Изыскания в строительстве: виды и проведение
Инженерные изыскания при возведении строительных объектов — это неотъемлемая часть градостроительной сферы, которая обеспечивает исследование условий природы участка в комплексе. Кроме того, задачей данных процессов является уточнение факторов техногенного влияния на местность объектов масштабного строительства.
Это применяется для решения таких вопросов:
- зонирование местности и определение вероятного места дислокации объектов при планировке участка;
- установка границ участков, на которых планируется разместить объекты капитальной стройки, в том числе и линейные сооружения;
- выяснение возможности проведения строительных работ на данном участке;
- подбор максимально правильного места для размещения строительных площадок;
- принятие решений по плану и объему работ;
- моделирование плана возможных изменений условий природы;
- разработка методов инженерной защиты при возможном возникновении опасных природных процессов;
- обеспечение безопасного строительства города.
Изыскания — наиболее важный вид процесса, так как они являются первым этапом градостроительства и использования объектов. Объединение разных типов исследований в единый комплекс дает возможность своевременно и в полном объеме изучить строительные площадки, строения и сооружения.
Виды изысканий в строительстве
В строительстве изыскания выполняются четко в соответствии с законодательными нормами и требованиями и делятся на 2 вида. Есть основные и специальные типы исследований.
К главным типам относятся:
- инженерно-геодезические;
- инженерно-геологические;
- инженерно-экологические;
- инженерно-гидрометеорологические;
- инженерно-гидрологические.
Специальные делятся на:
- массовые исследования уровня загрязнения грунтовых вод и грунтов;
- геотехнические изучения;
- общий мониторинг окружающей природы;
- изучение грунтов оснований строений и конструкций;
- обследование подземных вод с целью выявления возможностей водоснабжения;
- исследование грунтовых материалов для строительства.
Все они играют важнейшую роль в масштабном градостроительстве.
Инженерно-геодезические изыскания
Данный вид исследований (ИГДИ) в строительстве заключается в проведении работ для получения материалов топографо-геодезического характера и информации о рельефе территории (включая днища водостоков, акваторий и водоемов), информации о строениях (подземных и наземных) и других, присущих на местности объектах. Все это нужно для оценки комплекса техногенных и природных условий участка, где намечено строительство, чтобы обосновать решения проектирования, стройки, использования и сноса объектов.
Процессы, выполняемые во время работы
Этот тип исследования подразумевает выполнение таких процессов:
- формирование планово-высотного и геодезического обоснования;
- топографическая съемка в различных масштабах (чаще всего в больших);
- трассирований линейных строений;
- геодезическая привязка точек геофизической разведки, гидрологических створов и геологических выработок.
Для чего нужны ИГДИ
Изыскания применяются для:
- разработки проектов;
- мониторинга экологии;
- планирования местности;
- определения со строительной площадкой;
- градации территорий.
Как организовать процесс?
Процесс происходит согласно схеме, которая имеет три этапа. Правильное выполнение всех шагов позволит быстро получить качественный результат.
Подготовительный
Он заключается в сборе необходимых разрешительных государственных документов. К ним относятся:
- разрешение на проведение строительных работ;
- техусловия на подключение к инженерным сетям;
- техзадание на проектирование;
- градплан;
- письмо исполкома горсовета.
После сбора всех необходимых документов заказчик обращается в компанию, которая предоставляет услуги ИГДИ, и подписывает с ней договор на предоставление услуг. В нем должно быть оговорено техническое задание. С договором компания-исполнитель получает разрешение на проведение исследований у кадастровой службы, Росреестра и федеральной службы государственной регистрации, после чего может приступать к непосредственному проведению работ.
Полевые работы
Для проведения работ специалисты должны располагать:
- материалом из архива;
- карточками привязок исходных точек и выпиской из координат;
- рабочую программу;
- схему границ участка;
- необходимым специальным оборудованием.
По результатам проделанной работы составляется отчет (3 этап), который состоит из:
- характеристики и информации о тахеометрических ходах;
- абрисов съемки топографа;
- данных с устройства («сырье»);
- обработанных результатов исследования;
- журнала изучения подземных коммуникаций.
