Инженерные изыскания
Что такое инженерные изыскания
Инженерные изыскания- это комплексная деятельность по изучению условий окружающей среды и факторов антропогенного воздействия, в целях рационального и безопасного использования территорий как в черте населенных пунктов так и за их пределами. Изыскания позволяют всестороннее изучить условия строительной площадки, так как залогом долгой и беспроблемной эксплуатации зданий и строений выступает объемное исследование и правильная интерпретация полученных результатов.
Цели инженерных изысканий
Перед инженерными изысканиями ставятся различные цели и вопросы. Но основные и самые важные можно свести к тезисам:
- Сбор всесторонней информации о месте будущего строительства с позиции геологии, геодезии, экологии и гидрологии.
- Составление прогнозов о вероятных изменениях при взаимном влиянии объекта и природной среды.
- Обнаружение рисков при проведении строительных работ, разработка мероприятий по их минимизации и устранению последствий.
- Повышение надежности и безопасности, улучшение потребительских свойств объекта
- Оптимизация взаимосвязи между сооружением и окружающей средой, определение потенциала района застройки.
Этапы проведения работ по инженерным изысканиям
Проведение изыскательских работ ведется в четыре ступени:
- Подготовительная. На начальной стадии собирается и изучается архивная документация:
данные по составу и физико- механическим свойствам почв, карты, разрезы, планы. На подготовительной ступени определяется объем практических работ, подбирается методология и оборудование для сбора образцов.
- Полевая. На этом этапе проводится комплекс работ, согласно плану инженерных изысканий объекта. Выполняются мероприятия по отбору образцов грунта, воды, воздуха, проводятся замеры физических показателей и других натурных величин.
- Лабораторная. Отобранные образцы доставляются в лабораторию для проведения исследования необходимых свойств.
- Камеральная. Завершающая стадия включает в себя обобщение, анализ и систематизацию данных, полученных в ходе проведения полевых и лабораторных работ. Результатом камеральной ступени изыскательской деятельности служит технический отчет.
Виды инженерных изысканий
Какие виды работ необходимо провести на участке зависит от конкретных задач. Действия по изысканиям разделяют на два направления:
- Экономическое. Заключается в обеспечении оптимальных условий для строительства: обоснование экономической целесообразности стройки за счет подбора местных строительных материалов и водоснабжения; расчете сбалансированного подбора ресурсов.
- Техническое. Разностороннее изучение территории с целью выверенного подбора площадки под застройку.
Вся, проводимая деятельность по инженерным изысканиям делится на пять отдельных видов:
- Геодезические
- Геологические
- Гидрометеорологические
- Экологические
- Геотехнические
- Геодезические изыскания
Работы по геодезии на участке ведутся в предпроектный период. Предназначены они для сбора и обработки необходимого и полного пакета данных о площадке. На этапе геодезических исследований определяются координаты пространственных объектов и точек высот земной поверхности. Дают представление об объеме земляных работ в районе строительства. Геодезические исследования включают в себя работы по картографии. Данные, полученные топографическими методами, наносятся на планы, карты, схемы; сверяются с архивной документацией, выявляются и фиксируются изменения.
В состав работ по геодезическим изысканиям входит:
- Сбор, изучение и систематизация архивной информации. Получение данных из архивов об истории исследований района строительства.
- Рекогносцировка на местности. Обследование участка, выявление оптимальных точек для топографии, поиск координат точек для включения в геодезические сети.
- Разработка новых и развитие существующих опорных геосетей.
- Организация планово-высотных геодезических сетей.
- Топография методом аэрофототопографической и стереофотограммметрической съемки.
- Топографическая съемка подземных и наземных коммуникаций и объектов.
- Актуализация кадастровых планов в графическом, фотографическом и цифровом формате.
- Работы по инженерной гидрографии
- Перенос в натуру и привязка геофизических точек
- Работы по стационарному наблюдению за усадкой и деформацией основания зданий, и изменениями геологических пород в районах развития опасных техногенных и сейсмических процессов.
- Наполнение данными информационных систем и кадастров.
- Составление топографических планов, тематических и кадастровых карт, специальных атласов в графическом и цифровом формате.
- Обработка материалов
- Составление технического отчета.
