сваи. В нашем распоряжении был только в прошлом веке упраздненный «Акт приемки свайного поля» и сведения о динамических испытаниях (полевой журнал).

Проанализировав полученные документы, я обнаружил, что:

—           по проекту, свайные фундаменты были представлены сваями сечением 30*30 см, длиной 14, 15 и 16 метров. Проектная отметка острия свай соответственно 151,0; 150,0; 148,4. Расчетная нагрузка на сваю составляет 70тн;

—           кроме ИГЭ-6 (песок средней крупности плотный водонасыщенный) все остальные слои грунта являются слабыми и имеют очень низкие физико-механические характеристики и деформативные свойства для опирания на них свайного фундамента. Т.е. острие свай должно располагаться под кровлей слоя ИГЭ-6.

—           глубина погружения 100% свай указана 13,7 метров, причем независимо от их длины. При этом, например, свая длиной 10 метров погружена на те же 13,7 метров;

—           проектом предусмотрено погружение свай совершенно иных типоразмеров;

—           в Акте динамического испытания и в ведомости погружения пробных свай указаны разные значения «отказов» у одних и тех же свай.

Кроме того, при откопке свай для последующего испытания было обнаружено несоответствие фактическое количество свай проектному решению. Так куст, в котором должно быть 4 сваи, состоял из 6 свай.

Эти и другие факты указывают, как минимум, на непрофессионализм сваебойщиков, а как максимум — еще и на несоответствие геологических изысканий. Зачастую именно к таким последствиям приводит желание Заказчиков «сэкономить» бюджет за счет привлечения к производству работ демпингующих компаний, предлагающих вместо полноценного подряда дешевую «аренду сваебойной техники». Подобная экономия на фундаментных работах, которые служат основой здания и привлекают наибольшее внимание экспертов, вылилась нашему Заказчику в то, что Государственная экспертиза выдала по этому Объекту замечания на 86(!) страниц, в числе которых были указаны:

—           недостаточная глубина скважин для обоснования конструкции свайных фундаментов (п.п. 6.3.7. СП 47.13330.2012)

—           при выполнении работ по завершению строительства (незавершённого строительства) представленных результатов обследования недостаточно для выполнения проектных работ (п.п. 4.4 ГОСТ Р 53778-2010)

—           перечень нормативных документов, используемых при подготовке проектной документации не соответствует требованиям частей 1,4 статьи 6 Федерального закона №384-ФЗ и постановления Правительства Российской Федерации от 26.12.2014 №1521

—           в принятых проектных решениях не обоснована длина свай, не выполнена прорезка слабых грунтов и заглубление конца свай в прочные грунты (п.п. 7.10 СНиП 2.02.03-85).

—           сведения по песчаному грунту не соответствуют результатам изысканий, не представлены результаты испытаний несущей способности свай

Ну и итоговый вывод: «Проектная документация «Реконструкция N-го государственного цирка. 3-й пусковой комплекс, г.N» не соответствует результатам инженерных изысканий и установленным требованиям».

Разумеется, практически все наши коллеги отказались от выполнения этих работ.

Подобные изыскания требуют высокого уровня квалификации и ответственности исполнителя, индивидуального подхода к испытанию каждой сваи, оригинальных «не книжных» технических решений и глубокого понимания принципов работы в грунте и в конструктиве свайно-ростверкового фундамента. установленным требованиям.

Моим первым желанием было отказаться. Сыграла свою роль полное отсутствие сведений о характеристиках и количестве погруженных свай, не возможность применения типовых решений и оборудования, ответственность за временное выключение испытуемых свай из работы и, следовательно, ответственность за целостность конструкции всего здания. Да, по факту здание оказалось на 2 этажа выше, чем было предусмотрено проектной документацией!

Но с другой стороны привлекала инженерная сложность этой задачи и профессиональный исследовательский интерес к нетривиальным ситуациям.

В общем «кто, если не мы?»

Пообщавшись со своими коллегами и, для исключения риска, выполнив на основании имеющихся сведений из отчета по геологии, предварительные расчеты по моделированию несущей способности грунта, мы решили взяться за эту работу.

