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.
Качественный подход
Инновационные технологии позволяют ускорить дорожное строительство и повысить сроки службы асфальтобетонного покрытия. Однако их масштабному внедрению мешают устаревшие нормативы.
Премьер-министр РФ Дмитрий Медведев порекомендовал регионам активнее внедрять в дорожное строительство новые технологии. С этим предложением он выступил на прошлой неделе в Екатеринбурге на совещании по вопросам реализации национального проекта «Безопасные и качественные автомобильные дороги». По его словам, в этом году на эту программу из федерального бюджета было выделено 110 млрд рублей. Однако ряд регионов страны (Приморье, Чукотка, Крым) освоили менее трети предоставленных средств.
Глава российского правительства также предложил наращивать в дорожной отрасли долю контрактов на принципах полного жизненного цикла. «Это мировая практика, она позволяет существенно улучшить качество работ и обеспечить последующий мониторинг. Она, конечно, дисциплинирует подрядчиков, которые не заинтересованы в том, чтобы свой брак постоянно переделывать. К концу 2019 года на принципах жизненного цикла в России должен заключаться каждый 10-й контракт на дорожные работы, то есть 10%. Пока удалось достичь показателя приблизительно 7%, поэтому нужно с подготовкой этих документов в целом ряде регионов поторопиться», – подчеркнул Дмитрий Медведев.
Экспериментальный образец
Стоит отметить, что Петербург и Москва в нацпроекте «Безопасные и качественные автомобильные дороги» не участвуют. В соседней Ленобласти на данный момент по годовому плану данная программа реализована приблизительно на 70%. Параллельно идет подготовка проектов, которые должны стартовать в 2020-м. В целом же в Петербурге и Ленобласти власти стараются активно заниматься ремонтом и строительством дорог и вне федеральных программ. Особое внимание чиновники сейчас уделяют качеству проводимых работ. Многие крупные подрядные организации обоих регионов на своих объектах стараются задействовать инновационные технологии, в том числе и собственные. Правда, чаще всего пока в качестве эксперимента или теста.
В частности, компания «ВАД» совместно с «Газпромнефть – Битумные материалы» летом этого года на тестовом участке в Ленобласти задействовала в работе технологию нанесения защитно-восстанавливающего состава «Брит» (ЗВС-Р) на дорожное покрытие. Этот продукт изготавливается на основе раствора битумно-полимерного вяжущего вещества в органических растворителях и восстанавливает поверхностную структуру асфальтобетона, эффективно защищая его покрытие. Предполагается, что использование ЗВС-Р на автомобильных дорогах поможет продлить срок службы асфальтобетонного покрытия на два-три года и снизит затраты на обеспечение межремонтного периода.
Также этим летом компания «ДСК АБЗ-Дорстрой» уложила километровый экспериментальный участок асфальта на трассе Огоньки – Стрельцово – Толоконниково в Ленобласти, по методу объемного проектирования. В данной технологии был использован ЩМА-19 (щебеночно-мастичный асфальт), а не ЩМА-20, требуемый по ГОСТу. Новая смесь призвана помочь снизить колееобразование, возникающее из-за высокой интенсивности движения на дорогах. Отмечается, что срок эксплуатации дорожных одежд с использованием данного материала в полтора-два раза выше, чем у традиционных смесей.
Необходима актуализация
По мнению первого заместителя директора компании «Стройтех» Сергея Ивашова, качественное строительство дорог невозможно без актуализации действующих государственных стандартов. В настоящее время они меняются, но недостаточно быстро, не успевая за появлением все новых технологий, начиная от проектирования, заканчивая повседневной эксплуатацией дорог. Также необходимо своевременно обновлять различные подзаконные акты.
«Другая боль дорожников – это конкурсы. Сейчас заказчику требуется выбрать подрядчика с наибольшим снижением начальной максимальной цены. При этом демпингующая организация – не обязательно «Рога и копыта». Минимизирование цены приводит к тому, что работы выполняются некачественно, а иногда и вовсе не могут быть завершены. Соответственно, проект остается нереализованным, а проведение дополнительного конкурса требует дополнительных средств и времени. Необходимо отходить от проведения аукционов к прямым договорам, но для этого необходимо существенно менять все законодательство», – полагает Сергей Ивашов.
Мнение
Максим Хрипунов, директор Департамента «3D-системы автоматического управления TOPCON» ООО «Геостройизыскания»:
– В настоящее время при проектировании и строительстве активно применяются различные сканирующие системы, предназначенные для оперативного сбора данных, на основе которых создаются проекты. Получение реальных данных о поверхности дороги входит в часть задач системного рабочего процесса, включающего работу системы 3D на асфальтоукладчиках и дорожных фрезах. Преимущества такой технологии: быстрый сбор большого количества данных; четко спрогнозированное использование времени, оборудования и материалов; проектирование с учетом всех требований и критериев; выполнение работ по фрезерованию и укладке; работа с переменным слоем; интеллектуальное уплотнение.
