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.
В формате замещения. Рынок пенополистирола
В настоящее время, по данным экспертов, продолжается сокращение производства и потребления вспененного пенополистирола. Освободившуюся нишу все активнее заменяет экструдированный вид этого теплоизоляционного материала.
Пенополистирол широко применяется в строительстве новых зданий и сооружений, а также при отделке помещений. В объеме потребления теплоизоляционных материалов его доля достигает 30%. По оценке экспертов, в ближайшей перспективе она будет постепенно увеличиваться и через 5-7 лет достигнет показателя в 40%.
Генеральный директор АПРИ «Флай Плэнинг» Владимир Савченков отмечает, что главными плюсами пенополистирола являются: широкая сфера применения (от утепления подвальных помещений до использования на балконах, лоджиях и фасадах), а также долговечность, высокие теплоизоляционные свойства, легкость в применении, экологичность и доступная цена. «В качестве недостатков можно указать следующее: это легковоспламеняющийся материал, он разрушается под долгим воздействием солнечных лучей, также он отличается хрупкостью. Поэтому при транспортировке и использовании нужно соблюдать меры предосторожности. Но стоит отметить, что указанные недостатки с лихвой покрываются достоинствами. Это современный технологичный материал с универсальными свойствами и широким перечнем возможностей», – считает он.
Путем продавливания
Отметим, что пенополистирол, как теплоизоляционный материал, подразделяется на два вида: вспененный (EPS) и экструдированный (XPS). Производители данных продуктов между собой достаточно жестко конкурируют.
Согласно исследованию аналитического агентства DISCOVERY Research Group, по итогам трех кварталов 2019 года, объем рынка (производство и потребление) EPS в нашей стране составил 5,49 млн куб. м, XPS – 6,21 млн куб. м. В том числе российскими компаниями за данный период времени было экспортировано 6 тыс. куб. м вспененного пенополистирола и 120 тыс. куб. м экструдированного.
Экструдированный пенополистирол, как рассказывает руководитель направления «Полимерная изоляция» корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ Алексей Касимов, создается из полистирола общего назначения (ПСОН) методом экструзии (путем продавливания вязкого расплава материала). В результате получается равномерная мелкопористая структура, что придает материалу прочность, практически нулевое водопоглощение и низкий показатель теплопроводности.
«Экструдированный пенополистирол может применяться в заглубленных конструкциях: фундаменты, подвалы, подземные паркинги, где эффективно защищает фундамент от теплопотерь и разрушительных сил морозного пучения. Также особенностью экструзионного пенополистирола является то, что он может использоваться при температуре от –70°С до +75°С. Благодаря этому материал активно используют в холодильных установках, катках и пр. В целом мы отмечаем ежегодное сокращение рынка EPS, при этом освободившуюся нишу замещает XPS», – добавляет Алексей Касимов.
Отвечая новым требованиям
Эксперты считают, что рост потребления экструдированного пенополистирола связан с трендом повышения энергоэффективности зданий. В частности, стандартный слой плит из этого материала в 50 мм сохраняет тепло в помещении так же, как метровая кирпичная или бетонная стена толщиной 2,5 м. Также XPS все активнее применяется в дорожном строительстве для предотвращения морозного пучения полотна. Материал препятствует промерзанию грунта и значительно увеличивает срок эксплуатации дорожного покрытия. Кроме того, экструдированный пенополистирол более прост в переработке – и его производители могут заниматься выпуском вторичных продуктов.
В целом, как отмечают игроки рынка, применение XPS позволяет существенно усовершенствовать и ускорить технологию строительства, значительно снизить затраты при создании новых конструкций, отвечающих новым требованиям строительных норм.
При этом они подчеркивают, что EPS как теплоизоляционный материал не уйдет с рынка совсем. Он останется востребован в бюджетном строительстве и утеплении малоэтажных индивидуальных домов. Кроме того, за счет совершенствования технологий производства этого материала будут повышаться его качественные характеристики и расширяться область применения.
Кстати
С 1 января 2020 года, в соответствии с приказом Росстандарта, в общероссийском классификаторе ОКПД 2 выделены отдельные коды для теплоизоляционных плит из пенополистирола, сэндвич-панелей с пенополистиролом и сэндвич-панелей с минеральной ватой. Предполагается, что это новшество поможет лучше идентифицировать теплоизоляционные продукты в области их применения, а также повысит качество сбора статистической информации, необходимой в том числе для оказания мер господдержки. Изменения в классификаторы подготовлены на основании предложений технической рабочей группы «Ассоциация производителей и поставщиков пенополистирола» в рамках научно-технического совета по развитию промышленности строительных материалов, изделий и конструкций при Минпромторге РФ.
С точностью до миллиметра. Лазерное сканирование в геодезии
Лазерное сканирование, несмотря на необходимость использования сравнительно дорогостоящего оборудования, все активнее применяется в геодезии, проектировании и строительстве сооружений.
Технологии проведения инженерных изысканий не стоят на месте. Специалисты рынка считают, что в настоящее время одним из самых быстрых и точных методов получения характеристик о сооружении и месте, где оно будет или уже расположено, является лазерное сканирование. Применять в России эту технологию в единичных случаях начали 10–15 лет назад. Сейчас лазерное сканирование уже распространено, хотя чаще всего специалисты используют более традиционные приборы.