Для начала техническим отделом был выполнен выборочный анализ залегания слоя ИГЭ-6 и проектной отметки залегания острия свай. Сведения были обобщены в сравнительной таблице

Вывод не самый утешительный: проектная отметка практически повсеместно залегает выше кровли слоя плотного грунта. Острие сваи залегает в слабых заторфованных грунтах ИГЭ- 4,5. При этом по проекту сваи в зонах 4-7/А-В и А’-Д’/1′-6′ не прорезают полностью данные слои грунта и остаются на слабом основании. Остается одна надежда, что геологи Остается одна надежда, что геологи, которые выполняли изыскания, сработали на уровне сваебоев ))).

Далее геологами BASIS были проведены расчеты в соответствии с СП 24.13330 для определения несущей способности свай по результатам динамических испытаний. На основе полученных данных стало очевидно, что часть свай не достигла требуемой несущей способности после «отдыха» и и этот факт должен был быть определен уже на стадии пробного погружения. Фактически подтверждаемая расчетная нагрузка была определена в пределах 35-68тн, хотя по проекту расчетная нагрузка должна составлять 70 тонн. Но так как динамические испытания были выполнены теми же подрядчиками, которые выполняли погружение свай, доверия к сведениям о динамических испытаниях у нас не было.

В результате технических совещаний специалистами ООО «Базис» совместно с Заказчиком было принято решение о необходимости выполнить статические испытания грунтов натурными сваями. Цель — подтверждение опытным путем несущей способности погруженных 4 года назад железобетонных свай или определение величины дефицита несущей способности фундамента для принятия дальнейшего решения о её восполнении. Было подготовлено и утверждено соответствующее техническое задание.

Особая сложность проведения испытаний заключалась в том, что задание уже было построено, а внутри здания выполнена чистовая отделка и даже установлена мебель.

Здание каркасное, сваи имеют кустовое расположение по 3-4 сваи и объединены ростверком. При выборе испытуемых свай трехсвайные кусты сразу были исключены из вероятных, так как при выключении одной из трех свай из работы на кусте возможно образование недопустимых изгибающих моментов. Нами предложено было испытывать сваи, которые расположены в четырехсвайных кустах. В случае исключения одной из четырех свай из работы фундамента прогнозировался перенос нагрузки от испытуемой сваи на симметрично установленные смежные, а противоположная свая при этом должна была испытывать некритичные выдергивающие нагрузки. Такое выбор испытуемых свай также способствует восприятию реактивных усилий от вдавливающих нагрузок непосредственно при проведении испытании. Работа свай при этом изменяется с противоположными векторами. Учитывая, что высота ростверка составляет 600мм, нагрузка на остальные сваи должна переносится и распределяться равномерно.

Кроме этого, для исключения малейшего риска деформаций строительных конструкций, при разработке программы испытаний было предусмотрено оригинальное техническое решение для плавного снятия нагрузки с испытуемой сваи с ведением обязательного приборного мониторинга нагрузки и осадки. В этом случае, при угрозе превышения осадок ростверка и\или возникновения деформаций конструкций, имелась возможность незамедлительного восстановления баланса и включения сваи в работу.

Также конструктором технического отдел было разработано уникальное техническое решение по выключению сваи из работы на период проведения испытания, с возможностью последующего включения её в работу с теми же нагрузками, под которыми свая находилась до испытания.

Кратко опишу ход испытаний:

1. Очистка места производства работ от временных конструкций и мебели. Вскрытие полов. Ручная разработка грунта до глубины -1,5 метра от низа ростверка.
2. Установка разработанной нами оригинальной опорной конструкции (далее – ОК) на тело сваи для передачи нагрузки от верхней части на нижнюю часть.
3. Частичный демонтаж фундаментной конструкции для установки домкрата, реперной системы, приборов, а также подключения гидравлической системы для передачи и восприятия нагрузки.
4. Плавная 5-ти ступенчатая передача через ОК нагрузки от здания на гидравлическую систему нагружения. Снятие показаний давления с манометра для определения передаваемой нагрузки. После полной передачи нагрузки фиксировалось максимальное эксплуатационное усилие, которое передается на сваю.
5. Далее происходит снятие нагрузки с нижней секции сваи путем плавного обнуления значений давления в гидравлической системе. Производится наблюдение за приборами, фиксирующими осадку сваи. После полного снятия нагрузки фиксируется максимальная осадка, достигнутая ростверком и опорная конструкция (ОК) начинает работать вместо сваи. Так свая выключается из работы фундамента. Далее она оставляется без нагрузки на период «отдыха», предусмотренный программой испытания.