Инженерно-геологические изыскания
Данный вид работ предназначен для изучения инженерно-геологических условий участка в комплексе. Это нужно, чтобы подготовить документы для планирования территории,
Проведение работ заключается в:
- сборе и обработке данных и материалов минувших лет;
- расшифровке аэроснимков и материалов;
- рекогносцировке участка;
- съемке территории;
- проходке инженерно-геологических выработок и их испытании;
- исследовании в лаборатории качеств грунтов в анализе подземных вод;
- гидрогеологических и геокриологических изучениях;
- исследовании мест военных захоронений;
- выявлении взрывоопасных предметов.
Инженерно-гидрометеорологические изыскания
В ходе данных исследований обеспечивается изучение гидрологической и метеорологической обстановки исследуемого района, а также проводится оценка возможностей метаморфоз общей картины (под влиянием строительства и использования строений для жизнедеятельности). При проведении гидрометеорологических работ производят измерение параметров водостоков, изучая положения, размеры и режим водных объектов.
В состав инженерно-гидрометеорологических изысканий входят:
- выделение бассейнов малых рек и водосборов, их классификацию и шифровку (единая система);
- оценка существующего обеспечения грунтово-водоохранных основ землепользования;
- устранение причин эрозии и загрязнения грунтов и вод, создание систем, предусмотренных почвенно-водоохранным (противоэрозионным, водорегулирующим) инженерно-биологическим комплексом в бассейнах рек и на водосборах;
- перспективное оптимальное соотношение пахотных, луговых, лесных и водных угодий в целях формирования культурного ландшафта и возможное их использование в сельскохозяйственном производстве;
- выделение охранных и заповедных территорий, режим их использования;
- пути улучшения землепользования и общей организации территории в условиях усовершенствования хозяйственного механизма и развития кооперации;
- определение эффективности и очередности реализации намеченной схемы мероприятий.
Инженерно-экологические изыскания
Данный вид исследования выполняется с целью обретения материалов и информации о состоянии окружающей среды и вероятных факторах, которые ее загрязняют. Это нужно для подготовки документации по планированию территории, строительно-архитектурному проектированию, возведению и реконструкции строений.
Информации после проведения такого изыскания должно хватить для:
- оценки экологического состояния местности;
- определения возможного влияния будущего объекта на окружающую среду в условиях нормального перспективного развития территорий;
- утверждения мероприятий по охране природы, сохранению, восстановлению и улучшению экологической ситуации, созданию благоприятных условий для жизни людей, животных и растений;
- принятия решений по сохранению культурных, исторических и других объектов, важных для местных жителей;
- организации и проведения мониторинга экологического состояния.
Инженерно-гидрологические изыскания
Гидрометрические работы включают в себя:
- наблюдение за колебанием уровня воды;
- проведение измерительных работ и русловых съемок;
- измерение скорости течения;
- определение расхода воды.
Определение уровней выполняется на гидрологических станциях и водозаборных пунктах путем фиксации отметки поверхности по отношению к нулю графика данного водомерного пункта. Наблюдение в период устойчивых уровней выполняется обычно два раза в сутки — 8 и 20 часов. Отметка нуля графика устанавливается высотной привязкой к нивелирному реперу, который закрепляется в районе водомерного пункта выше уровня высоких вод.
По конструкции водомерных устройств для определения уровней посты могут быть разных типов. На реечных постах уровни отсчитываются по рельсу, закрепленному в вертикальном положении на сваи, имеющем отметку нуля графика. Они используются на реках с небольшим перепадом уровней.
На автоматических водомерных постах запись уровней производится непрерывно. В устройстве этих постов используют поплавковые передачи и дистанционные водомерные устройства, превращая вертикальные перемещения уровней в электрические импульсы. Самописцы уровней (лимниграфы), в зависимости от величины колебаний, обеспечивают запись результатов наблюдений в разных масштабах (1:1-1:20).
На основе ежедневных наблюдений будут составлены графики колебания уровней и кривые повторяемости и обеспечения, имеющие большое значение для характеристики режима реки и проектных работ.
