Инженерно-геологические изыскания. Инженерно геологические изыскания Инженерно геологические изыскания на воде
Многолетний опыт строителей показывает: качество сооружения обеспечивается соблюдением строительных требований на всех этапах строительства. Важнейший этап - геологические изыскания участка застройки, в процессе выполнения которых профильные специалисты получают подробную характеристику геологического строения местности. Наша компания «Топлайн» на всех стадиях строительного проекта выполняет инженерно-геологические изыскания в различных климатических зонах страны на участках любой сложности.
Мы имеем обширный парк машин (в том числе высокой проходимости), бурильное оборудование различной мощности, собственную лабораторию, что позволяет выполнять геологоразведочные работы качественно и в оговоренные контрактом сроки.
Можно ли обойтись без сведений о геологии участка
Строительство на недостаточно изученных грунтах приводит иногда к фатальным последствиям: крену сооружения, провалам грунта под фундаментом, затоплениям подвальных помещений, деформациям конструкций и даже обрушениям. Причин может быть множество. К числу наиболее опасных наши инженеры относят:
- слабые грунты (включая насыпные, неоднородного состава с неравномерной сжимаемостью);
- подземные полости (карстовые образования, промоины после аварий на коммуникациях, заброшенные подземные сооружения и выработки);
- высокое стояние грунтовых вод;
- активно протекающие геофизические процессы (эрозия почвы, склоновые процессы).
Профессиональное проведение инженерно-геологических изысканий позволяет на предпроектной стадии получить необходимые сведения об участке. От данных, полученных в результате выполняемых нами исследований, зависят важные конструкторские решения: тип фундамента, его глубина (количество и параметры свай); лучшее место расположения строения на участке; виды используемых стройматериалов; современные способы инженерной защиты здания. Существуют, и активно применяются в строительстве эффективные методы усиления грунта для увеличения его несущей способности (силикатизация, цементация, битумизация, виброуплотнение), улучшения гидрологических условий участка (дренаж, мелиорация).
Что изучают геологи в процессе исследований
Специалистами нашей компании проводятся геологические изыскания участка с целью получения следующей информации, необходимой и достаточной для проектирования
- строение литологического профиля участка;
- физико-механические свойства породы;
- гидрогеологический режим территории;
- химические свойства грунтовой воды (агрессивность к изоляционным и стройматериалам);
- вероятность проявления опасных геологических процессов.
ВНИМАНИЕ! Методики выполнения инженерно-геологических изысканий для строительства, а также их состав и объем определяет и обосновывает Исполнитель.
Количество точек вскрытия разреза, глубина горных выработок зависят от стадии проекта, категории ответственности строения, его этажности, конструктивных особенностей. Наиболее подробные геологические исследования наши специалисты проводят на предпроектной стадии строительства и стадии “проект” в процессе разработки рабочих чертежей.
При необходимости геологические изыскания для строительства проводятся нашими инженерами по расширенной программе: выполняется разведка грунтовых стройматериалов (поиск залежей глины, песка, гравия, натурального камня), местных источников питьевой, геотермальной воды. В процессе геологического исследования мы определяем свойства и качество воды, добытой с водоносного горизонта, определяем дебит подземного резервуара.
Порядок изучения геологических особенностей местности
Строительными правилами, действующими на территории РФ, регламентируется порядок проведения исследований. В общем виде геологические изыскания для строительства дома проводятся в следующем порядке:
- Изучение технического задания (характеристик объекта) и всех доступных материалов о геологии участка.
- Визуальное ознакомление с территорией застройки.
- Полевые работы. Бурение геологоразведочных скважин, изъятие проб почвы, воды; испытание породы в основании планируемого к постройке дома штампом; зондирование грунта (статическое, динамическое).
- Химический анализ отобранных проб в условиях лаборатории.
- Обработка и обобщение полученных сведений, подготовка отчета о проведенных изысканиях.
Стоимость геологических изысканий (в зависимости от объема буровых работ)
| Объем бурения | Цена, руб |
|---|---|
| 2 скважины по 8 м | 25000 |
| 3 скважины по 8 м | 30000 |
| 3 скважины по 10 м | 37000 |
| 4 скважины по 10 м | 50000 |
| 5 скважин по 10 м | 60000 |
| 3 скважины по 15 м | 56000 |
| 2 скважины по 20 м | 50000 |
| 2 скважины по 40 м | 88000 |
Наиболее трудоемкой и дорогостоящей частью исследований является бурение скважин с целью изъятия неповрежденного керна (цилиндрического столбика горной породы, сохраняющего монолитность), дающего представление о литологическом строении слоя земли.
Важнейшая часть отчетной документации - составленный нашими геологами прогноз возможных изменений геологической среды под воздействием строительства и во время функционирования объекта.
Командой наших высококвалифицированных инженеров-геологов выполняются инженерно-геологические изыскания для строительства, цена на которые зависит от многих факторов: площади участка, масштабности (этажности) сооружения, его назначения (категории ответственности, опасности), а также от стадии проекта (степени изученности территории). Наши специалисты, используя накопленный годами опыт, выбирают рациональные методы и способы исследований, привлекают к работе оптимальное количество техники, трудовых ресурсов, что экономит время и деньги заказчика.
