Вопросы и ответы по экспертизе отчетов

Тяжела работа геолога: глубокие снега, непролазные болота, тучи мошкары, холод, жара, изнуряющий физический труд, лишения… Но вот всё позади. Материалы обработаны, многотомный отчет переплетен. Геолог с облегчением откидывается на спинку стула, он почти счастлив. Наивный человек! Впереди его ждет прохождение экспертизы отчета.

Автору часто приходится отвечать на обращения геологов с просьбами посоветовать, как «отбиться» от тех или иных замечаний экспертизы. Конечно, не все их следует отвергать. Иногда проще что-то доделать, затратить лишние время и силы на внесение исправлений, нежели вступить в длительные дискуссии. Но с такими простыми вопросами геологи обычно и не обращаются: они знают, что «плетью обуха не перешибешь» и что последнее слово всегда останется за экспертом, в распоряжении которого имеется неотразимый аргумент: «не соответствует нормативным требованиям». Единственное, что трудно встретить в его доводах, - так это оценку влияния обнаруженных недостатков на снижение качества строительства или не его удорожание. А ведь только это и имеет значение.

Приведем в качестве примеров конкретные вопросы по поводу замечаний экспертизы и ответы на них автора, который надеется, что это поможет некоторым изыскателям.

Вопросы и ответы

Вопрос 1. Экспертиза дважды «завернула» мой отчет на том основании, что для определения показателей прочностных и деформационных свойств я воспользовался таблицей 1 приложения 1 СНиП 2.02.01-83*  «Основания зданий и сооружений». В первом случае исследуемые мной глинистые грунты имели коэффициент водонасыщения 0,79, а во втором – коэффициент пористости песков составлял 0,44, и эти значения выходили за пределы диапазона свойств, рассматриваемого в таблицах приложения 1. Права ли экспертиза?

Ответ. Нет, не права. В текстовой части п.4 приложения 1 к СНиП 2.02.01-83* [7] сказано: «Допускается в запас надежности принимать характеристики C_n, Ф_n и Е по соответствующим нижним пределам е, I_L и S_r  и  табл. 1-3, если грунты имеют значения е, I_L и S_r и  меньше этих нижних предельных значений». Так и нужно ответить эксперту буквоеду.

Можно было бы ответить и шире, хотя и не столь формально. Дело в том, что указанные таблицы 1-3 были составлены десятки лет тому назад для всего Советского Союза. Точность их чрезвычайно низка, особенно для глинистых грунтов. Одним из «входов» в таблицы  2 и 3 служит коэффициент пористости е, который очень плохо коррелирует с показателями прочностных и деформационных свойств глинистых грунтов. Из разговора с одним из авторов таблиц 2 и 3 выяснилось, что коэффициент корреляции между е с одной стороны и C_n, Ф_n и Е с другой, как правило не достигал 0,2-0,3. Зная это, грамотный эксперт никогда не сделал бы замечания по поводу отклонения е и  на 0,01 от величин, указанных в таблицах 1-3, поскольку это отклонение «тонет» в неточностях самих таблиц.

Вопрос 2. Экспертиза сделала замечание по поводу выполненных мною лабораторных испытаний на срез. Оно сводилось к тому, что испытания проводились при природной влажности грунта, хотя возможно повышение уровня грунтовых вод на площадке изысканий и, следовательно, испытывать грунт нужно было при его полном водонасыщении. Возражение, что испытываемые грунты имели коэффициент водонасыщения 0,91, то есть были и так практически насыщенными водой, не убедило эксперта.

Ответ. Ответить на этот вопрос можно двояко – формально и по существу. Формальный ответ: требование испытывать непросадочные грунты на срез с обязательным замачиванием отсутствует в нормативных документах. Ответ по существу: грунт с коэффициентом водонасыщения S_r, равным 0,91, практически невозможно довести до полного водонасыщения (S_r =1,00) в обычных условиях производственной лаборатории. Приведем цитату из капитального труда [4], в пункте 27,2 которого указано: «Наибольшее заполнение пор достигается при вакуумировании (курсив автора) и принудительном насыщении (98-100%). Меньшее заполнение пор происходит при свободном насыщении в течение 45 сут. (85-95%) и кипячении (90-95%). При свободном насыщении в течении 5 сут. степень заполнения пор относительно низкая (35-60%)». Так что требование экспертизы об испытании при полном водонасыщении, во-первых, неправомочно, во-вторых, практически неосуществимо, а в-третьих, не диктуется никакой производственной необходимостью.

Вопрос 3. На площадке изысканий основанием фундамента шириной 3 м. служат тугопластичные покровные суглинки. На глубине 5,0 м. под подошвой фундамента залегает слой насыщенного водой гравелистого песка. Отобрать из него монолит практически невозможно. Результаты статического зондирования (даже если бы удалось пройти зондированием гравелистые пески) невозможно расшифровать: таблицы приложения И части 1 СП 11-105-97 не распространяются эту разновидность грунта. Экспертиза не принимает отчет и требует привести в нем значения  и Е слоя гравелистых песков. Что бы вы мне посоветовали?