Геологические изыскания
Геологические изыскания в строительстве- это комплекс работ направленных на изучение геологических и гидрогеологический условий на строительной площадке; изучение свойств грунтов и изменение их с течением времени. Инженерно- геологические изыскания наиважнейший этап, предшествующий проектированию нового здания, реконструкции или сносу существующего.
Геологические испытания дают ответ на вопросы:
- Состав почв.
- Расположение и толщина грунтов в геологическом разрезе. Знания о составе и толщине слоя грунта позволяют правильно подобрать тип фундамента.
- Глубина промерзания грунта. От этого показателя зависит глубина заложения фундамента.
- Наличие и глубина залегания водоносного слоя. Показатель влияет на выбор основания здания и целесообразности обустройства дренажной системы для отведения вод.
- Определение уровня агрессивности и коррозийной активности грунтовых вод. Наличие большого количества солей в водонасыщенных грунтах может привести к бетонной коррозии и препятствует набору прочности бетонной смеси.
- Физико- механические свойства грунтов. Важно знать такие показатели как сопротивление сжатию и сдвигу. На основе этих данных будет впоследствии рассчитана несущая способность фундамента. А от этого будут подбираться материалы для строительства и проектироваться возможная этажность строения.
Отчет по геологическим изысканиям дает обоснованный ответ о выборе типа фундамента, возможным нагрузкам на основание, вероятности подтопления, возможных сейсмических сдвигах, необходимости дренирования и уплотнения грунтов, а также позволяет оптимизировать затраты на обустройство площадки под строительство.
Гидрометеорологические изыскания
Гидрометеорологические изыскания- работы по оценке гидрогеологических, метеорологических и гидрологических условий в районе будущего строительства и влияние гидрометеорологических условий на объект. К таковым относят:
- Снеговые и ветровые нагрузки
- Интенсивность поступления атмосферной влаги: дожди, снег, град.
- Наличие надземных и подземных водоемов, рек. Скорость и направление течения.
- Изучение уклонов и мест стока воды.
- Определение вероятности возникновения опасных гидрометеорологических явлений: оползни, сели, лавины.
- Глубина промерзания грунта, водоема- криологические условия
Деятельность по гидрометеорологии включает в себя работы по:
- Сбору и анализу данных изучаемой местности.
- Рекогносцировке района и обследований участка застройки
- Наблюдениями и измерениями характеристик водных и климатических объектов. А именно изучении питания водных объектов, течении, загрязненности прозрачности воды, обнаружении подземных источников питьевой воды, глубины их залегания, объемов. К метеорологическим наблюдениям относят: направление и скорость ветров, количество осадков в течение года, температуру, уровень солнечной радиации.
Объектами исследования гидрометеорологических изысканий выступают:
- Гидрологические режимы рек, озер, каналов, других водных объектов, прибрежной зоны.
- Климатические и метеорологические условия в исследуемом районе.
- Несущие угрозу безопасности природные метеорологические явления.
- Изменения в гидрометеорологии местности под воздействием техногенной деятельности человека.
Инженерно-экологические изыскания
Экологические изыскания- работы по исследованию свойств компонентов природной среды: недр, почвы, воды, воздуха, растительных и живых организмов.
Целью инженерно-экологических изысканий является обеспечение безопасности и создание комфортной среды обитания для человека; прогнозирование влияния строительного объекта на природную среду; разработка мер по устранению пагубного воздействия человека на окружаю среду.
Комплекс работ по экологическим исследованиям района строительства включает:
- Измерение уровня радиации на участке, определение выделения в атмосферу радона.
- Отбор проб почвы, воды, воздуха. В дальнейшем образцы доставляются в лабораторию, где исследуются на наличие загрязнений, в том числе солями тяжелых металлов.
- Газогеохимия участка. Важная часть экологических изысканий, в ходе которой определяются вещества, способные при распаде выделять опасные газообразные вещества.
- Оценку микробиологического, паразитологического состояния среды.
- Изучение физико- механических факторов: шума, вибраций, электромагнитных полей.
- Определение санитарно-биологических показателей.
Результаты исследования оформляются в виде технического отчета, в котором даются рекомендации для проектировщиков и строителей с точки зрения экологии. Вовремя выявленные неблагоприятные факторы позволяют разработать эффективные меры по недопущению экологических катастроф, снижению уровня опасности для населения.