Геология как наука о Земле занимается комплексным изучением процессов, происходящих в земной коре и мантии, а также исследованием структуры и состава литосферы. Важность геологии обусловлена ее практической направленностью – решением вопросов, связанных с тем, как формируются, локализуются и разрабатываются месторождения. Полезные ископаемые при этом залегают на разных глубинах, и для их добычи необходимо применять специальную технику, строить инженерные сооружения. Это направление входит в сферу компетентности инженерной геологии.
Понятие и сущность
Инженерная геология – это научно-техническая отрасль геологии, изучающая строение, свойства, динамику, охрану участков геологической среды в связи с воздействием на них инженерных сооружений, которые приурочены к месторождения полезных ископаемых.
Эта наука в качестве объекта рассматривает верхние участки земной коры. Предметом она видит весь спектр знаний о физико-химических, морфологических, динамических особенностях верхних горизонтов литосферы и их изменении вследствие инженерно-технической деятельности человека.
Инженерная геология изучает свойства грунтов, геодинамические, гидрогеологические, особенности участков, на которых установлены или планируется установить инженерные сооружения (речь идет о гражданских и промышленных зданиях, мостах, шахтах, дорогах, рудниках, аэродромах и т.д). Это требует использования знаний и методов как общей геологии, так и геофизики, гидрогеологии, минералогии, петрографии, геоморфологии и других геологических дисциплин.
Цели и задачи
Генеральной целью инженерной геологии является исследование всех геологических изменений, которые происходят в результате строительно-хозяйственной деятельности человека. Достижение этой цели осуществляется решением ряда основных задач:
- оценкой геологических условий (комплекса горных пород; особенностей рельефа; геологических, геодинамических, гидрогеологических процессов и т.д.);
- прогнозирование результатов взаимодействия геологической среды с инженерно-техническими сооружениями;
- выявлением факторов влияния человека на литосферу;
- обоснованием целесообразности строительства и особенностей эксплуатации различных сооружений в конкретном месте;
- определением наиболее подходящих типов и методов строительных работ;
- предложением мероприятий по борьбе с негативными геологическими процессами, которые могут протекать при строительстве.
Инженерно-геологические изыскания обязательны при проектировании и строительстве, если это объекты, имеющие статус инженерных сооружений. В связи с этим результаты изысканий, по итогам которых выдается заключение о возможности строительства, востребованы проектировщиками, строителями, жилищно-эксплуатационными службами.
Основные разделы инженерной геологии
Инженерная геология делиться на ряд важнейших дисциплин – инженерную геодинамику, грунтоведение, региональную инженерную геологию.
- Инженерная геодинамика в качестве своего объекта рассматривает все геологические процессы, протекающие в настоящее время: трещины, оползни, просадки и провалы грунта, землетрясения. Их важность обусловлена огромным влиянием, которое они оказывают на условия строительства и эксплуатации хозяйственных объектов. В рамках инженерной геодинамики проводится изучение этих процессов, их прогнозирование, а также разработка охранительных мероприятий.
- Грунтоведение – это важнейший элемент инженерной геологии. Оно занимается исследование состава, структурных особенностей, физико-химических и иных свойств разных грунтов. Это ведет к выявлению закономерностей их генезиса, особенностей накопления, а также изменения в пространстве и во времени из-за инженерно-строительной деятельности.
- Региональная инженерная геология ставит своей целью выявление особенностей и закономерностей развития литосферы под действием инженерной деятельности человека – но в определенных регионах.
Все три направления взаимосвязаны и обусловливают комплексность исследований инженерной геологии.
Физико-механические свойства пород и грунтов
Свойства грунтов и слагающих участок изысканий горных пород отличаются по своим физико-механическим параметрам, что представляет собой наибольшую важность при проектировании и строительстве. Именно они отвечают за надежность и долговечность фундамента сооружений и предъявляют требования к их конструкционным особенностям.
При инженерно-геологических изысканиях анализируются следующие показатели горных пород и грунтов: петрографические особенности, минералогический, химический и гранулометрический состав, влажность, набухание и усадка, плотность как частиц, так и сложения, сопротивление сдвигу, коэффициент отпора грунта, просадочность и другие необходимые параметры.
Инженерно-геологические исследования
Проводимые изыскания включают такие виды работ, как рекогносцировка, инженерно-геологические съемка и разведка. В период возведения сооружений осуществляются детализационные работы, а по их завершению — заключительные работы.
- Рекогносцировочные работы — это оценка геолого-геофизической данных о месте работ, чтобы определить, необходимы дополнительные или более детальные изыскания или можно переходить к съемке.
- Инженерно-геологическая съемка позволяет провести детальное изучение геоморфологии и гидрогеологии района строительства, определить инженерно-геологические особенности грунтов и залегающих горных пород, оценить активность различных геологических процессов. В итоге условия района строительства получают инженерно-геологическую оценку. Если проведение строительных работ здесь возможно, то готовится комплекс проектно-сметной и рабочей документации.