Сергей Луценко, генеральный директор компании «Дорианс»:
– Сейчас все говорят о необходимости применения BIM-технологий при проектировании дорог. Эту позицию мы поддерживаем и в своих проектах задействуем информационное моделирование. Но в целом, чтобы эти технологии действительно показали свою эффективность, важно их задействовать всем, а не только проектировщикам. Сейчас, к сожалению, они почти не используются при согласовании с заказчиками, представителями ресурсоснабжающих организаций и др. В частности, специалист может с помощью BIM быстро подготовить проект, но далее экспертиза все равно от него попросит чертежи в PDF-файле. С одной стороны, мы внедряем прогрессивную программу, с другой – барьеры для ее эффективного использования сохраняются.
Михаил Смирнов, продакт-менеджер направления «Ремонт бетона» подразделения строительной химии Master Builders Solutions концерна BASF:
– Пока, на наш взгляд, распространение инновационных технологий в дорожной отрасли идет достаточно медленно. Несмотря на их очевидные плюсы, производителям все еще приходится убеждать дорожников, что подобные подходы оправдывают свою стоимость. В целом же решений, способных обеспечить быстрый и качественный ремонт мостов и дорог, на рынке достаточно много. Но хотелось бы отметить, что ставка должна делаться на комплексное использование существующих решений. В частности, составы для ремонта бетона, его вторичной защиты и гидроизоляции необходимо подбирать с учетом индивидуальных особенностей объекта.
Купол как уникальная конструкция
Лаборатория деревянных конструкций ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко АО «НИЦ «Строительство» совместно с ООО «ЦНИПС ЛДК» разрабатывает проекты большепролетных каркасов покрытия из клееных деревянных конструкций (КДК). По их проектам построено более 10 аквапарков по всей России. Крупнейший из них – аквапарк «Питерлэнд» в парке 300-летия Санкт-Петербурга. Об особенностях проекта «Строительному Еженедельнику» рассказал заведующий лабораторией деревянных конструкций ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко Александр Погорельцев:
– В бассейнах и аквапарках КДК имеют преимущества перед конструкциями из металла или железобетона. Для них хлорирование или озонирование воды создает агрессивную среду, нейтральную для древесины.
В ТРК «Питерлэнд» смонтирован ребристый купол диаметром 90 м и высотой 45 м. Особенности конструкций связаны в основном с его габаритами. В плане меридиональные ребра купола опираются с шагом 14,5 м на нижнее железобетонное кольцо и на стальное верхнее кольцо диаметром 5 м. Основные ребра длиной около 60 м выполнены в виде серповидных сборных ферм и сами по себе являются уникальными в части принятых конструктивных решений, изготовления, сборки и монтажа. На эти ребра с шагом 6 м опираются девять криволинейных кольцевых элементов, из которых два – верхний и нижний – являются опорами для 60 промежуточных меридиональных ребер. Нижний кольцевой элемент выполнен в виде горизонтальной фермы, воспринимающей реакции опор от промежуточных ребер и нагрузки от кольцевой технологической площадки. Остальные кольца являются распорками между меридиональными ребрами для обеспечения их устойчивости.
В конструкции купола реализованы основные принципы «системы ЦНИИСК», все основные узлы и стыки поясов серповидных ребер выполнены на наклонно вклеенных стержнях и V-образных анкерах. Это уникальная система узловых соединений, основанная на вклеивании в древесину арматурных стержней периодического профиля. Россия обладает приоритетом в области подобных узловых соединений деревянных конструкций.
Все жесткие стыки ребер и соединения закладных деталей со стержнями, вклеенными на заводе и на монтаже, выполнены ручной сваркой. Экспериментальные исследования, проведенные в ЦНИИСК с целью оценки влияния сварки на соединения, показали, что существующий «психологический» барьер при сварке деревянных конструкций успешно преодолевается. При соблюдении нескольких рекомендаций сварка практически не сказывается на несущей способности соединений.
Меридиональные ребра состоят из четырех отправочных блоков полной заводской готовности, соединяемых на монтаже жесткими стыками на сварке. Все блоки по торцам снабжены выпусками V-образных анкеров и закладными деталями.
Проблемы допусков по длине для меридиональных ребер решены с помощью зазоров около 40 мм между торцами поясов, заполняемых полимербетоном после сварки V-образных анкеров и стальных полос. Этим достигается плотный контакт по площадкам сжатия.
Треугольная решетка меридиональных ребер включает горизонтальные и вертикальные элементы. Горизонтальные соединены с поясами на цилиндрических нагелях и шпильках, а вертикальные – с усилием растяжения до 40 т – путем сварки выпусков вклеенных стержней и закладных деталей на раскосах.
Сборка и монтаж меридиональных ребер производились в три этапа: сначала на жестком горизонтальном стенде производилась предварительная сборка блоков в проектных габаритах, затем окончательная сборка в вертикальном стальном стенде с последующей установкой блоков в проектное положение.
Из-за кризиса 2008 года после монтажа каркаса купола строительство было приостановлено – и возобновлено только в 2011 году. В результате влажность древесины, не защищенной от атмосферных осадков, значительно превысила величину равновесной влажности, соответствующей условиям эксплуатации. Быстрое завершение строительства и ввод в эксплуатацию могли привести к неравномерной усушке древесины и, как следствие, к появлению значительных трещин и расслоений. Разработанные в ЦНИИСК рекомендации по обеспечению температурно-влажностного режима при завершении строительства позволили избежать этих проблем.