Часть 4. Виды инженерно-геологических работ на стадии изысканий «рабочая документация»

Целью проведения инженерно-геологических исследований является получение необходимых для проектирования объекта инженерно-геологических материалов, выбор наиболее рациональных и экономически целесообразных конструктивных решений. Задача исследований состоит в определении инженерно-геологических условий (изучении геологического строения, геоморфологии, гидрогеологических условий, природных геологических и инженерно-геологических процессов, свойств горных пород и прогноза их изменений при строительстве и эксплуатации различных сооружений).

Ведение инженерно-геологических изысканий определяется нормативной документацией СНиП 11.02-96 "Инженерные изыскания для строительства", СП 11-105-97 Свод правил часть 1 "Инженерно-геологические изыскания для строительства", ТСН 50-302-96 "Устройство фундаментов в СПб". Эти документы определяют порядок, состав, виды выполняемых работ изысканий для различных этапов проектирования, строительства и эксплуатации объектов при различных геологических обстановках, а также состав документации по результатам изысканий, порядок их предоставления и приемки, ответственность исполнителей и заказчиков.

Состав исследований определяется программой, согласованной с проектной организацией. Объем выполняемых инженерно-геологических работ различен. Это связано со стадией проектирования, геологической изученностью района, сложностью геологического строения, особенностями свойств грунтов, конструктивными особенностями сооружений, их капитальностью.

Состав инженерно-геологических изысканий:

- сбор и анализ материалов прошлых изысканий (архив);

- анализ аэрокосмических съемок для линейных сооружений (дороги например);

- маршрутные изыскания;

- проходка горных выработок (скважины, шурфы);

- геофизические исследования;

- полевые методы определения физико-механических свойств грунтов;

- гидрогеологические исследования;

- лабораторные методы определения физико-механических свойств грунтов;

- обследование фундаментов и подземных конструкций (для проведения реконструкций);

- прогноз опасных процессов;

- оценка риска этих процессов.

Инженерно-геологические работы обычно выполняют в три этапа: подготовительный, полевой, камеральный.

Подготовительные работы включают изучение района по архивным, фондовым и литературным данным. Если здание предполагается на застроенной территории, то целесообразно использовать имеющиеся инженерно-геологические изыскания прошлых лет, геолого-съемочные работы (геологические карты), аэрокосмические съемки территории, научно-исследовательской, научно-технической литературы, где обобщены данные о природных и техногенных условиях территории и их компонентах. В зависимости от сложности здания, сооружения назначаются полевые работы.

Полевые методы определения прочностных и деформационных свойств грунтов применяются в зависимости от стадии проектирования, ответственности сооружения, или по требованию проектировщика. В полевой период производят инженерно-геологические работы, предусмотренные проектом для данного участка: инженерно-геологическую съемку, разведочные (буровые и горнопроходческие) работы и геофизические исследования, опытные полевые исследования грунтов, изучение подземных вод, анализ опыта местного строительства и т.д.

В течение камерального периода идет анализ полевых материалов и последствий лабораторных действий, оформляется инженерно-геологический отчёт с подходящими графическими схемами, видами карт, разрезов и т.д.

Основной частью инженерно-геологических исследований является бурение.

Рис. 1. Установка для зондирования

Бурение—один из главнейших видов разведочных работ, применяется в основном для исследования горизонтальных или полого падающих пластов. С помощью бурения выясняют состав, свойства, условия залегания грунтов. Работы основана на исследовании извлекаемых образцов. Преимущества: скорость выполнения скважин, возможность достижения больших глубин, высокая механизация производства работ, мобильность буровых установок. Недостатки: малый диаметр скважин и невозможность осмотра стенок, размер образцов ограничен диаметром скважин, по одной скважине нельзя определить элементы залегания слоев, сложно выявить точно инженерно-геологические элементы, несоблюдение сохранения свойств монолита, погрешность от 0,25 до 0,75 м, пропуск некоторых слоев. К главнейшим разведочным выработкам относят горизонтальные выработки: расчистки, канавы (узкие — до 0,8м; неглубокие — до 2м), штольни; слабонаклонные и горизонтальные: шурфы (дудок—круглое сечение), буровые скважины.

Шурф - колодцеобразная вертикальная выработка прямоугольного (квадратного) сечения. Буровые скважины представляют собой круглые вертикальные или наклонные выработки малого диаметра, выполняемые специальным буровым инструментом.

Способы бурения: ударно-канатный (рабочие наконечники - стакан, желонка, змеевик); вращательный: колонковый (универсальный; рабочий наконечник-коронка), медленный вращательный (рабочий наконечник - ложковый бур, змеевик); вибрационный. Ударно-канатный и колонковый способы различают сплошной (результат-шелом) и кольцевой (монолит).

При проведении полевого этапа инженерно-геологических работ проверяется точность результатов, полученных при помощи горных выработок. Используют статическое, динамическое зондирование, штамповые испытания, прессиометрию, опытную забивку свай. наиболее благоприятным считается совместное использование зондирования и опытной забивки свай. Широко применяемыми являются так же геофизические работы: электроразведка, сейсморазведка, их разновидности. Задача работ - оценить неоднородность разреза, наличие пустот, слабых слоев.

Размер шурфов в плане зависит от их предполагаемой глубины (1×1м; 1×1,5м; 1,5×1,5м и т.д.). Диаметр скважин не более 1м.

Количество шурфов зависит от цели обследования:

-для восстановления зданий 2-3 шт.;

-для детального обследования фундамента по одному шурфу в каждом месте неудовлетворительного состояния надземной конструкции;

-при ликвидации последствий затопления подвалов, тоннелей по одному шурфу в каждом обводненном месте.

Количество скважин зависит от категории сложности, степени ответственности здания (сооружения),его размера. Минимальное количество скважин - 3.

Расположение выемок:

-ленточный фундамент - по осям здания или по осям фундамента;

-свайный, здание круглое в плане - по контуру и в центре.

Глубина выемок зависит от нагрузки на проектируемое здание, сооружение и должна быть ниже активного уровня сжимаемой толщи.

В скальных грунтах глубина не менее 3м; в дисперсных - 5м.