- Инженерно-геологическая съемка позволяет получить информацию о том, какие горно-геологические условия характеризуют район сооружения объекта. В ее рамках проводятся маршрутные исследования с последующей камеральной обработкой, в том числе с использованием аэрофотосъемки. Далее выполняется комплекс работ: геофизических, горнопроходческих (включая буровые работы), лабораторных. Грунты и породы подвергаются испытаниям, как лабораторным, так и полевым. Завершение работ проводится на стадии итоговой камеральной обработки полученных данных и составление отчета.
Итоги инженерно-геологических изысканий
Отчет по результатам изысканий является основным документом, на основании которого в дальнейшем осуществляется возведение инженерно-строительных сооружений. Из него становятся известными следующие параметры:
- устойчивость к деформации пород (в основании сооружений, в откосах карьеров, котлованов и др.) с учетом их степени и сроков сжатия в основании;
- устойчивость гидротехнических сооружений к сдвиговым деформациям под действии воды;
- прогнозирование устойчивости береговой линии водохранилищ
- устойчивость оснований строений, если произойдет подъем грунтовых вод;
- устойчивость в сейсмозонах, в условиях вечной мерзлоты, карстообразования, оползневых явлений и т.д.
Нормативные документы
Все изыскания проводятся на основании технических требований правил производства изысканий для обоснования проектных мероприятий. Они сведены в строительные нормы и правила (СНиП), которые регламентируют выполнение всех работ.
Геологические изыскания дают возможность технического обоснования целесообразности и принципиальной возможности строительства в условиях конкретной местности на стадии проектирования. При необходимости предварительной оценки экономической целесообразности строительства в заданном районе, инженерно геологические изыскания являются обязательным этапом предпроектной подготовки.
В ходе геологических изысканий определяются особенности рельефа и гидрологического режима района будущей застройки, изучению подлежит механический состав грунта. На основании полученных данных составляются тектоническая и сейсмологическая характеристики территории, а также прогноз вероятного изменения в протекании геоморфологических, гидрологических и других процессов вследствие влияния построенного объекта. Всестороннее инженерно-геологическое исследование района будущей застройки имеет ключевое значение в планировании застройки и проводится на этапе предпроектной подготовки.
Инженерно-геологические изыскания проводятся для определения надежности участка, отведенного под строительство, непосредственно перед началом проектирования фундамента будущего объекта. Выбор типа фундамента и дальнейшее проектирование производится на основании данных о физико-химических свойствах грунта и гидрологическим режиме участка (в частности, об уровне стояния грунтовых вод). При недостатке или полном отсутствии данных геологических изысканий возрастает вероятность инженерных ошибок во время проектирования. Неправильно спроектированный фундамент впоследствии может стать причиной деформации и преждевременного разрушения возведенного здания.
Возведение новых объектов в черте города часто осуществляется рядом с существующей застройкой. Строительство может повлечь необратимые изменения геоморфологических процессов на сопредельных участках и привести к деформациям существующих зданий. Ситуация усугубляется тем, что подземное пространство новых объектов часто задействуется для обустройства торговых площадей или паркингов. Реконструкция существующих зданий часто сопряжена с увеличением нагрузки на фундамент. Эти особенности городской застройки требуют особо тщательного подхода к изучению места будущего строительства и выбору участка, соответствующего всем требованиям безопасности.
Инженерно-геологические изыскания включают в себя целый ряд исследований:
- анализ архивных материалов об аналогичных исследованиях в районе будущего строительства (если таковые имеются);
- бурение инженерно-геологических скважин;
- отбор проб грунта и воды для лабораторных исследования химических и физико-механических свойств;
- геофизическое обследование для обнаружения участков с неблагоприятными геологическими характеристиками, выявления подземных трасс, коммуникаций и других объектов;
- изучение геологического строения территории, отведенной под строительство;
- изучение гидрологического режима, состава грунтовых вод и особенностей грунтов в заданном районе;
- выявление существующих и потенциально возможных процессов, представляющих опасность для строительства и последующей эксплуатации объекта;
- геодезическую привязку проектируемого объекта и сопутствующих инженерных выработок к местности.
Геологические изыскания позволяют получить данные, на основании которых составляется технический отчет, подлежащий согласованию в Мосгоргеотресте и Мособлгеотресте.
Анализ архивных материалов о геологических изысканиях на участке будущего строительства . Наличие данных ранее производившихся исследований района будущей застройки дает возможность более точного описания текущих геологических процессов. Представление о динамике изменений геологического строения участка и его гидрологического режима необходимо для прогнозирования дальнейших изменений геологической активности с учетом влияния проектируемого объекта.
Бурение геологических скважин, отбор проб и лабораторные исследования . Бурение скважин проводится для забора проб грунта на разной глубине для дальнейшего лабораторного исследования. В лаборатории проводится анализ физико-химических свойств грунта, в частности, его обменной и поглотительной способности, усадки, набухания, осмоса и диффузии, коррозионной активности и некоторых других.
Геофизические работы для выявления геологически неблагоприятных участков , а также подземных коммуникаций и других объектов могут проводиться путем анализа архивных данных или инструментальными методами.
