Контроль при строительстве и эксплуатации водопонижения

- соблюдение проектных размеров скважин;

- гранулометрический состав обсыпок фильтров водопонижающих скважин в соответствии с принятым в проекте производства работ;

- установку фильтровых колонн;

- гранулометрический состав и правильность укладки фильтров на откосах котлованов согласно проекту производства работ по водопонижению в неустойчивых (суффозионных) грунтах, а также при открытом водоотливе;

- состояние откосов и дна котлована, что должно проводиться путем ежедневного визуального осмотра, а также с учетом анализа гидрогеологических и геодезических наблюдений;

- состояние территории и сооружений, находящихся в зоне депрессионной воронки (при этом замеченные изменения должны отмечаться в дневнике). О нарушениях следует сообщать проектной организации, Заказчику и главному инженеру строительного подразделения.

5.51. Служба геотехнического контроля должна участвовать в приемке в эксплуатацию строительного водопонижения, а также при его ликвидации.

5.52. Методы геотехнического контроля за укладкой фильтров при строительстве систем водопонижения аналогичны методам сооружения обычных дренажей.

Геотехнический контроль за укладкой обратных фильтров должен вестись путем систематического наблюдения над производством работ, замеров толщины отсыпаемых слоев, определения гранулометрического состава фильтрового материала и сравнения последнего с принятым в проекте.

Приемку основания под укладку обратных фильтров следует производить согласно указаниям главы 4. При приемке особое внимание необходимо уделять гранулометрическому и химическому составу грунта основания, который будет находиться на контакте с первым слоем обратного фильтра.

Контроль качества фильтровых материалов необходимо производить дважды:

- предварительно на месте выгрузки из транспортных средств или на промежуточных складах;

- окончательно после их укладки в сооружение.

Предварительная проверка позволяет избежать укладки в дренажи фильтрового материала, не соответствующего требованиям проекта.

С целью правильной укладки фильтровых материалов и соблюдения проектных толщин слоев в процессе производства работ при плоских дренажах до их отсыпки следует устанавливать контрольные маяки, а при трубчатых дренажах - шаблоны, контур которых совпадает с границей слоя фильтров.

Подачу фильтровых материалов к месту укладки необходимо производить способами, исключающими их сегрегацию и перемешивание с материалами смежных слоев. Это достигается применением специальных бадей, лотков или других приспособлений. Мелкие фракции щебня или гравия в период укладки должны иметь влажность до 5,0%.

Движение автотранспорта или других механизмов по уложенному слою фильтра во избежание его продавливания строго запрещается.

По законченному дренажному устройству или его части служба геотехнического контроля должна выдать заключение о качестве с приложением графиков гранулометрических составов фильтровых материалов. На графиках должны быть нанесены фактические и проектные предельно допустимые значения каждой фракции фильтра.

Приемка готового дренажа производится комиссией в составе представителей Заказчика, проектной и строительной организаций и службы геотехнического контроля.

5.53. Служба геотехнического контроля должна проверять установку контрольно-измерительной аппаратуры (КИП), предусмотренную в проекте производства работ. В состав КИП входят: пьезометры для определения скорости понижения грунтовых вод и положения депрессионной кривой в период эксплуатации; реперы и марки для определения возможных деформаций территории и сооружений, находящихся в зоне влияния водопонижения, а также другое измерительное оборудование, необходимое для эксплуатации систем водопонижения (лотки для замера расходов воды, шаблоны для определения изменений контуров откосов).
6. ОТБОР ПРОБ ГРУНТА ПРИ ОПЕРАЦИОННОМ КОНТРОЛЕ КАЧЕСТВА ВОЗВЕДЕНИЯ СООРУЖЕНИЙ ИЗ ГРУНТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
6.1. Контроль качества уложенного в тело сооружения грунта производится путем определения:

- гранулометрического состава;

- плотности частиц грунта;

- влажности;

- максимальной молекулярной влагоемкости;

- плотности грунта;

- плотности сухого грунта;

- минимальной плотности грунта в предельно рыхлом сложении (для несвязных грунтов);

- максимальной плотности грунта в предельно плотном сложении (для несвязных грунтов);

- влажность на границе текучести - для связных грунтов;

- влажность на границе раскатывания - для связных грунтов;

- показателей морфологических особенностей песков;

- коэффициента фильтрации;

- угла внутреннего трения;

- удельного сцепления;

- компрессионных свойств.

Кроме того, в случае особых требований определяются:

- содержание водорастворимых соединений;

- размокание, набухание, усадка;

- содержание органических примесей;

- петрография, минералогический состав и форма зерен;

- химический состав;

- коэффициент бокового давления;

- предел прочности на сжатие (для гравийно-галечного грунта).

