Сколько лабораторных испытаний грунта необходимо для прохождения экспертизы, и как экспертиза проверяет результаты исследований

Лабораторные исследования грунтов являются обязательной частью инженерно-геологических изысканий и позволяют определить характеристики основания, необходимые для проектирования зданий и сооружений.

Основными задачами лабораторных исследований являются:

• определение физико-механических свойств грунтов;
• исследование физико-механических свойств грунта для расчета оснований и фундаментов;
• определение механических свойств грунтов при различных нагрузках;
• выявление неоднородности инженерно-геологических элементов;
• получение расчетных характеристик для проектирования;
• подтверждение результатов полевых испытаний.

Полученные данные используются при:

• проектировании фундаментов;
• расчете осадок зданий;
• оценке устойчивости оснований;
• выборе конструктивной схемы сооружения;
• прохождении государственной и негосударственной экспертизы.

Определение физических свойств

• природная влажность;

• плотность;

• плотность частиц грунта;

• коэффициент пористости;

• степень водонасыщения;

• гранулометрический состав;

• предел текучести;

• предел пластичности;

• показатель текучести;

• число пластичности.

Определение механических свойств грунтов

В зависимости от типа объекта выполняются:

• компрессионные испытания;

• испытания на одноплоскостной срез;

• трехосное сжатие;

• определение модуля деформации;

• определение сопротивления сдвигу;

• определение угла внутреннего трения;

• определение удельного сцепления;

• определение коэффициента фильтрации.

Дополнительные исследования

При наличии специфических грунтов могут выполняться:

• определение просадочности;

• испытания на набухание;

• исследование органического вещества;

• определение агрессивности грунтов;

• фильтрационные испытания;

• определение динамических свойств грунтов;

• определение реологических характеристик.

Каждое лабораторное исследование грунта проводится по утвержденной методике, а результаты оформляются в виде протокола, который включается в технический отчет по инженерно-геологическим изысканиям.

Все лабораторные исследования выполняются в соответствии с действующими нормативными документами Российской Федерации.

Основными являются:

Экспертиза обязательно проверяет, соответствуют ли применённые методы действующим редакциям нормативных документов. Использование устаревших стандартов или неверно выбранной методики может привести к признанию результатов недостоверными.

Одним из наиболее распространенных вопросов при подготовке инженерно-геологических изысканий является необходимый объем лабораторных исследований.

Следует понимать, что нормативные документы не устанавливают единое количество испытаний для всех объектов. Требуемый объем определяется особенностями конкретной строительной площадки. Для каждого инженерно-геологического элемента должен быть сформирован достаточный массив данных, позволяющий определить физические и механические характеристики грунта и выполнить статистическую обработку результатов. 

На количество испытаний влияют сразу несколько факторов.

Главная задача программы инженерно-геологических изысканий — обеспечить такой объем данных, чтобы можно было достоверно выполнить определение физико-механических свойств грунтов, рассчитать нормативные и расчетные характеристики основания и подтвердить безопасность проектных решений.

Один из самых распространенных вопросов при подготовке инженерно-геологических изысканий — сколько испытаний необходимо выполнить, чтобы результаты были признаны достоверными, а отчет успешно прошел государственную или негосударственную экспертизу.

Единого нормативного требования вроде «10 испытаний на объект» не существует. Объем лабораторных испытаний грунтов определяется не общим количеством проб, а достаточностью данных для каждого инженерно-геологического элемента (ИГЭ). Именно такой подход закреплен в действующих СП и ГОСТ.

Экспертиза оценивает, позволяют ли проведенные лабораторные исследования грунтов достоверно определить характеристики каждого слоя, участвующего в работе основания будущего сооружения.

Если хотя бы один ИГЭ изучен недостаточно, эксперт может признать результаты неполными и потребовать дополнительные исследования.

Иногда заказчики считают, что достаточно выполнить несколько лабораторных определений и распространить полученные результаты на весь участок.

С точки зрения действующих нормативных документов такой подход является ошибочным.

Согласно ГОСТ 20522-2012 расчетные характеристики грунтов определяются только после статистической обработки серии испытаний. Одно лабораторное определение отражает свойства конкретного образца, но не позволяет оценить изменчивость грунта даже в пределах одного инженерно-геологического элемента.

Именно поэтому лабораторные исследования пробы грунта всегда выполняются сериями.

Статистическая обработка позволяет определить:

• среднее значение характеристики;

• коэффициент вариации;

• доверительные интервалы;

• нормативные характеристики;

• расчетные характеристики.

Если выборка слишком мала, результаты считаются недостаточно достоверными для проектирования.

В ряде случаев программа инженерно-геологических изысканий должна быть расширена еще до передачи документации в экспертизу.

Наиболее часто увеличение количества испытаний требуется при:

• сложных инженерно-геологических условиях;

• наличии нескольких разновидностей грунтов;

• резком изменении литологического состава;

• строительстве объектов повышенного уровня ответственности;

• использовании свайных фундаментов;

• проектировании плитных фундаментов;

• строительстве линейных объектов большой протяженности;

• наличии просадочных, набухающих, органических или техногенных грунтов.