Изучение гидрологического режима участка, состава грунтовых вод и характеристик грунтов. Целью исследований является изучение изменений водного объекта, находящегося в районе планируемого строительства под влиянием естественных и антропогенных факторов. В ходе исследований изучается динамика изменения русла, уровня, состава и температуры воды.
Изучение геологического строения района, в котором будут проводиться строительные работы включает в себя комплексный анализ почвы и грунта для получения данных о химическом составе почвы и определения геотектонической платформы. Полученные данные об особенностях геологического строения участка и существующего гидрологического режима используются для формирования статистики разрушительных процессов, затрудняющих возведение объекта и представляющих потенциальную опасность для его эксплуатации. Статистика в свою очередь служит основой для прогноза дальнейшего развития выявленных и возможного возникновения ранее не зафиксированных геологических процессов.
Геодезическая привязка объекта и сопутствующих инженерных выработок к местности необходима для максимальной точности геодезических изысканий относительно опорных пунктов на местности.
Физико-химические характеристики почвы и грунтов сводятся в таблицы , которые вместе с топографическим планом прилагаются к техническому отчету о проведенных геологических работах. Отчет составляется на основе нормативных документов, регламентирующих объем работ и подлежит дальнейшему согласованию в Мосгоргеотресте и Мособлгеотресте.
Для проведения инженерно-геологических изысканий в рамках предпроектной подготовки строительства заказчик предоставляет техническое задание, составленное согласно требованиям п. 4.13 СНиП 11-02, а также топографический план участка, отведенного под строительство с обозначенными подземными коммуникациями и контурами будущего объекта. На основании представленных документов составляется Программа геологических изысканий, в соответствии с которой выполняется весь комплекс исследований.
При проведении геологическо-инженерных работ одним из важнейших направлений является геология участка. На первый взгляд, суть данного понятия не вызывает вопросов даже у человека в строительстве не просвещенного. Однако у профессионалов на этот счет сложилось несколько иное мнение. Специалисты утверждают, что залогом качественного и успешного проектирования, а затем и возведения строительного объекта любой сложности, выступает именно данный вид работ.
В рамках геологических изысканий на территории планируемого возведения объекта изучается комплекс существующих условий (геологический профиль местности, состав пород и подземных вод, характеристики горных пород) и осуществляются полевые и опытно-фильтрационные исследования. Для всех этих операций успешно применяются буровые работы, результатами которых являются скважины, различные по характеристикам и отличающиеся по глубине.
Принципиальная возможность подачи тока по кабельным линиям зависит от целостности и герметичности оболочек силового кабеля. Повреждения оболочек, приводящие к их разгерметизации, сопровождаются проникновением воздуха и влаги в полость кабеля, что чревато электрическим пробоем изоляции и выходом кабельной линии из строя. Среди факторов, вызывающих разрушение металлических оболочек подземных кабельных линий – наличие блуждающих токов, провоцирующих и поддерживающих процесс электролитической коррозии, а также электрохимическая коррозия, развивающаяся при длительном контакте металла с почвенными растворами. Основным источником блуждающих токов является рельсовый транспорт на постоянном токе (метро, трамвай, электропоезда). Троллей (контактный провод) обычно соединяется с плюсом источника постоянного электрического тока, обратный провод, роль которого выполняет рельсовый путь - к минусу.
Коррозия металла – процесс электрохимический, однако под электрохимической коррозией подразумевается разрушение металла при длительном контакте с окружающей средой, имеющей выраженные электролитические свойства. Восстановление окислительного компонента коррозионноактивной среды протекает одновременно и процессом ионизации металла, а скорость обоих процессов зависит от электродного потенциала металла. Среди многочисленных примеров электрохимической коррозии можно упомянуть разрушение обшивки морских судов, ржавление надземных и подземных металлоконструкций. Основной причиной развития коррозионных процессов является термодинамическая неустойчивость металла в окружающей среде.
Геологические изыскания для строительства – это совокупность мероприятий и исследований, предназначенных для определения условий участка под строительство зданий и сооружений. В процессе проведенных работ специалисты выявляют особенности рельефа, изучают состав грунтовых пород и их несущую способность, климатический и гидрологический режим выбранной местности. Полученные данные становятся Основой для разработки проектной документации: с их помощью можно выбрать тип и глубину обустройства фундамента, определиться со строительными и отделочными материалами.
Цель инженерно-геологических изысканий для строительства – получить актуальную информацию об условиях на участке и составить прогноз возможных негативных последствий в ходе длительной эксплуатации объекта. Учитываются все факторы: от природных и технологических до антропогенных.
Сфера использования
В первую очередь проведение геологических изысканий для строительства необходимо для того, чтобы четко определиться с глубиной и способом обустройства фундамента здания. Для этого важно вычислить вероятность деформации и проседания под воздействием природных раздражителей. Результаты проведенных работ часто используются для экономического обоснования строительства именно на этом участке. Многие организации предпочитают заказывать инженерно-геологические изыскания для строительства еще на этапе выкупа земли: такой вид работ называется прединвестиционным.