На основании полученных характеристик вычисляются по формулам механики грунтов следующие величины: пористость, коэффициент пористости, плотность грунта во взвешенном состоянии, коэффициент относительной плотности, число пластичности, показатель текучести, коэффициент сжимаемости (для заданных пределов изменения вертикальной нагрузки) и др.

Примечание. Характеристики, определяемые для конкретного объекта, задаются требованиями проекта и Технических условий в соответствии с классом капитальности и назначением сооружения.

- точностью применяемого метода определения контролируемой характеристики качества укладки грунта;

- размерами зон контроля (с переходом на более высокий ярус намыва детальность контроля должна увеличиваться);

- однородностью укладываемого грунта (чем больше неоднородность, тем больше детальность контроля);

- минимальным количеством определений, необходимым для статистической обработки данных контроля укладки грунтов при составлении суточных рапортов контроля.

6.3. В каждом конкретном случае, в зависимости от конструкции плотины и способа ее возведения, должна быть составлена инструкция по отбору проб.

Вместо отбора проб могут также применяться полевые методы определения характеристик, например, зондирование и геофизические методы (глава 8).

Часть проб наиболее эффективно отбирать в пределах зон, оконтуренных полевыми экспресс-методами, в которых выявлены участки, где характеристики грунтов ниже проектных.

Рекомендуемое соотношение метода режущего цилиндра и экспресс-метода от 1:2 до 1:10 в зависимости от применяемого экспресс-метода (уровня его разработанности, точности тарирования, однородности грунтовых условий, а также результатов контрольных проверок, например, при проведении опытного намыва).

6.5. Контроль за укладкой грунта в экраны и ядра сооружений следует производить в соответствии с п.6.4. При этом контрольные пробы следует отбирать в количестве, соответствующем наименьшему значению объемов, указанных в табл. 17.

6.6. Отбор проб грунта песчаных или глинистых элементов профиля плотины должен производиться из каждого слоя высотой 1 м путем проходки мелких шурфов. Пробы следует отбирать с одной стенки шурфа, первую на глубине 5 см от устья шурфа, а последнюю (нижнюю) на 5 см выше контакта исследуемого слоя с нижележащим. Из каждого шурфа следует отбирать не менее трех проб. Для оценки качества сопряжения смежных слоев пробы грунта должны отбираться также на контакте.

6.7. Помимо послойного отбора контрольных проб для оценки плотности и влажности грунта насыпи в целях получения более полных физико-механических характеристик материала, уложенного в ядро плотины, следует производить проходку глубоких шурфов или бурение скважин с отбором монолитов грунта.

6.8. Глубокие шурфы следует проходить на глубину 3-4 м из расчета один шурф на 30-40 тыс. м³ уложенного грунта; пробы отбирать через 25 см по всей высоте шурфа и из всех встречаемых линз и прослоек; монолиты отбирать из стенок каждого шурфа с глубин 2, 3, 4 м.

6.9. При контрольных наблюдениях за укладкой материала в фильтры должны проверяться толщина отсыпаемых слоев, плотность и гранулометрический состав используемого материала, а также соответствие этих данных требованиям проекта.

Для определения гранулометрического состава уложенных слоев фильтра контрольные пробы следует отбирать в зависимости от качества материала и объема работ из расчета одна проба на каждые 25-50 м³ уложенного фильтра.

6.10. Контроль качества работ по возведению каменной насыпи с послойной укаткой должен производиться для каждого уложенного слоя наброски. Пробы для определения плотности, влажности, гранулометрического состава и загрязненности грунта насыпи следует отбирать из шурфа из расчета одна проба на 25 тыс. м³ наброски. Гранулометрический состав можно определить линейным способом.

6.11. Определение угла внутреннего трения каменного материала, уложенного в насыпь, должно производиться на специальной установке из расчета одно определение на каждые 50 тыс. м³ наброски.

6.12. Определение прочности каменного материала, укладываемого в насыпь, должно производиться по стандартной методике ГОСТ 21153.2-84 (одно определение на 100 тыс. м³).
Отбор проб грунта из сооружений, возводимых способом отсыпки грунта в воду
6.13. При возведении сооружения или его элементов способом отсыпки грунта в воду основным критерием качества отсыпки грунта является плотность сухого грунта.

Визуально качество отсыпки грунта определяется устойчивостью вертикальных стенок шурфа и монолитностью структуры грунта по всей глубине шурфа.