Ответ. Вопрос этот чрезвычайно важный. В расширенном виде его можно сформулировать следующим образом: нужно ли всегда указывать в отчете проектировщику значения c_n, ф_n и Е для всех видов грунта, расположенного в сжимаемой зоне под фундаментом? В общем виде ответ такой: нет, не во всех случаях. Конкретно для гравелистого песка определять c_n, ф_n и Е вообще не нужно.

Согласно п. 2.56 СНиП 2.02.01-83* [7] для большой группы грунтов (в том числе для гравелистого песка), залегающих в основаниях сооружений различного вида, расчет деформаций оснований допускается не выполнять, то есть не определять величину Е. Это же касается и показателей прочности. Известно, что определение расчетного сопротивления производится для грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента (п. 5.5.11 СП 50-101-2004 [7]). Прочность нижележащих слоев в пределах сжимаемой толщи требуется определять лишь в тех случаях, когда она ниже, чем у вышележащих (п. 2.48 [7]). Поскольку гравелистый песок заведомо прочнее тугопластичного суглинка, определять его прочностные свойства не нужно, а следует ограничиться их определением лишь для слоя покровного суглинка мощностью 1,5 м, примыкающего к фундаменту.

Полезно рассмотреть этот вопрос и в более общем виде. Что было бы, если бы на глубине 5,0 м залегал мягкопластичный суглинок? Необходимо учитывать, что с глубиной растет вертикальное напряжение от собственного веса грунта, но при этом значительно интенсивней затухает дополнительное вертикальное напряжение от нагрузки на фундамент. В приведенном в рассматриваемом вопросе случае при ширине фундамента 3,0 м суммарное напряжение на глубине 5,0 м снижается в 1,7 раза по отношению к напряжению под фундаментом. Дополнительное давление от последнего снижается при этом в 6 раз (п. 2 приложения 2 [7]). К тому же это дополнительное напряжение распределяется по площади некоего условного фундамента, ширина которого в приведенном случае (на глубине 5 м) составляет 7,4 м, то есть увеличивается по отношению к ширине реального фундамента в 2,4 раза. В итоге на более слабый грунт воздействуют очень малые напряжения, которые в большинстве случаев не превышают его расчетного сопротивления. Чтобы представлять угрозу для устойчивости фундамента, прочностные свойства прослойки более слабого грунта должны быть на порядок ниже, чем у грунта, примыкающего к фундаменту.

В большинстве случаев результаты детального опробования и последующих лабораторных определений прочностных свойств грунтов всех инженерно-геологических элементов в пределах сжимаемой толщи не нужны проектировщику. Для выявления прослойки чрезвычайно слабого грунта в пределах сжимаемой толщи основания фундамента достаточно выполнить контрольное зондирование.

Вопрос 4. Мой отчет не получил положительного заключения экспертизы на том основании, что в двух инженерно-геологических элементах из девяти характеристики состава и состояния были определены по восьми образцам, а не по девяти в соответствии с п. 7.16 части 1 СП 11-105-97. Насколько категорично это требование?

Ответ. Действительно, в п. 7.16 части 1 СП 11-105-97 [8] сказано, что «следует обеспечивать по каждому выделенному элементу получение частных значений не менее 10 характеристик состава и состояния». Однако на абзац выше в этом же пункте указано, что «количество образцов грунтов следует устанавливать соответствующими расчетами в программе изысканий  для каждого характерного слоя (инженерно-геологического элемента) в зависимости от требуемого показателя точности определения их свойств, степени неоднородности грунтов». И только при отсутствии требуемых для расчета данных вступает в силу норма о 6 и 10 образцах.

В приложении 3 к ГОСТ 20522-75 [2] был приведен график, который позволял определить необходимое количество образцов в зависимости от изменчивости грунта и требуемого показателя точности оценки среднего значения какой-либо характеристики. Но в 1996 году данный стандарт был преобразован в ГОСТ 20522-96 [3] и из него был изъят этот график, однако лежащая в основе последнего формула (формула 6 в п. 5.4 [3]) сохранилась. Представим её в преобразованном виде:

 (1)

Где n – количество частных определений в выборке; t_a - так называемый коэффициент Стьюдента, определяемый по таблицам в зависимости от доверительной вероятности α и количества определений n; V - коэффициент вариации; p - показатель точности оценки среднего значения характеристики.

На основе этой зависимости в работе автора [10] было показано, что минимально необходимое количество в  6 (или 10) проб было взято «на глазок» исходя из предположения, что благодаря такому числу определений гарантированно не будет грубых ошибок. В общем виде, если определений меньше 3, то ошибка полученной нормативной величины может быть весьма существенной. В пределах 4-9 определений она плавно снижается, а дальнейшее увеличение количества опробований на неё мало влияет.