Благодаря результатам геологических исследований можно идеально выбрать месторасположение объекта на участке и определить степень его влияния на близлежащие здания и сооружения. Будущая строительная площадка тщательно обследуется на предмет возможных оползней, карст, селей и других опасных геологических явлений. Специалисты в камеральном отчете составляют прогноз изменения ситуации в ходе длительной эксплуатации, а также разрабатывают план мероприятий по минимизации негативного влияния на экологическую обстановку в зоне расположения объекта.
Виды геологических изысканий
Комплекс инженерно-геологических изысканий для строительства включает сразу несколько разновидностей работ:
- Определение физических и химических свойств почвы и грунта. Для этого важно изучить пластичность, осадку, фильтрационные показатели, текучесть и коррозионную активность.
- Изучение гидрологического режима территории, уровень грунтовых вод, размер русла и характер естественных водоемов.
- для выявления потенциально опасных геологических процессов, препятствующих строительству и обустройству инженерных коммуникаций.
Стоимость работ зависит от этажности здания, его площади, сложности бурения скважин и количества проведенных лабораторных исследований. Большое влияние на планирование и сроки изысканий оказывает вид строительства (индивидуальное или промышленное, линейные объекты или градостроительные проекты).
Геологические изыскания: ассортимент работ
Проведением инженерно-геологических изысканий могут заниматься только сертифицированные компании, имеющие лицензию на оказание услуг. В перечень работ обычно входит:
- Анализ архивной информации о проводимых ранее исследованиях в районе потенциальной застройки;
- Бурение инженерно-геологических скважин;
- Отбор проб воды и грунта для последующих лабораторных исследований их механических и физико-химических свойств;
- Обследование, призванное обнаружить участки с неблагоприятными геологическими характеристиками, выявить инженерные коммуникации, подземные трассы и другие объекты;
- Изучение гидрологического режима, особенностей грунта и состава подземных вод;
- Выявление потенциально возможных и существующих явлений, которые опасны для строительства и дальнейшей эксплуатации планируемого объекта;
- Геодезическая привязка сопутствующих инженерных выработок и проектируемого объекта к выбранной местности;
- Изучение геологического строения территории.
Этапы и специфика работ
Качественные геологические изыскания под строительство выполняются в три этапа:
- Подготовительный;
- Полевой и лабораторный;
- Камеральный.
На предварительном этапе специалисты дают оценку изучаемого участка, знакомятся с результатами и материалами предыдущих исследований, определяют объем и продолжительность последующих этапов.
В ходе полевого и лабораторного этапов необходимо пробурить скважины и взять пробы воды, грунта и почвы для последующего изучения в лаборатории.
Камеральный этап – это сложная аналитическая работа, конечным результатом которой становится отчет. Именно его наличие является обязательным требованием для успешного согласования проектной документации на строительство.
Структура и требования к камеральному отчету
Заказчик получает на руки пакет документов, составленных по строгой форме. Вот лишь некоторые моменты, которые необходимо учитывать при составлении отчета:
- В качестве приложения предоставляется подробный топографический план местности, на котором отмечаются уже имеющиеся инженерные коммуникации.
- Инженерно-геологические изыскания выносятся в отдельный раздел камерального отчета.
- Обязательно наличие экологического раздела, в котором дается подробная оценка состояния полей, воздуха, поверхностных и грунтовых вод. В дальнейшем эта информация позволит избежать сползания грунта, подтоплений и других негативных геологических процессов.
- Качественно подготовленный отчет содержит рекомендации по выбору типа фундамента, что является бесценной помощью проектировщикам и строителям.
- На титульном листе обязательно ставится печать организации, выполнявшей весь комплекс работ.
- Результаты исследований и испытаний, представленные в отчете, действительны на протяжении 5 лет.
Цены
Если Вас интересует стоимость геологических изысканий для строительства, обязательно проконсультируйтесь у наших специалистов, ведь инженерные изыскания – это проект индивидуальных работ, который разрабатывается и согласовывается с учетом требований клиента и особенностей строительной площадки.
Для расчета стоимости работ необходимо учитывать следующие ценообразующие факторы:
- объем и вид работ;
- особенности и сложность проектируемого строительства;
- особенности грунта на участке предполагаемого строительства;
- выбор технологии бурения;
- удаленность района;
- необходимость согласования в вышестоящих инстанциях и проведения Государственной экспертизы.
| Наименование объекта | Категория сложности | Стоимость за погонный метр (руб.) | ||
|---|---|---|---|---|
| Строительство частного дома | II-III | 1500-2000 | ||
| Строительство дачного поселка | II-III | 1500-1700 | ||
| Многоэтажные жилые и промышленные сооружения в Москве | II-III | 3000-5000 | ||
| Многоэтажные жилые и промышленные сооружения в Московской области | II-III | 1450-2250 | ||
Кроме того, на нашем сайте вы можете скачать техническое задание на производство геологических изысканий для строительства по г. Москва и по Московской области.
ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА
Инженерно-геологические изыскания – составная часть инженерных изысканий для строительства, порядок проведения которых регламентируется СНиП 11-02-96 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения».