Практично и выгодно
Руководитель направления капитального строительства IТ-компании КРОК Анна Фейнберг отмечает, что принцип технологии лазерного сканирования заключается в измерении расстояния от сканера до поверхности объекта и формировании на основе этого облаков точек с пространственными координатами. «Современные модели лазерных сканеров позволяют вести съемку со скоростью более миллиона точек в секунду и высокой точностью. В результате получается цифровая копия объекта, что позволяет использовать полученные данные для создания обмерных чертежей. Также это позволяет создать цифровую модель здания. Технология лазерного сканирования довольно популярна, поэтому, например, в Москве, проблем с тем, чтобы найти необходимое оборудование, не возникнет. При этом не все компании обладают компетенциями, позволяющими построить на основе облаков точек BIM-модель здания и затем вести в едином информационном пространстве работы, связанные с модернизацией и эксплуатацией здания», – добавляет она.
Именно возможность создания трехмерной цифровой визуализации, с последующим использованием в связке с BIM-технологиями, считает основным преимуществом лазерного сканирования генеральный директор компании «КБК Проект» Василий Костин. «Лазерное сканирование – это прежде всего сокращение сроков работ при увеличении точности. Что особенно важно при реализации новых проектов с точной географической привязкой. При этом в сравнении с традиционными методами экономическая выгода от использования технологии составляет 40–80%», – отмечает он.
Полевое лазерное сканирование, применяемое в геодезии, проектировании и строительстве, можно подразделить на три подвида: наземное, мобильное, воздушное. Выбор производят специалисты, в зависимости от особенностей работ.
Заместитель генерального директора ООО «Гильдия Геодезистов» Сергей Лазарев отмечает, что наиболее широкое распространение получило наземное лазерное сканирование, в связи с универсальностью и простотой метода, разнообразием и более низкой ценой оборудования. Оно наиболее активно используются в строительстве (строительный контроль, авторский надзор), ведении маркшейдерских работ (подсчет объемов, регулярные замеры и съемки), осуществлении реконструкции геометрически сложных объектов наследия.
«Ручные сканеры получили широкое распространение при исследовании протяженных объектов, а также небольших закрытых помещений, складов. Воздушное лазерное сканирование имеет самую высокую стоимость оборудования при существенных рисках поломок. Поэтому большого распространения оно пока не получило. Но исследовательско-конструкторские центры активно ведут работы по удешевлению такого оборудования, и в дальнейшем оно может практически полностью вытеснить аэрофотогеодезию с рынка», – прогнозирует Сергей Лазарев.
Широкий выбор
В настоящее время производителями отраслевых систем лазерного сканирования являются только зарубежные компании. На рынке представлены такие бренды, как Leica, Trimble, Topcon, Z+F, Riegl, Faro и др. В силу изначальной сравнительно высокой стоимости этой техники многим геодезическим и проектным организациям, особенно небольшим, она оказалась не по карману. Но в последние три-четыре года предыдущие линейки приборов подешевели и стали доступнее. Кроме того, на рынке практикуется аренда или покупка бывшего в употреблении лазерного оборудования.
Ценовые сегменты очень разные и зависят от предъявляемых к технике требований, рассказывает Сергей Лазарев. К примеру, наземный лазерный сканер Leica BLK360 имеет низкие точностные характеристики, невысокую дальность и соответственную низкую цену, порядка 2 млн рублей. Наиболее точный и «дальнобойный» (до 1 км) сканер Leica ScanStation P50 стоит уже около 15 млн. Необходимо также учитывать и цену программного обеспечения для обработки данных, она варьируется от 100 тыс. до 2 млн рублей. «На мой взгляд, наиболее технологичным оборудованием на рынке сегодня является наземный лазерный сканер Leica RTC360. Этой весной должна выйти на рынок новинка – Trimble X7, представленная в 2019 году на выставке InterGeo. Предположительно, она будет иметь более низкую стоимость при сравнимых характеристиках и сможет составить конкуренцию», – считает эксперт.
По мнению ведущего специалиста ООО «Геодезические приборы» Григория Жукова, лазерный сканер GLS-2000 японской компании Topcon, благодаря своим характеристикам и стоимости, на сегодняшний день является одним из наиболее универсальных и распространенных решений для лазерного сканирования. «Помимо высокой скорости, точности, возможности работы при минусовых температурах, прибор обладает большой дальностью съемки – до 350 м. Это делает его универсальным при выполнении самых разных работ. Такая особенность позволяет легко применять этот сканер при съемке городских территорий и насыщенных объектами промышленных зон, а также для съемки фасадов зданий, архитектурных памятников и многого другого. Прибор автономен и не требует дополнительных средств управления и сохранения данных. Все установки сканирования выполняются через встроенную панель управления, а данные накапливаются на обычной карте памяти стандарта SD», – добавил он.
Мнение
Сергей Лазарев, заместитель генерального директора ООО «Гильдия Геодезистов»:
– Главной технологической задачей геодезиста является предоставление достоверной и максимально полной информации о положении объекта в пространстве и его геометрических характеристиках. Основным видом оборудования, позволяющим в максимально быстрые сроки собирать большой объем информации, являются именно лазерные сканирующие системы. Они позволяют получить облако точек, в котором можно отследить огромное количество параметров исследуемого объекта.
Григорий Жуков, ведущий специалист ООО «Геодезические приборы»:
– Внедрение технологии лазерного сканирования позволяет получить массу преимуществ по сравнению с традиционными методами съемки. Основными ее достоинствами являются высокая скорость выполнения измерений, детальность съемки, а также полнота и точность получаемых результатов. Можно с уверенностью сказать, что эта технология открывает новые возможности для работы и дает необходимую информацию для развития современного метода трехмерного проектирования объектов.