Инженерно-геотехнические изыскания
Последний вид изысканий в районе застройки- инженерно- геотехнические. Нацелены на исследование массивов грунтов, которые будут служить основаниями будущим сооружениям и средой прокладки инженерных коммуникаций. В задачи геотехнических изысканий входит проведение дополнительных исследований в районах со сложными геоморфологическими условиями и активными геодинамическими процессами; создание расчетов по устойчивости грунтов с учетом всех факторов воздействия.
Геотехнические изыскания отличаются от геологических тем, что формирует математическую модель, учитывающую не только геологический состав и физические свойства грунтов, но и факторы геологического и техногенного характера, которые могут повлиять на ход строительства с определенной долей вероятности.
Опасные геодинамические процессы вызываются:
- Действием подземных и наземных водных источников
- Весом грунтов
- Совместной работой массы грунта и текущих подземных вод
- Силами, которые возникают при промерзании- оттаивании почвы.
Например, прорыв водовода может привести к оползню толщи грунта, заболачиванию местности. В случае нарушения равновесного баланса при строительстве может произойти обрушение пород под собственным весом.
Цели геотехнических изысканий
- Контроль за изменением свойств грунтов
- Мониторинг строительства и реконструкционных работ
- Контроль за опасными геологическими процессами.
- Своевременное обнаружение отклонений от нормы состояния строительного объекта
- Наблюдение за окружающим пространством при обустройстве котлованов и отведении воды
- Изучение и мониторинг свойств фундаментов при ремонте или реконструкции строения.
Комплексный и всесторонний подход с применением перечисленных видов инженерных изысканий, гарантирует получение выверенных, обоснованных результатов, на основании которых выносится решение об утверждении или отклонении территории для строительства.
Оформление результатов инженерных изысканий
Все типы работ проходят камеральную стадию. Данные обрабатываются, группируются и формируется итоговый технический отчет, который служит основой для разработки проектной документации. Отчет содержит:
- Вводную часть.
- Разделы с описанием в текстовой форме, использованием карт, таблиц, графических геологических разрезов, с указанием грунтов.
- Заключительную часть, в которой делаются выводы о соответствии или несоответствии изученных показателей установленным в нормативной документации.
Технический отчет по инженерным изысканиям подлежит обязательной экспертизе соответствующими аккредитованными организациями. Экспертное заключение оформляется в соответствии с утвержденными стандартами.
Какие опасные процессы выявляют инженерные изыскания
Присутствие карстовых пустот. Возникают в результате естественных или искусственных геогидрологических процессов- вымывания породы из известковых грунтов. Залегают на разной глубине, не редко происходят обвалы почвы внутрь карста. Поэтому важно, чтобы строение располагалось не над карстовой пещерой.
Завышенный уровень грунтовых вод. Может серьезно подпортить ход строительства или сделать его продолжение невозможным. Своевременное выявление особенности участка позволяет разработать меры по дренированию места застройки.
Вероятность оползней. Проблема возникает, когда строительство ведется на уклоне на глинистых и водонасыщенных грунтах. При недостаточном заглублении фундамента, здание с пластом породы съезжает вниз, часто с необратимыми повреждениями.
Присутствие водоносных горизонтов. В процессе работ может выясниться, что на территории в доступе имеется качественная питьевая вода. Это снимает проблему водоснабжения, позволяет обустроить артезианскую скважину и питать здание или сооружение автономно, не привязываясь к централизованному водоснабжению.
Присутствие техногенных слоев. При проведении инженерных изысканий в городах или прилегающих районах выявляются опасные химические, физические и биологические захоронения отходов. В этом случае строительная площадка переносится или опасный грунт вывозиться в полном объеме, если такое действие оправдано.
Кто может проводить изыскания
- Изыскания в полном объеме может проводить застройщик, если он является членом саморегулируемой организации в области инженерных изысканий.
- Физическое или юридическое лицо, состоящее в профильной СРО.
- Лицо, получившее разрешение на использование земель, находящихся в государственной или городской собственности, при условии нахождения в профильной СРО.
Работы по отбору проб и получению результатов на местности возможны только с применением поверенного в установленном порядке оборудования.