Инженерно-геологические изыскания выполняются при проектировании различных зданий, сооружений и их комплексов. В необходимых случаях они могут быть продолжены в период строительства, эксплуатации, реконструкции и ликвидации объектов. В состав инженерных изысканий, помимо инженерно-геологических входят и другие виды изысканий:
Инженерно-геодезические – получение топографо-геодезических материалов, данные о рельефе местности.
Инженерно-гидрометеорологические – климатические условия, гидрологический режим рек.
Инженерно-экологические – оценка и прогноз современного экологического состояния.
Кроме того, к инженерным изысканиям для строительства относят следующие специальные работы:
- геотехнический контроль;
- обследование грунтов оснований фундаментов зданий и сооружений;
- локальный мониторинг компонентов окружающей среды;
- обоснование мероприятий по инженерной защите территорий.
Инженерно-геологические изыскания (ИГИ) – производственный процесс получения, накопления и обработки инженерно-геологической информации для обеспечения строительного проектирования исходными данными об инженерно-геологических условиях района.
Инженерно-геологические условия – это совокупность компонентов геологической среды, которые могут оказать влияние на проектируемы сооружения.
Одной из важнейших задач инженерно-геологических изысканий является прогнозирование возможных изменений в сфере взаимодействия проектируемого сооружения с геологической средой.
В состав ИГИ входит следующий основной комплекс работ:
- сбор и анализ имеющихся геологических материалов;
- дешифрование космо- и аэрофотоматериалов;
- маршрутные наблюдения, буровые и горнопроходческие работы;
- геофизические исследования;
- опытные полевые работы;
- стационарные наблюдения;
- лабораторные исследования;
- камеральная обработка собранных материалов и составление отчета.
Объем и содержание ИГИ в каждом конкретном случае зависит от:
- степени их изученности;
- стадий (этапов) проектирования;
- вида (назначения) сооружения и уровня его ответственности.
Наиболее значительные объемы буровых, опытных и других видов работ выполняют при инженерно-геологических изысканиях для строительства зданий и сооружений повышенного уровня ответственности в сложных инженерно-геологических условиях.
Основанием для производства инженерно-геологических изысканий является договор между Заказчиком и Исполнителем инженерно-геологических изысканий. Обязательные приложения к договору:
- техническое задание;
- календарный план;
- смета.
Техническое задание составляется Заказчиком, в нем указывается:
- местоположение площадки предполагаемого строительства;
- вид проектируемого сооружения;
- стадия (этап) проектирования;
- конструктивные особенности проектируемого сооружения;
- предполагаемые нагрузки на грунты основания и другие сведения.
Программа инженерно-геологических изысканий устанавливает состав, объемы, методы и последовательность инженерно-геологических исследований.
Выполнение инженерно-геологических изысканий без программы или предписания не допускается. На их производство Заказчиком должно быть получено разрешение (регистрация) в территориальных органах исполнительной власти – центре по инженерным изысканиям при областной архитектуре. Основанием для выдачи разрешения, помимо программы являются лицензия, техническое задание и смета на производство работ.
Материалы инженерно-геологических изысканий, передаваемые Заказчику в виде технического отчета, подлежат обязательной государственной экспертизе.
Инженерно-геологические изыскания выполняются последовательно, по этапам, в соответствии со стадиями проектирования. Основные этапы комплексных исследований: рекогносцировка, съемка и разведка. При этом выдерживается общий принцип проведения геологических работ, когда от этапа к этапу сокращается площадь исследований, но увеличивается их детальность.
Инженерно-геологическая рекогносцировка предшествует съемке и проводится для предварительной оценки инженерно-геологических условий района строительства для обоснования предпроектной документации. Рекогносцировка может не проводиться если имеется достаточное количество архивных материалов.
В задачу рекогносцировки входит:
- предварительное выявление типов рельефа и геоморфологических элементов;
- уточнение собранных геологических материалов;
- осмотр и описание имеющихся обнажений горных пород, выходов подземных вод на поверхность.
Для этого проводятся маршрутные наблюдения, а в необходимых случаях аэровизуальные наблюдения, проходка неглубоких выработок и др. работы.
По итогам рекогносцировки составляется схематическая карта инженерно-геологических условий района.
Инженерно-геологическая съемка проводится для площадной оценки и картирования инженерно-геологических условий района (участка) строительства. В состав инженерно-геологической съемки входит полный комплекс полевых, лабораторных и камеральных работ.
На основе полученных в ходе съемки данных составляют инженерно-геологическую карту района строительства, это позволяет выделить участки, наиболее пригодные для строительства.
Инженерно-геологическая карта – это сведения о важнейших инженерно-геологических факторах в пределах изучаемой территории, состоит из собственно карты, условных обозначений, инженерно-геологических разрезов и пояснительной записки.
На инженерно-геологических картах отражают литологический состав и свойства пород, их распространение, условия залегания, возраст и происхождение, сведения о подземных водах и природных геологических и инженерно-геологических процессах.
Для составления инженерно-геологических карт используют различные вспомогательные карты: фактического материала, топографические, геологические, геоморфологические и карты строительных материалов.
Инженерно-геологические карты бывают трех видов:
- инженерно-геологических условий;
- инженерно-геологического районирования;
- инженерно-геологические карты специального назначения.
