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.