Ошибки частных застройщиков
Если при капитальном многоэтажном гражданском и промышленном строительстве проведение инженерных изысканий это законодательная норма, то при частном домостроении- рекомендательная. Поэтому возникают ошибочные мнения по поводу проведения инженерных изысканий.
- При проектировании и выборе типа фундамента опираться на мнение владельцев существующих строений. Глубокое заблуждение, так как грунты и вода залегают в толще неоднородно. Картина разреза может меняться через несколько метров.
- Инженерные изыскания- это дорого. Безусловно, плата за проведение работ требуется, но сумма составляет менее 1% от стоимости проекта. Значительно больше придется потратить при решении проблем с неравномерной осадкой фундамента или трещинами по зданию. С другой стороны, позволит сэкономить на материалах, так как подрядчики- строители необоснованно перестраховываются, используя больше бетона и арматуры для фундамента.
- Не стоит доверять девелоперу, который утверждает, что проводились инженерные изыскания участка и предоставляет копию отчета. Важны изыскания именно под пятном застройки. Вряд ли продающая земельные участки организация точно угадала координаты будущего дома.
- Нельзя опираться на мнение специалистов, которые утверждают, что исходя из многолетнего опыта по внешнему виду способны определить несущую способность грунтов и другие важные физико-механические характеристики. Данные показатели исследуются в аккредитованной лаборатории, с последующим оформлением результатов.
Необходимость проведения инженерных изысканий очевидна. Строительство дома без понимания геологической, геодезической и экологической картины- работа вслепую. Важно понимать, что в случае судебных разбирательств наличие технического отчета о проведенных инженерных изысканиях компетентной организацией, является важным доказательным аргументом для привлечения к ответственности недобросовестных проектировщиков и застройщиков. Наличие координат участка и строений избавит от спорных конфликтных ситуаций и сбережет деньги и нервы.
На прочном основании. Особенности усиления фундаментов
Современные технологии позволяют эффективно усилить фундамент. Выбор оптимальной – зависит от конкретных задач.
Надежный фундамент отвечает за безопасность эксплуатации всего здания. Соответственно, конструкция должна быть особо прочной и долговечной. Тем не менее выявляются случаи, когда под зданиями, особенно возведенными очень давно, фундамент ослаблен и деформирован. Также встречаются прецеденты, когда проблемы в этой сфере обнаруживаются под новыми домами и даже при нулевом цикле строительных работ.
В настоящее время появилось множество современных технологий, позволяющих быстро диагностировать состояние фундаментов, выявить дефекты и повреждения. Разработаны и используются эффективные новые методы усиления и укрепления этих конструкций. Некоторые из них позволяют работать без нарушения внешнего вида и конструктивных особенностей здания.
На начальном этапе
По словам генерального директора Ikon Development Антона Детушева, если говорить непосредственно о нулевом цикле, то чаще всего усиление фундаментов необходимо в случаях, когда были допущены технические ошибки при проведении изыскательских и проектных работ. Также оно требуется при возобновлении строительства на объектах, которые не были должным образом законсервированы и защищены от внешних воздействий. В том числе, когда были выявлены нарушения при возведении дренажей, повлекшие за собой образование пустот вследствие суффозии (вымывание грунтов из-под подошвы фундамента) или иных техногенных процессов, связанных с подвижкой грунтов (проседание, пучение, выветривание и т. д.).
Инженер компании «Строительный контроль» Евгений Пономарёв приводит пример, когда на нулевом цикле строительства требуется усилить свайный с монолитным ростверком фундамент. Такие могут понадобиться из-за особенности грунтов, которые из-за своей подвижности могут меняться с момента проведения инженерных изысканий до начала строительства. «На основании инженерно-геологических изысканий выполняется проектирование свайного фундамента. В документе указывается длина, сечение и шаг свай. Однако данных изысканий бывает недостаточно – и принятые проектные решения необходимо проверять в процессе работ. Поэтому при устройстве свайного фундамента производятся полевые испытания грунтов динамической нагрузкой, при которых определяется параметр, называемый отказом, проводятся статические испытания свай, выясняется их несущая способность. Если результаты этих испытаний не соответствуют проектным данным и нормативным требованиям, то принимается решение об усилении фундамента. В частности, технология усиления предполагает применение свай с большей длиной и (или) большего поперечного сечения. Также возможно использование свай-дублёров, в определенном шаге от конструкции, показавшей неудовлетворительные значения при испытаниях», – рассказывает он.