Экспертиза практически всегда требует увеличения объема исследований, если инженерно-геологическая модель построена по слишком малому количеству лабораторных данных.

Даже идеально выполненные исследования могут быть признаны недействительными, если их проводила лаборатория, не имеющая соответствующей аккредитации.Поэтому аккредитованная лаборатория для изысканий — обязательное условие подготовки инженерно-геологического отчета.

Эксперт проверяет не только наличие аттестата аккредитации, но и соответствие области аккредитации фактически выполненным исследованиям. Это означает, что лаборатория должна иметь право выполнять именно те методы испытаний, которые указаны в протоколах.

Например, если лаборатория имеет аккредитацию только на определение физических свойств грунтов, но выполняет испытания на трехосное сжатие или компрессионные исследования без соответствующей области аккредитации, результаты могут быть признаны недостоверными.

При анализе документов проверяются:

• наличие действующего аттестата аккредитации;

• актуальность регистрационных сведений;

• соответствие области аккредитации выполненным испытаниям;

• соответствие методов действующим нормативным документам;

• оформление протоколов.

Если выявляются нарушения, последствия могут быть различными.

Поэтому при выборе исполнителя рекомендуется заранее убедиться, что лаборатория для изысканий имеет действующую область аккредитации на весь перечень необходимых исследований.

Каждое испытание завершается оформлением официального документа — протокола лабораторных испытаний грунта. Именно этот документ служит основным доказательством того, что исследования были выполнены в соответствии с нормативными требованиями.

Как правило, протокол содержит:

• сведения об испытательной лаборатории;

• номер и дату документа;

• данные об объекте;

• сведения о заказчике;

• идентификацию образца;

• глубину отбора;

• инженерно-геологический элемент;

• применяемую методику;

• нормативный документ;

• оборудование;

• результаты испытаний;

• подписи ответственных специалистов.

Каждый протокол должен иметь однозначную связь с конкретной пробой грунта, инженерно-геологической скважиной и соответствующим инженерно-геологическим элементом. Если эксперт не может проследить эту связь, достоверность результатов ставится под сомнение.

Оценка лабораторной части инженерно-геологических изысканий выполняется комплексно: эксперт анализирует не отдельные документы, а всю цепочку формирования исходных данных.

Основной комплект включает:

• технический отчет по инженерно-геологическим изысканиям;

• программу инженерных изысканий;

• протоколы лабораторных испытаний;

• сведения об аккредитации лаборатории;

• журналы отбора проб;

• колонки инженерно-геологических скважин;

• инженерно-геологические разрезы;

• сводные таблицы физических и механических характеристик;

• результаты статистической обработки;

• расчеты проектировщиков.

Экспертиза проверяет, чтобы все документы были взаимосвязаны и не содержали противоречий. Например, если в колонке про скважины указан суглинок, а в лабораторном протоколе фигурирует супесь, возникает вопрос о корректности идентификации образца.

Аналогичная ситуация возникает, если значения плотности, влажности или прочности существенно отличаются между различными разделами отчета без соответствующего объяснения.

После проверки аккредитации эксперт анализирует применяемые методы исследований.

Оценивается соответствие:

• требованиям ГОСТ;

• требованиям СП;

• действующим редакциям нормативных документов;

• области аккредитации лаборатории.

Проверяется не только наличие ссылки на нормативный документ, но и корректность его применения. Например, если в лабораторных исследованиях испытания грунта использована методика, предназначенная для определения другого показателя, результаты могут быть признаны недостоверными независимо от качества выполненных работ.

Кроме того, экспертиза обращает внимание на актуальность нормативной базы. Использование отмененных или устаревших редакций стандартов нередко становится причиной замечаний даже при правильном выполнении самих испытаний.

После получения технического отчета эксперт не ограничивается проверкой отдельных документов. Основная задача — убедиться, что результаты инженерно-геологических изысканий позволяют принять обоснованные проектные решения и соответствуют требованиям действующих нормативных документов.

Проверка строится по принципу непрерывной цепочки:

отбор проб → лабораторные исследования → протоколы испытаний → статистическая обработка → расчетные характеристики → проектные решения.

Если на любом этапе выявляются несоответствия, экспертиза вправе выдать замечания или потребовать дополнительные исследования.

Шаг 1. Проверка аккредитации лаборатории

Первым делом анализируется, проводила ли исследования аккредитованная лаборатория для изысканий.

Проверяются:

• наличие действующего аттестата аккредитации;

• область аккредитации;

• регистрационные сведения лаборатории;

• соответствие заявленных методов фактически выполненным испытаниям.

Если лаборатория не имеет права выполнять отдельные виды исследований, соответствующие результаты могут быть исключены из рассмотрения.

Шаг 2. Проверка методик испытаний

На следующем этапе эксперт сопоставляет методы испытаний с действующими нормативными документами.

Оценивается:

• соответствие требованиям ГОСТ;

• соответствие требованиям СП;

• актуальность редакций нормативных документов;

• правильность выбора метода определения конкретного показателя.