Глубина шурфа должна быть равной высоте исследуемого слоя. Пробы грунта должны отбираться через 50 см по глубине шурфа, но не менее трех проб по высоте уложенного слоя.

При высоте исследуемого слоя более 4 м рекомендуется бурение с отбором проб по высоте пробоотборниками через 0,51 м. Пробы грунта должны отбираться также на контакте двух смежных слоев.

6.14. В первом слое возводимого сооружения, основание которого расположено ниже уровня грунтовых вод, а также в понурах и экранах, возведенных в один слой, глубина проходки скважин, и в особенности шурфов, не должна превышать 0,8 высоты исследуемого слоя.

6.15. При определении физических характеристик уложенного грунта на каждые 500 м² площади карты должна приходиться одна скважина (шурф). Общее количество скважин (шурфов) должно быть не менее двух на карту, независимо от ее площади.

6.16. Степень влажности определяется по пробам свежеотсыпанного грунта. Пробы должны отбираться с глубины, равной толщине отсыпаемого слоя.
Система контрольных наблюдений и отбор проб грунта при возведении намывных сооружений
6.17. Наблюдения на карте намыва, отбор проб грунта для определения физико-механических характеристик намытого грунта, измерение отметок поверхности намыва, зарисовка границ отстойного пруда, наблюдение за состоянием сооружения и прочие операции контроля ведутся с привязкой к определенной координатной основе, представленной сеткой из поперечников и створов.

6.18. Поперечники разбиваются нормально к оси сооружения. На поперечниках в пределах намывного тела выставляются рейки по принятой сетке. Они образуют створы, параллельные оси плотины или дамбы (рис. 4). Расстояния между створами зависит от факторов, изложенных в п.6.2, и устанавливаются для сооружений I и II классов капитальности после проведения опытного намыва.

2. При намыве территорий целесообразно назначать координатную основу для отбора проб по сетке 50х50 м, если нет других указаний в проекте.

3. Поперечники, служащие для разбивки сооружения, закрепляются опорными знаками, вынесенными за проектный контур сооружения.
6.19. По мере роста высоты намытых отложений грунта рейки, установленные в пределах намытого тела, наращиваются. На рейках делается разбивка делений через 10 см и наносятся высотные отметки.

6.20. Периодически для контроля (например, два раза в месяц) проводится нивелировка намытой поверхности тела плотины, сопровождающаяся проверкой мест установки реек и их высотного положения.

6.21. Для измерения уровня воды в отстойном прудке должны быть установлены на водосбросных колодцах мерные peйки с делениями через 5-10 см. С помощью этих реек определяется напор над порогом колодца (над верхом шандор) для вычисления расхода осветленной воды.

6.22. Контроль качества намытого грунта включает определение физико-механических характеристик грунта. Показатели, подлежащие определению, для каждого конкретного объекта задаются проектом и Техническими условиями в соответствии с классом и назначением сооружения.

При операционном геотехническом контроле должны определяться:

- для обломочных песчаных и крупнообломочных грунтов: гранулометрический состав; влажность; плотность грунта; плотность сухого грунта; коэффициент фильтрации на образцах с ненарушенной структурой;

- для глинистых грунтов: гранулометрический состав; плотность грунта; влажность; плотность сухого грунта; влажность на пределе текучести; влажность на пределе раскатывания; коэффициент фильтрации на образцах с ненарушенной структурой.

6.23. Формирование свойств намывных грунтов весьма специфично и подход к геотехконтролю также должен:

- учитывать стадии уплотнения и упрочнения намывных грунтов во времени;

- учитывать закономерности изменения плотности-влажности грунтов в процессе их водоотдачи.

При этом важно регламентировать время проведения как операционного так и режимного контроля, а также сопоставлять контролируемые показатели с критерием завершенности указанных стадий [113].

6.24. Пробы операционного контроля на гранулометрический состав грунта и плотность сухого грунта согласно СНиП 3.02.01-87 отбираются при намыве сооружений на поперечниках согласно п.6.18 и указаниям Технических условий или ППР. На карте намыва должно быть не менее двух поперечников. Места отбора проб на поперечнике устанавливаются в характерных точках профиля через 10-50 м общим числом не менее трех. По высоте пробы отбираются не реже чем через 1-1,5 м. Для сооружений III класса капитальности одна проба должна приходиться в среднем на объем намытого грунта от 2000 до 5000 м³.