Рациональный выбор
Эксперты отмечают, что в разных условиях оптимальны различные методы усиления несущих конструкций. Необходимо учесть характеристику почвы, стоящие рядом объекты недвижимости и коммуникации и многое другое.
По словам главного архитектора ГК «КВС» Надежды Виролайнен, чаще всего требуется усиление фундаментов уже существующих, а не строящихся зданий. В частности, такие работы проводятся на объектах реконструкции, где необходимо укрепить старые конструкции или где идет перестройка дома и предполагается увеличение статической нагрузки. Усиление фундаментов старых зданий может также понадобиться, когда они были повреждены из-за проведения рядом других строительных работ.
«Методы зависят от типа фундамента и характеристик грунтов. Может, например, происходить погружение дополнительных свай (набивных, буроинъекционных и других). Локальный ремонт может выполняться саморасширяющимися ремонтными составами. При недостаточной несущей способности элементов фундаментов делают увеличение сечения «добетонированием» с армированием и анкеровкой арматуры. При необходимости усиливать столбчатые или ленточные фундаменты на некоторых объектах выполняются обоймы из прокатных металлических профилей, пластин. При изменении конструктивной схемы реконструируемого здания может выполняется устройство новых элементов – фундаментных плит, балок и др.», – рассказывает Надежда Виролайнен
По мнению руководителя конструкторского отдела компании «Метрополис» Алексея Кущенко, самыми распространенными методами усиления грунтов можно считать переопирание здания на сваи и закрепление грунтов в основании фундамента. Они проводятся совместно с работой по устранению последствий физического износа фундаментов в виде цементного инъектирования тела фундаментов, устройства различных обойм и т. п. «Примером подобного подхода могут служить работы на объекте культурного наследия в центре Москвы. Реконструкция подразумевала увеличение нагрузок на фундаменты при значительном заглублении подземной части здания. Проектом предусмотрено переопирание несущих колонн и стен здания на грунтоцементные сваи диаметром 600 мм, армированные стальными трубами диаметром 140 мм. Выполнению свайных работ предшествовало восстановление физической целостности фундаментов путем вычинки поврежденных мест, инъектирования тела фундаментов и, в отдельных местах, устройство металлических обойм», – добавил он.
Как в случае усиления фундаментов простой цементацией, так и в случае иньектирования важен качественный строительный материал. Технический специалист корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ Антон Ружило отмечает, что для того, чтобы повысить эффективность процесса гидратации цемента, создать более плотную структуру бетона и, таким образом, улучшить прочностные показатели конструкции, рекомендуется использовать специальные добавки. «Это в равной степени касается и заливки нового фундамента, и струйной цементации. Применение добавок оказывает положительное влияние на такие физико-механические свойства бетона и раствора, как морозостойкость, водонепроницаемость, прочность и удобоукладываемость», – подчеркнул специалист.
Кстати
Иньектирование фундаментов можно проводить в стесненных условиях. Кроме того, не требуется вскрывать площадку вокруг здания и на месте строительства, углублять котлован и делать дополнительные траншеи.
С учетом местных особенностей. Специфика инженерно-гидрометеорологических изысканий
Бывали случаи, когда после проведения инженерно-гидрометеорологических изысканий (ИГМИ) корректировалась локация строительства или вовсе сворачивался проект. Почему это так важно?
Наряду с геологическими, экологическими исследованиями ИГМИ помогают раскрыть особенности территории, на которой планируется построить здание, сооружение или линейный объект.
Следуя по этапам
По словам специалистов, состав, объем и виды ИГМИ регламентируется требованиями действующих нормативных документов (СП 47.13330.2016, СП 11-103-97, СП 33-101-2003). Работы выполняются в соответствии с техническим заданием и программой ИГМИ, представленной в приложении к отчету.