Карта инженерно-геологических условий содержит информацию с учетом удовлетворения всех видов надземного строительства. ЕЕ используют для общей оценки природных условий местности, где будет осуществлено строительство.
Карта инженерно-геологического районирования отражает разделение территории на части (регионы, области, районы, участки и т.д.), в зависимости от общности их инженерно-геологических условий.
Карты специального назначения составляют применительно к конкретным видам строительства или сооружения. Они содержат оценку инженерно-геологических условий территории строительства и прогноз геологических процессов и явлений.
Инженерно-геологическая разведка производится на завершающем этапе изысканий и служит для уточнения инженерно-геологических условий под отдельным зданием или сооружением. Основанием для ее производства являются материалы инженерно-геологической съемки.
В результате инженерно-геологической разведки должны быть получены исходные данные, необходимые для инженерно-геологической характеристики грунтовых оснований в сфере взаимодействия сооружений с геологической средой и для прогноза изменения свойств грунтов на период строительства и эксплуатации.
СТАДИЙНОСТЬ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ
Инженерно-геологические изыскания для строительства выполняются последовательно на различных стадиях (этапах).
Различают следующие основные стадии работ:
- предпроектную (она включает прединвестиционную документацию, градостроительную документацию и обоснование инвестиций в строительство);
- проектную (в состав входят проект и рабочая документация для строительства сооружения).
Предпроектная документация разрабатывается с целью обоснования целесообразности строительства объекта, выбора строительных площадок и направления магистральных транспортных и инженерных коммуникаций, основ генеральных схем инженерной защиты от опасных геологических процессов и др.
Инженерно-геологические изыскания на предпроектных стадиях выполняют для крупных и сложных объектов. Они должны обеспечивать изучение основных особенностей инженерно-геологических условий значительных по площади и по протяженности территорий.
На всех предпроектных этапах:
- прединвестиционной документации;
-градостроительной документации;
- обоснование инвестиций в строительство
значительное внимание уделяют прогнозу оценки воздействия объектов строительства на геологическую среду.
При проведении инженерно-геологических изысканий на стадии проект перечень изысканий не меняется, но увеличивается детальность их проведения.
По результатам изысканий составляют технический отчет.
Инженерно-геологические изыскания в период строительства выполняют лишь в особых случаях:
- при строительстве ответственных сооружений, особенно в сложных инженерно-геологических условиях;
- в условиях стесненной городской застройки;
- при длительных перерывах во времени между окончанием изысканий и началом строительства объекта.
В период эксплуатации объектов в необходимых случаях в соответствии с заданием Заказчика проводят обследования грунтов оснований фундаментов существующих зданий и сооружений, а также при их расширении, строительстве новых близко примыкающих зданий и в других случаях.
Инженерно-геологические изыскания для реконструкции зданий и сооружений проводятся, как правило, в условиях плотной застройки и поэтому должны осуществляться с учетом конкретной природно-технической ситуации. Обязательным видом работ является натурное обследование окружающей территории и реконструируемого здания. В ходе обследования устанавливают геотехническую категорию объекта, необходимые объемы работ по изысканиям, принципиальные варианты реконструкции и усиления.
Небольшой объем инженерно-геологических изысканий выполняется в период ликвидации зданий и сооружений. Цель этих работ – обоснование проектных решений по санации (оздоровлению) и рекультивации нарушенной территории, оценка опасности и риска от ликвидации объекта.
МЕТОДЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ
Инженерно-геологические изыскания начинают со сбора и обработки материалов изысканий и исследований прошлых лет. Важно располагать также данными о возможных деформациях зданий и сооружений и их причинах на исследуемой территории, существующих способах инженерной защиты, наличии грунтовых строительных материалов, источниках питьевого водоснабжения и др.
Все эти данные можно получить из инженерно-геологических отчетов, хранящихся в территориальных геологических фондах, техархивах трестов инженерно-геологических изысканий (ТИЗИС), проектных и строительных организаций, фондах городских и областных архитектурных управлений и других источников.
На основании сбора и анализа материалов прошлых лет возможно оптимизировать программу инженерно-геологических изысканий, по возможности сократить их объем и снизить затраты на производство.
Дешифрование аэро- и космоматериалов и аэровизуальные наблюдения следует предусматривать при изучении и оценке инженерно-геологических условий значительных по площади (протяженности) территорий, а также при необходимости изучения динамики изменения этих условий.
При дешифровании широко используются телевизионная, сканерная, тепловая (инфрокрасная) и другие виды аэро- и космических съемок, осуществляемых с пилотируемых космических кораблей, орбитальных станций, искусственных спутников, а также с самолетов и вертолетов. В последнее время стали доступными материалы космических съемок очень высокого разрешения (до 2,0 м).
Аэровизуальные наблюдения ведутся при полетах легких самолетов, летающих со скоростью до 100-150 км/ч и высоте полета от 50 до 1500 м. Наиболее эффективны они при обследовании значительных площадей и выборе конкурирующих вариантов в процессе инженерно-геологической рекогносцировки и съемки в труднодоступных и малоисследованных районах.