Но все это правильно лишь при общей постановке вопроса. В формуле (1) присутствует коэффициент изменчивости, который может варьировать очень существенно. В однородных грунтах может быть достаточно и 3 определений, а в неоднородных, да еще при дорогих фундаментах, отбор только 6 (или 10) монолитов приведет к значительной ошибке нормативной характеристики (прочностной или деформационной) – к снижению ее расчетного значения и соответственно к удорожанию фундамента. 

Если в приведенном в заданном вопросе случае «недоопробованные» инженерно-геологические элементы действительно обладают малой изменчивостью, то обосновать правомочность отбора 8 монолитов вместо 10 можно различными способами с помощью математической статистики, благо в п. 7.16 части 1 СП 11-105-97 [8] указано, что «количество образцов грунтов следует устанавливать соответствующими расчетами» (без указания конкретного метода).   Можно использовать «метод последовательного оценивания» (рекомендованный ГОСТ 20522-96 [2]), «метод усеченного нормального распределения», обеспечивающий повышение точности расчета среднего и среднеквадратического отклонения показателей свойств грунтов в малых выборках. Можно просто прибегнуть к статистическому анализу полученных данных.

Допустим, имеются следующие результаты 10-кратного определения природной плотности грунта по одному из инженерно-геологических элементов: 1,99; 1,98; 2,02; 2,00; 1,91; 2,02; 2,02; 2,00; 1,94; 2,02 г/см³. Нормативное значение выборки составляет 1,99 г/см³, расчетное значение (при α=0,85) – 1,97 г/см³, коэффициент вариации – 0,019, показатель точности – 0,007, ошибка среднего арифметического (mₓ) – 0,01. То есть изменчивость очень мала по сравнению с требованиями п. 4.5 ГОСТ 20522-96 [3].

Случайным образом («методом Монте-Карло») были сформированы выборки с числом членов от 4 до 10. Нормативное значение по каждой из них не изменилось, расчетное значение для самой малой выборки снизилось до 1,95 г/см³, мало изменились и остальные статистические характеристики. При этом по выборке из 8 членов они имели те же значения, что и из 10. Таким образом, приведенный расчет в данном конкретном случае оправдывает отбор 8 монолитов вместо канонических 10.

Думается, что при наличии подобного развернутого обоснования правомерности такого кажущегося отступления от нормативного требования ни один эксперт не стал бы настаивать на отрицательном заключении.

Заключение

1. При выполнении инженерных изысканий отступления от нормативных требований практически неизбежны, так как:
   • Нормативные документы многочисленны и зачастую содержат противоречивые требования, не всегда научно обоснованные (например, минимальное расстояние между скважинами по трассам магистральных трубопроводов согласно части 1 СП 11-105-97 [8] составляет 500 м, а согласно РД 91.020.00-КТН-173-10 [6] – 100 м);
   • Природные условия чрезвычайно разнообразны, малоизученны, изменчивы – и возможны пограничные и переходные ситуации, не укладывающиеся в строгие нормативы;
   • Как исполнители, так и проверяющие имеют различный опыт, теоретическую и практическую подготовку и знание нормативной базы;
   • Документы, составляющие нормативную базу, непрерывно изменяются и порой содержат неоднозначные формулировки (например, из Постановления Правительства РФ от 16 февраля 2008 г. №87 «О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию» [5] до сих пор не ясно, одну или две стадии представляют собой «проектная и рабочая документация» и чем является отсутствие в этом документе упоминаний о предпроектных стадиях – отменой, забывчивостью, некомпетентностью или же рассмотрение предпроектных стадий просто не входило в его задачи?).
2. Отступление от нормативных требований, вызванные объективными причинами, исполнитель должен обосновывать в тексте отчета, не дожидаясь замечаний экспертизы. Например, не дожидаясь типового (и неизбежного) замечании о некондиционном опробовании инженерно-геологических элементов (ИГЭ), следует сказать, что тот или иной ИГЭ опробован в неполном объеме, потому что он маломощен (встречен в одной скважине, залегает за пределами сжимаемой толщи, обладает такими свойствами и однородностью слагающих его грунтов, которые не вызовут затруднений у проектировщика и т.п.). Примером могут служить ответы на вопросы, изложенные выше. Редкий эксперт не согласится с доводами, если они сопровождаются убедительными расчетами и ссылками на нормативно-методическую литературу.
3. В идеале диалог между исполнителем инженерных изысканий и проверяющим должен вестись о влиянии отступлений от нормативов на качество проекта и стоимость строительства. Ценность экспертного заключения должна определяться тем, какой ущерб при проектировании и строительстве оно могло предотвратить, вскрыв ошибки в материалах изысканий. В этом случае заказчик должен был бы оплатить экспертизе до половины сэкономленных средств. Точно на такой же процент вознаграждения она может претендовать, умерив чрезмерные аппетиты изыскателей, заложивших в программе изысканий ненужные для проектирования работы. Во всяком случае, так поступают многие консалтинговые фирмы за рубежом.