Главный гидролог ЗАО «ЛенТИСИЗ» Ольга Ходкина отмечает, что ИГМИ проводятся в три этапа. Первый – подразумевает подготовительную работу. Он включает в себя изучение планового материала на предмет достаточности для снятия расчетных морфометрических характеристик в районе проведения работ. Второй этап – это полевые изыскания на местности. Проводится комплекс гидрографических, гидрометрических и морфометрических работ. Они выполняются с целью получения исходной информации для расчетов уровней водотока, оценки русловых деформаций и других гидрологических характеристик. «Третий этап – это камеральная работа. Она выполняется по завершении полевых исследований, с использованием полученных материалов. Включает в себя необходимые гидрологические расчеты, составление текстовых и графических приложений, нанесение гидрологической информации на топографические профили и планы, составление технического отчета по ИГМИ или главы в комплексном отчете по изысканиям», – поясняет она.
В целом, как добавляет эксперт, ИГМИ позволяют учесть ряд факторов, серьезно влияющих на надежность и жизнеспособность будущего объекта, а также учесть его влияние на окружающую среду.
Территориальная специфика
Проведение ИГМИ особенно важно для территорий Петербурга и Ленобласти. Местность имеет влажный переменчивый климат (негативно влияющий на состояние зданий, сооружений, дорог), болотистую почву, множество водных объектов. Все это необходимо учитывать при проектировании и строительстве, чтобы избежать подтопления участков, домов, трасс во время таяния снегов, паводков и пр. Собственникам объектов недвижимости важно не забывать, что грунтовые воды могут привести к разрушению фундаментов, что чревато серьезными проблемами.
Действующие нормативы по определению гидрометеорологических характеристик разработаны преимущественно для естественных условий, рассказывает заведующий отделом прогнозирования гидрологических процессов и экспериментальных исследований ФГБУ «Государственный гидрологический институт» Михаил Марков. В основе их лежит представление о стационарности или цикличности природных процессов. Вместе с тем на эти процессы существенно могут влиять антропогенные факторы, а в последнее время и климатические изменения. Это необходимо учитывать в изысканиях для Петербурга и Ленобласти, особенно для урбанизированных территорий.
В настоящее время в Северной столице ИГМИ готовы делать десятки различных организаций. Многие из них используют в своей деятельности технологии, автоматизирующие рабочие процессы, а также оборудование, упрощающее проведение полевых работ. В частности, специалисты проводят дистанционный осмотр местности с помощью беспилотных летательных аппаратов, геодезической спутниковой аппаратуры с контроллером.
По словам Михаила Маркова, стоимость ИГМИ зависит от состава и объема необходимой гидрометеорологической информации. «Она определяется в зависимости от вида и назначения сооружений, их уровня ответственности, стадии проектирования, а также гидрологических и климатических условий района (площадки, трассы) строительства. По опыту нашего института, стоимость ИГМИ варьируется от 25 тыс. рублей за справку по какому-либо одному параметру до 3–10 млн и более при гидрометеорологическом обосновании проектирования дорогостоящих объектов, подобных АЭС или комплексу защитных сооружений от наводнений», – добавил он.
Мнение
Ольга Ходкина, главный гидролог ЗАО «ЛенТИСИЗ»:
– Стоимость гидрометеорологических изысканий определяется, в первую очередь, исходя из поставленной задачи, объема предстоящих работ, а также их сложности, видов используемого оборудования. В среднем она начинается от суммы в несколько десятков тысяч рублей для площадок, не попадающих в водоохранную зону, и выше – для участков, расположенных в непосредственной близости к водотокам и водоемам. На цену также будут влиять изученность района работ, площадь участка обследования. При проведении изысканий для строительства линейного объекта (газопровода, линии электропередач, автомобильной трассы) также учитываются пересекающие водные переходы. Стоимость услуг будет начинаться от суммы в 100 тыс. рублей.
Михаил Марков, заведующий отделом прогнозирования гидрологических процессов и экспериментальных исследований ФГБУ «Государственный гидрологический институт»:
– ИГМИ проводятся во всех случаях, когда проектируемые инженерные объекты должны быть устойчивы к воздействиям гидрометеорологических факторов и гарантированно обеспечены водными и климатическими ресурсами с учетом экологических и иных ограничений, связанных с обеспечением благоприятных условий проживания, труда и отдыха населения. Заказчиками ИГМИ могут быть разработчики градостроительной документации, инвестиционные компании, проектные организации, органы исполнительной власти, экспертные сообщества, экологические организации и физические лица.