Примечание. Детальность контроля должна быть такой, чтобы обеспечить надежность и требуемую точность оценки контролируемых характеристик в пределах карты намыва по каждому слою (особенно это касается оценки плотности). Для того, чтобы обеспечить точность среднего значения плотности сухого намытого песка ±0,02 г/см³ надо иметь не менее 15 определений плотности (без учета той части отобранных проб, которые приходится неизбежно выбраковывать из-за выявленной уже в лаборатории повышенной влажности или наличия окатышей, древесных остатков, крупных включений). В особых случаях количество проб может быть увеличено в соответствии с требованиями проекта и технических условий, но, во всяком случае, не рекомендуется отбирать более одной пробы на 1000 м³ намытого грунта.
6.25. Пробы для определения остальных характеристик намытого грунта при операционном контроле и для анализов по расширенной программе отбираются в том количестве и в тех местах сооружения, которые определены в специализированном задании проектной организации. Эти исследования проводятся, как правило, центральной геотехнической лабораторией или привлеченными специализированными организациями, в том числе научными.

6.26. Пробы грунта, намытого выше уровня воды, отбираются около реек, фиксирующих створы на контрольных поперечниках, в пределах окружности радиусом до 2 м. Перед отбором проб выполняется зачистка поверхности на глубину 5-15 см или счищается нарушенный слой грунта. В месте отбора пробы фиксируется отметка намыва.

6.27. При операционном контроле качества грунта, намытого выше уровня воды, отбор проб для определения плотности в естественном состоянии, плотности сухого грунта и коэффициента фильтрации производится для грунта с ненарушенной структурой. Для определения гранулометрического состава и других физико-механических характеристик используется грунт с ненарушенной структурой, обычно из той же пробы, но после определения плотности. Когда влажность намытого грунта велика и измерение плотности не выполнить, грунт для определения гранулометрического состава отбирается отдельно. Грунт с нарушенной структурой отбирается лопаткой или совком и укладывается в пронумерованные мешочки.

6.28. В пределах подводной части намыва, например, из ядерной зоны, пробы отбираются с поверхностного слоя дна на соответствующем пересечении поперечника и створа после отвода воды с карты намыва. Для отбора проб используются пробоотборники в виде черпака с длинной рукоятью.

6.29. Для определения плотности грунта с ненарушенной структурой и плотности сухого песчаного, пылеватого и глинистого грунтов производится отбор проб методом режущего цилиндра, а гравийного или галечникового грунта - способом "лунки".

Одновременно с определением плотности влажного грунта устанавливается его влажность. В гравийном или галечниковом грунте пробы на влажность отбираются из песчаного и другого мелкого материала, заполняющего поры между крупными зернами (более 3-5 мм).

Примечания. 1. Во избежание искажения действительной величины плотности сухого грунта не рекомендуется производить отбор проб режущим цилиндром при влажности несвязного грунта более 15-20%.

2. Разрешается определять плотность сухого несвязного грунта путем высушивания до воздушно-сухого состояния и взвешивания всей пробы, отобранной режущим цилиндром или извлеченной из лунки, т.е. без попутного определения его влажности.

3. Для определения плотности и влажности грунта при оперативном контроле можно пользоваться способами экспрессного контроля с применением радиоактивных датчиков (гамма-гаммакаротаж и др.), которые позволяют не прибегать к сравнительно громоздкой плотно-массовой методике, не дающей непосредственного результата во время отбора проб. Однако в связи с тем, что новые экспресс-методы не прошли еще достаточной производственной проверки, при пользовании ими необходимо периодически отбирать контрольные пробы режущим цилиндром или способом "лунки". Периодичность этих контрольных определений устанавливается местной инструкцией по контролю.

4. Применяемые приборы для экспресс-методов, в том числе рекомендуемые в РД 3415.009-89, должны периодически тарироваться.

При определении гранулометрического состава ситовым способом и грохочением масса проб назначается следующей:

При определении плотности грунта способом лунки объем проб принимается по табл. 18.

6.31. Пробы операционного контроля для определения коэффициента фильтрации грунта отбираются на контрольных поперечниках согласно п.6.18 через 3-4 м по высоте. Среднее значение по каждому контролируемому поперечнику (или выделенной на поперечнике конструктивной части сооружения) должно быть равно или не выше установленного в проекте контрольного значения. Другие физико-механические характеристики грунта определяются в соответствии с указаниями в проекте и (или) Технических условиях. Средние значения этих характеристик должны соответствовать принятым в проекте или Технических условиях.

6.32. Коэффициент фильтрации намытого песчаного и пылеватого грунта в ненарушенном сложении определяется модернизированной трубкой Каменского. Этот прибор наиболее удобен для проведения анализов в полевых условиях. Разрешается применение усовершенствованных вариантов трубки СПЕЦГЕО - прибора КФЗ и фильтрационных трубок КФ-00М, КФ-01 и КФ-00.