Даже незначительные ошибки в выборе методики могут повлиять на достоверность результатов.

Шаг 3. Проверка достаточности объема исследований

Далее эксперт оценивает, достаточно ли выполнено лабораторных исследований для каждого инженерно-геологического элемента.

При проверке учитываются:

• количество ИГЭ;

• неоднородность грунтов;

• количество определений по каждому показателю;

• наличие всех необходимых характеристик;

• возможность проведения статистической обработки.

Если исследования выполнены только по части инженерно-геологических элементов либо количество определений недостаточно, отчет получает замечание.

Шаг 4. Проверка идентификации образцов

Следующий этап посвящен анализу происхождения каждого образца.

Эксперт проверяет:

• номер скважины;

• глубину отбора;

• соответствие маркировки;

• принадлежность образца конкретному ИГЭ;

• непрерывность цепочки от отбора до испытаний.

Любые нарушения идентификации существенно снижают доверие к результатам лабораторных исследований.

Шаг 5. Проверка результатов испытаний

После этого оцениваются сами результаты исследований.

Проверяется:

• корректность единиц измерения;

• отсутствие очевидных ошибок;

• соответствие диапазонов нормативным значениям;

• согласованность между различными испытаниями.

Например, невозможно получить очень высокую плотность при одновременно крайне высокой пористости без соответствующего объяснения. Подобные противоречия эксперт выявляет практически сразу.

Шаг 6. Проверка статистической обработки

Одной из наиболее важных частей проверки является анализ статистической обработки результатов.

Эксперт оценивает:

• количество определений;

• способ усреднения результатов;

• коэффициенты вариации;

• расчет нормативных характеристик;

• расчет проектных характеристик.

Без корректной статистической обработки невозможно достоверно определить расчетные параметры основания.

Шаг 7. Сопоставление лабораторных данных с проектом

На заключительном этапе эксперт проверяет, насколько результаты лабораторных исследований соответствуют решениям, принятым проектировщиками.

Сравниваются:

• инженерно-геологическая модель;

• расчеты фундаментов;

• нагрузки;

• глубина заложения;

• тип основания;

• принятые коэффициенты надежности.

Если расчет выполнен по одним характеристикам грунтов, а в лабораторных протоколах приведены другие значения, проект получает замечание.

При проверке лабораторной части инженерно-геологических изысканий эксперт оценивает не отдельные показатели, а их взаимную согласованность.

Основными критериями являются:

• правильность отбора проб;

• полнота исследований;

• достоверность определения характеристик;

• корректность статистической обработки;

• отсутствие противоречий между разделами отчета.

Особое внимание уделяется тому, насколько результаты определения физико-механических свойств грунтов соответствуют инженерно-геологическому строению площадки. Например, если в пределах одного инженерно-геологического элемента показатели резко отличаются без объективных причин, экспертиза может потребовать дополнительные пояснения или повторные исследования.

Несмотря на различие объектов строительства, большинство замечаний повторяется из проекта в проект. Во многих случаях устранить замечания можно только после выполнения дополнительных исследований.

Наиболее распространенные причины:

• лаборатория не имеет необходимой аккредитации;

• использованы методы, отсутствующие в области аккредитации;

• недостаточное количество лабораторных исследований;

• отсутствуют испытания отдельных ИГЭ;

• отсутствует статистическая обработка результатов;

• используются устаревшие нормативные документы;

• имеются противоречия между протоколами и отчетом;

• неверно определены расчетные характеристики;

• отсутствует связь между образцами и инженерно-геологическими скважинами;

• ошибки при оформлении протоколов испытаний.

Повторные испытания назначаются не при каждой ошибке. Если проблема касается оформления документов, достаточно подготовить пояснения или исправить отчет. Однако существуют ситуации, когда без новых исследований обойтись невозможно.

Повторные испытания обычно требуются, если:

• невозможно подтвердить происхождение образцов;

• отсутствуют необходимые испытания отдельных ИГЭ;

• результаты противоречат инженерно-геологическому строению участка;

• выборка слишком мала для статистической обработки;

• применялись методы вне области аккредитации;

• невозможно подтвердить расчетные характеристики основания;

• выявлены существенные противоречия между лабораторными и полевыми исследованиями.

В подобных случаях экспертиза требует провести новые лабораторные исследования грунтов, после чего скорректировать инженерно-геологический отчет.

Практика показывает, что большинство замечаний можно предотвратить еще на этапе выполнения инженерно-геологических изысканий.

Для этого рекомендуется соблюдать несколько правил.

• Проводить исследования только через аккредитованную лабораторию для изысканий.

• Выполнять полный комплекс исследований для каждого инженерно-геологического элемента.

• Обеспечивать достаточное количество лабораторных определений для статистической обработки.

• Использовать только действующие нормативные документы.

• Проверять оформление каждого протокола лабораторных испытаний грунта до передачи отчета заказчику.

• Сопоставлять результаты лабораторных и полевых исследований еще до подготовки итогового технического отчета.

Именно комплексный подход позволяет избежать повторных испытаний, сократить сроки прохождения экспертизы и повысить достоверность инженерно-геологических изысканий.