В этот момент существовала опасность превышения фактической осадки над допускаемой или вероятность образования недопустимых деформаций железобетонных конструкций. При этом случае, если бы он произошел, снижение нагрузки следовало бы немедленно остановить и давление поднять до первоначального. Далее предусматривалась аварийная фиксация ОК и ряд мероприятий по передаче равномерной нагрузки на рядом расположенные сваи. Сразу оговорюсь, что резервный вариант развития событий, при котором бы произошли сверхнормативные осадки ростверка, не произошел ни при одном из трех испытаний.

6. Далее испытания проводились в соответствии с требованиями ГОСТ 5686-2012 с передачей нагрузки ступенями, выдержкой каждой ступени не менее 2 часов, а на последней ступени — 5 часов.

Последующая разгрузка сваи также производилась ступенями. Данный этап не расписываю подробно, так как ничего инновационного в нем нет. Оговорюсь, что само испытание проводилось в течение 19,5 часов, а не 4-5 часов, как это любят делать нерадивые испытатели.

7. После проведения испытания давление в гидравлической системе подняли до первоначального значения, зафиксированного в п.п.4., провели затяжку ОК, демонтаж домкрата, реперной системы и всех прочих регистрирующих и измерительных приборов.
8. Взамен домкрата устанавливался враспор стальной сварной элемент оригинальной конструкции (разработка BASIS) с рассчитанным по строительным нормам сечением. Демонтировалась ОК и свая включалась в работу.
9. Далее была выполнена антикоррозийная обработка металлоконструкции, ее обетонирование, земляные работы и восстановление полов (отмостки).

Максимальная осадка свай при статических испытаниях составила 1,67мм, что в 20 раз меньше предельно допустимой осадки. Требуемая расчетная нагрузка на сваю была подтверждена опытным путем. Вопросы Главгосэкспертизы по погружению свай после проведения испытания были сняты. Работы выполнены в кратчайшие сроки, без перерыва на праздничные и выходные дни (23 февраля).

Особо хочу оценить работу сотрудников компании ООО «Базис» — ведущего инженера технического отдела Воропаевой Ольги и ведущего геолога Шелудько Тимофея. Благодаря их опыту, высокой квалификации, а также неизменно требовательному профессионализму и была решена эта инженерная задача высокой степени сложности.

И, в завершение, несколько рекомендаций нашим Заказчикам, на основе выводов, которые мы сделали при выполнении этих, да и многих других, статических испытаний:

1. Очень часто копровщики (сваебойщики) рекомендуют Заказчикам «сэкономить» на выполнении статических испытаний грунтов, заменяя их дешевыми и быстрыми динамическими испытаниями или не же отказываясь от их выполнения вовсе. Вышеописанная ситуация показывает, что такая вот «экономия» на этапе изысканий в дальнейшем может привести к колоссальному удорожанию работ на этапе сдачи объекта в эксплуатацию. Наши специалисты всегда готовы предложить Вам варианты реальной, обоснованной экономии или замены статических испытаний альтернативными, выполняемыми не в ущерб дальнейшим работам и безопасности здания.
2. Иногда, как произошло в данном случае, Заказчик получает объект строительства уже частично выполненный и не в состоянии повернуть «время вспять». Хотелось бы порекомендовать в таких ситуациях пользоваться услугами только проверенных компаний, которые имеют в своем штате квалифицированный состав ИТР и обязательно геологическую службу (не забудьте запросить диплом специалиста!). И которые уже на этапе переговоров ясно и внятно способны пояснить все нюансы предстоящих работ, предложить Вам ВАРИАНТНО технические решения и обосновать их действующими строительными нормами. Только в этом случае Вы получите грамотное и технически выверенное решение, которое не приведет при выполнении работ к аварийным ситуациям и позволит снять все вопросы любых инстанций.
3. Добросовестный Подрядчик всегда сам предложит вам проект Технического задания на изыскания, и не станет тянуть с Вас деньги за возникшие при его корректировке «дополнительные» работы.