Коэффициент фильтрации в гравийном и галечниковом грунтах при операционном контроле определяется наливом по методу Болдырева и Нестерова. Для исследования в лабораторных условиях коэффициента фильтрации связных грунтов и грунтов нарушенной структуры с заданной плотностью при восходящем и нисходящем потоках воды (с переменным градиентом напора) служит прибор ПВ конструкции Знаменского-Хаустова (по номенклатуре завода-изготовителя - фильтрационный прибор Ф-1М).

6.33. Характерной особенностью намытых грунтов является слоистая текстура, определяющая анизотропную (различную по направлениям) водопроницаемость таких грунтов, т.е. различие коэффициентов фильтрации в продольном и перпендикулярном направлениях относительно напластования. Поэтому для характеристики фильтрационной способности намытого грунта рекомендуется определить коэффициент фильтрации в ненарушенном состоянии грунта в обоих указанных направлениях относительно напластования, обычно при вертикальном и горизонтальном отборе проб фильтрационной трубкой. При этом осредненный коэффициент фильтрации вычисляется по формуле:

, (13)

где K_s - коэффициент фильтрации в продольном направлении, т.е. вдоль слоев намыва; K_n - коэффициент фильтрации в направлении, перпендикулярном слоям намыва.

Примечание. Определение коэффициентов фильтрации с учетом анизотропии грунта рекомендуется выполнять в случае, когда коэффициент A = (K_s / K_n) > 1,5  2,0, либо ограничиваться определением коэффициента фильтрации намытого грунта в вертикальном направлении.
6.34. При намыве неоднородных плотин с суглинистым ядром рекомендуется производить зондировку отложений грунта ядерной зоны с помощью сдвигомера-крыльчатки на штангах типа СК-8 конструкции Л.С. Амаряна с целью определения границы перехода отложений из текучего состояния в пластичное. Эта граница устанавливается в процессе зондирования с плота при появлении сопротивления сдвигу при повороте прибора, опускаемого в отложения ядерной зоны. Упрощенно определение местоположения границы перехода отложения грунта ядерной зоны из текучего состояния в пластичное выполняется с помощью стального шара диаметром 150 мм (масса около 15 кг), опускаемого с плота на гибком тросике. Глубина устойчивого "зависания" такого шара в отложениях приблизительно равна толщине слоя грунта, находящегося в текучем состоянии.

6.35. При намыве неоднородных плотин в грунт ядерной зоны в случаях, предусмотренных требованиями проекта и технических условий, должна закладываться специальная аппаратура для измерения вертикального, горизонтального и порового давлений. Эти измерения проводятся по специальной программе совместно с научно-исследовательскими организациями.

6.36. Для определения угла внутреннего трения и удельной силы сцепления намытого грунта в лабораториях, не входящих в комплекс геотехнической службы, по заданию последних при операционном контроле отбираются образцы грунта с нарушенной и ненарушенной структурой. Отбор проб с ненарушенной структурой целесообразно производить непосредственно в разрезные кольца сдвиговых приборов¹. При отборе проб следует руководствоваться ГОСТ 12071-84 "Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов".

_____________

6.38. Одновременно с отбором проб при операционном контроле в случае особых требований проекта производится зарисовка в журнале характерных особенностей намытого грунта на карте намыва (на участке, где происходил намыв) с указанием отметок поверхности. Например, фиксируется граница гравийных отложений при намыве гравийных грунтов, отдельные пылевато-глинистые прослойки и их толщина в пределах боковой зоны и т.п. При намыве неоднородных плотин с ядром должно отмечаться фактическое местоположение уреза отстойного прудка и ядра, а также проектная граница прудка и ядра.

Примечание. Если толщина пылевато-глинистых прослоек окажется более 5-10 мм, и они распространяются на откосе намыва в пределах боковой зоны, занимая площадь большую, чем это допускается техническими условиями, геотехническая служба должна потребовать от организации, производящей работы, прекращения намыва и уборки этих прослоек перед возобновлением работ или сдвижки их в центральную зону.
6.39. При наличии в карьере линз глинистого грунта одновременно с грунтом, соответствующим проекту, на карту намыва поступают отдельные окатанные комки глины, которые могут образовать сплошное скопление "окатышей". Эти включения должны быть зафиксированы при текущем контроле. Окатыши разрешается оставлять в намытом теле при условии, если занимаемая ими площадь не превышает разрешаемую по Техническим условиям.