Один тест, проведенный экспертом стоит тысячи непрофесиональных попыток
Вернер фон Браун, американский конструктор, который вместе со своими коллегами запустил в космос первый американский спутник, однажды сказал: «Одно качественно проведенное испытание стоит тысячи экспертных мнений».
Вопрос лишь в том, смогут ли профессионалы в нашей сфере, которые стоят обеими ногами на земле (каламбур уместен!), извлечь урок из испытаний, проведенных в рамках программы космических исследований. Сможем ли мы, перефразируя фон Брауна, сказать, что один тест, проведенный экспертом, стоит тысячи непрофессиональных попыток? По нашему мнению, да. И для этого утверждения есть несколько оснований.
Ракета Сатурн V длиной 111 метров, запущенная в рамках «Программы «Апполлон», в диаметре была примерно 10 метров (33 фута), весила 3 100 тонн. Сваи, которые тестирует команда GRL, весят более 1000 тонн и в длину достигают 490 метров (1600 футов). Длину свай можно сравнить с высотой небоскреба Эмпайр-стейт-билдинг. Некоторые буровые сваи в диаметре достигают 3,5 метров (12 футов), в высоту – 60 метров (200 футов), а по весу – 1650 тонн. И хотя размеры свай и ракеты примерно одного порядка, существует одно существенное отличие: Сатурн V использовалась только 1 раз, а фундаменты должны сохранять свои свойства десятилетиями и даже больше.
Как и первые космические полеты в конце 1950-х гг., фундаменты глубокого заложения еще не изучены досконально. В этих условиях проведение испытаний просто необходимо. Грунтовые условия на новых строительных площадках ставят перед подрядчиками новые сложные задачи, предсказать которые оказалось труднее, чем характеристики околоземного космического пространства! В экстремальных условиях, при погружении свай в просадочные или твердые грунты, такая работа действительно похожа на проектирование ракеты. Итак, можно ли работников нашей отрасли сравнить с ракетостроителями? Конечно! И, как и ученым, благодаря которым полет на луну все-таки состоялся, нам требуются качественные испытания – именно качественные – это ключевое слово в цитате фон Брауна.
В современных проектных и строительных нормах учитывается необходимость в качественных испытаниях, а в виде вознаграждения мы получаем сооружения с более высокой расчетной нагрузкой и, как следствие, построенные с меньшими затратами при возведении фундамента глубокого заложения. Однако, к сожалению, мы знаем множество примеров плохо выполненных испытаний, проведенных с помощью недостаточно точного оборудования, недостоверными методами и неквалифицированным персоналом. Что еще хуже, ходят слухи, что некоторые испытатели сообщают желаемые сведения независимо от результатов достоверных испытаний и качественного анализа. Условия работы на строительной площадке иногда бывают настолько сложными, что результаты проведенных испытаний приводят в замешательство, т.к. данные существенно различаются. В результате некоторые испытатели решают действовать по принципу: «Меньше знаешь – крепче спишь», не пытаясь ни в чем разобраться и свести все полученные данные.
В каждом методе, применяемом при проведении испытаний, существуют специфические ограничения, некоторые из них очевидны, другие – нет. Далее приведены несколько примеров, когда качественные испытания, которые стоят затраченных на их проведение средств, требуют также определенных усилий со стороны квалифицированного инженера:
- Необходима тщательная подготовка перед проведением статических испытаний, т.е. реакционная система должна быть построена таким образом, чтобы выдержать как испытательную, так и критическую нагрузку. Она также не должна оказывать никакого влияния на грунтовые условия непосредственно вокруг сваи, иначе полученные данные будут неполными или неверными.
- При проведении динамических испытаний как забивных, так и буронабивных свай, необходимо обеспечить достаточную энергию удара, чтобы полученное в результате значение сопротивления соответствовало требуемому параметру. Хотя существует определенный соблазн купить дешевый молот, энергия удара которого будет ниже, результаты проведенных с его помощью испытаний не оправдают надежд. При этом если в начале испытания молот забивает сваи с достаточным залогом, а затем при повторных ударах (которые обычно наносятся спустя определенное количество времени – от нескольких часов до нескольких дней) наступает отказ, то в этом случае следует провести ряд тестов при нанесении завершающих и повторных ударов по свае. Опытный специалист сможет применить несколько тестов, чтобы экспертным путем вычислить несущую способность сваи.
- Так как сопротивление грунта несколько увеличивается через некоторое время после погружения сваи, результаты статических и динамических испытаний, проведенных через незначительный промежуток времени после окончания работ, обычно свидетельствуют о небольшой несущей способности (а в условиях релаксации грунтов – о большей несущей способности, чем она будет в действительности). Опытный инженер с хорошим знанием свойств грунтов при достаточно небольших затратах времени сможет провести необходимые тесты, с помощью которых можно определить долгосрочную несущую способность свай.
- Способность определить те сложные условия, из-за которых при проведении статических и динамических испытаний свай результаты тестов могут быть нетипичными, поможет сделать верные выводы. Например, при проведении испытаний на мелких пылеватых грунтах или жирной глине, когда погружаются сваи открытого профиля с грунтовой пробкой, чтобы получить достоверные данные, тесты нужно выполнять с особой осторожностью.
- Противоречивые данные при проведении динамических испытаний могут вызвать трудности при оценке прочности сваи. Эксперт сможет оценить адекватность результатов, а также сделать выводы о том, сможет ли потенциально поврежденная свая обеспечить необходимую несущую способность.
- Оценка передаваемой свае энергии может оказаться неточной. Все зависит от свойств сваи и поведения наголовника. Объяснить полученные данные поможет опыт эксперта и тщательный анализ на основе волновых уравнений.
- Метод межскважинного акустического каротажа достаточно эффективен, однако его полезность существенно снижается, если инженер, проводящий испытания, не сможет вовремя обнаружить повреждения смотровой трубы. Также необходимо отслеживать, чтобы получаемый сигнал не рассеивался под воздействием воды, а показывал реальную прочность бетона.
- Эхо-тест с применением звуковых импульсов находил применение в ряде стран и показывал прекрасные результаты на протяжении многих лет. Однако из-за определенных ограничений, связанных с условиями проведения данного анализа, такие испытания должен осуществлять опытный инженер, который сможет оценить всю имеющуюся информацию о проекте и на ее основе объяснить все ограничения и возможные способы смягчения влияния негативных факторов на полученные результаты.
Итак, как же стать таким экспертом, который сможет качественно провести все необходимые испытания и сделать правильные выводы? Конечно, специализированные знания можно получить благодаря различным обучающим программам (как в учебном заведении, так и в процессе производственной практики и профессионального обучения). Компании PDI и GRL проводят вебинары, семинары и тренинги, организуют неформальные беседы на специализированные темы, а также предлагают другие возможности для обучения. Для специалистов, проводящих испытания с помощью осциллографического анализатора забивки свай, был разработан тест (www.PDAproficiencytest.com), с помощью которого они смогут оценить свои знания и профессионализм. При успешном выполнении программы, участникам выдается сертификат.
Надо признать, один качественно проведенный тест действительно может стоить тысячи экспертных мнений. Но неправильно выполненный тест повлечет за собой тысячи неверных решений, и в результате без того плохая ситуация может стать еще хуже. Как организация, занимающаяся испытаниями в области фундаментостроения, мы просто обязаны проводить качественные тесты и выражать экспертное мнение относительно тех или иных проблем. И именно к этой цели мы стремимся в Новом Году.
Переведено с английского оригинала, опубликованного в Информационном бюллетене PDI-GRL №74 — январь, 2014,
с разрешения компании Pile Dynamics, Inc.