Буровые и горнопроходческие работы являются важнейшей частью инженерно-геологических исследований. С помощью буровых скважин и горных выработок выясняют геологическое строение и условия строительной площадки на необходимую глубину, отбирают пробы грунтов, проводят опытные работы и стационарные наблюдения.
Буровая скважина – цилиндрическая вертикальная выработка (реже наклонная) малого диаметра, выполняемая специальным буровым инструментом. В буровых скважинах различают устье (начало), стенки и забой или дно.
Сущность бурения заключается в постепенном и последовательном разрушении породы на забое и извлечение ее на поверхность. Образцы породы, извлекаемые из скважин, называются буровым керном.
Наиболее распространенным видом горных выработок является шурф. При изысканиях применяют также и другие выработки: расчистки, канавы, дудки, штольни и шахты.
Шурф – вертикальная горная выработка прямоугольного или круглого сечения, проходимая с поверхности до глубины 20 м. Шурф круглого сечения называют дудкой.
Наиболее распространены на изысканиях мелкие шурфы глубиной до 3-5 м сечением 1х1,25 м.
В настоящее время шурфы разрабатывают с помощью специальных шурфопроходческих установок, оснащенных ковшовыми или шнековыми бурами.
По окончании полевых работ шурфы тщательно засыпают, грунт утрамбовывают, а поверхность земли выравнивают.
Расчистки – неглубокие выработки, применяемые для снятия рыхлого маломощного покрова делювия или элювия с наклонных поверхностей.
Канавы (траншеи) – узкие (до 0,8 м) и неглубокие (до 2 м) выработки, выполняемые вручную или с помощью технических средств с целью вскрытия коренных пород.
Штольни – подземные горизонтальные выработки значительной длины, закладываемые на склонах и вскрывающие толщи горных пород в глубине массива.
Шахты (разведочные) – вертикальные горные выработки, которые отличаются от шурфов значительно большими размерами (глубиной до 30 м, а сечением до 6 кв.м).
Основными геологическими документами разведочных работ являются буровой журнал и журнал горных выработок. В журналах по мере бурения скважин и проходки шурфов подробно описывают состав и состояние вскрываемых пород, указывают глубину отбора проб породы и воды, проводят результаты наблюдений за появлением уровня подземных вод, выходом керна и т.д. По данным буровых и горных журналов составляют разрезы (колонки) отдельных скважин и шурфов.
Данные нескольких разрезов колонок) объединяют в инженерно-геологические профили (разрезы).
Геофизические методы сопутствуют (или предшествуют) буровым и горнопроходческим работам и позволяют значительно сократить их объем, повысить полноту и качество исследований. В большинстве случаев их применяют как вспомогательные методы. Они помогают изучать геологический разрез горных пород, а также геологические процессы и явления.
Геофизические методы исследования основаны на различиях физических свойств горных пород (удельного электрического сопротивления, скорости распространения упругих сейсмических волн, радиоактивности, магнитной восприимчивости).
Геофизические методы разделяют в зависимости от изучаемых физических полей:
- электромагнитные (электроразведка);
- сейсмоакустические (сейсморазведка);
- магнитометрические;
- гравиметрические.
Электроразведка основана на исследовании искусственно создаваемого в массивах пород электрического поля. Каждая порода в зависимости от состава, состояния, водоносности характеризуется своим удельным электрическим сопротивлением. Чем больше разняться эти удельные сопротивления между собой, тем точнее результаты электроразведки.
Электроразведка с поверхности земли применяется в двух модификациях: электрозондирование и электропрофилирование.
При методе вертикального электрического зондирования приемные электроды М и N с включенным в цепь потенциометром остаются неподвижными, а питающие электроды А и В последовательно перемещаются от центра зондирования. Чем больше расстояние между А и В, тем на большую глубину проникают токовые линии. Измеряя силу тока между питающими электродами А и В и разность потенциалов между приемными электродами М и N, определяют удельное сопротивление горных пород.
Метод вертикального электрического зондирования широко используется для определения глубины залегания и мощности водоносных горизонтов, включая глубокозалегающие артезианские воды.
Обнаружение карстовой полости с помощью электропрофилирования
При электропрофилировании по профилю перемещаются одновременно четыре электрода AMNВ при неизменном расстоянии между ними. Это дает возможность изучить геологическое строение участка в горизонтальном направлении вдоль линии профиля. Методом электропрофилирования определяют границы слоев горных пород и водоносных горизонтов, обнаруживают карстовые полости, обводненные трещиноватые зоны, линзы пресных вод среди соленых и др.
Сейсморазведка основана на измерении скорости распространения упругих колебаний, искусственно возбуждаемых в горных породах (взрывами, ударами). Замерив время пробега упругой волны от точки возбуждения до сейсмоприемника, вычерчивают кривую – годограф, по которому рассчитывают скорость распространения волн в исследованных породах и строят сейсмогеологический разрез.
С помощью микросейсмических установок, применяемых для малых глубин исследования, устанавливают глубину залегания скальных пород под наносами, выявляют погребные речные долины, карстовые пустоты, уровень подземных вод, мощность талых пород вечной мерзлоте. В сложных сейсмических условиях этот метод недостаточно точен.