Часто инженерно-гидрологические изыскания применяются при подготовке местности, которую планируют застраивать, и проводят ее осушение. Во избежание эрозий почвы используют различные методы:
- мелиоративно-гидравлический;
- лесомелиоративный;
- лучномелиоративный;
- агромелиоративный.
Все они помогают подготовить территорию к дальнейшему использованию.
Мелиоративно-гидротехническая система изыскания
Часто инженерно-гидрологические изыскания применяются в болотистой местности, которую планируют застраивать, и проводят ее осушение. Во избежание эрозий почвы используют различные методы.
Гидротехнические сооружения являются средством непосредственного воздействия на поверхностный сток и позволяют уменьшить или прекратить разрушающую силу поверхностного стока, задержать часть непродуктивно утраченной и разрушающей почву влаги (местный сток) в пределах водосбора (и пополнения запасов грунтовой влаги, в искусственных водоемах). Гидротехнические сооружения не вызывают беспредельного мелиоративного воздействия.
Поэтому на горных склонах их применяют в сочетании с биологическими компонентами (лесные посадки, привлечение).
При создании грунтово-водоохранного комплекса применяют следующие гидротехнические сооружения:
- водозадерживающие сооружения (валы-распылители, валы-канавы и водонаправляющие валы);
- водосбросные сооружения (скоротоки, перепады, водосбросы);
- донные постройки (запруды, стелька из хвороста);
- искусственные водоемы-регуляторы (пруды).
Лесомелиоративная система
Лесные посадки выполняют противоэрозионные водоохранные функции:
- Предупреждение образования поверхностного стока с критическими (размывными) скоростями.
- Поглощение поступающего с близлежащих территорий поверхностного стока.
- Регулирование снегоотложения и снеготаяния.
- Предупреждение эрозионных размывов, оползней и абразии берегов.
- Очистка поверхностного стока от загрязняющих веществ (удобрения, пестициды, эрозии почв, вредные микроорганизмы).
Вследствие впитывающего (аккумулятивного) свойства подстилки, а также снижения водного потока под влиянием древесно-кустарниковой растительности в лесных посадках задерживается в среднем от 60 до 90% взвешенных веществ и содержащихся в них агрохимикатов.
Почвы под лесными посадками впитывают вместе с водой от 40 до 80% растворенных в ней химических веществ (удобрений и пестицидов).
Систему защитных лесных посадок на водосборах формируют из:
- полезащитных, стокорегулирующих, прибалочных и приречных лесных полос;
- сплошных посадок на овражных землях;
- посадки на берегах рек;
- истоковых, прирусловых и дренажных посадок;
- посадок по берегам водохранилищ, озер и прудов;
- посадок вокруг источников.
При создании защитных посадок формируются стойкие и высокопродуктивные лесоаграрные ландшафты.
Лучно-мелиоративная система
Под привлечение водостоков отводят:
- днища ложбин, балок;
- берега рек, поросшие корнями;
- участки на пахотных землях (буферные зоны);
- участки на пахотных склонах, прибрежные полосы вдоль рек, ручьев, каналов и водохранилищ;
- не подлежащие облесению эрозионные склоны крутизной более 10 градусов.
Для привлечения используют травосмеси, имеющие преимущество перед чистыми посевами как по защитным свойствам, так и по продуктивности. В состав травосмесей необходимо включать 3-5 видов трав.
Для отвода избыточного поверхностного стока по днищам ложбин, балок создают привлечение водостоков. При больших объемах сброса поверхностного стока вовлеченные водостоки создают в сочетании с мулофильтрами и запрудами (плетеными, деревянными). Мулофильтры создают из кустарников на привлеченном водотоке через 15-20 м. Запруды высотой 0,3-0,4 м создают по нижнему краю кустарниковых кулис.
Аргомелиоративная система
Агромелиоративная система включает в себя комплекс мероприятий, которые применяют на землях с целью регулирования поверхностного стока, предупреждения смыва почв, восстановления запасов ила и плодородия почв. В состав агромелиоративных мероприятий входят следующие основные группы:
- фитомелиоративные;
- противоэрозионные мероприятия по обработке почвы;
- система комплексного окультуривания почв.
К фитомелиоративным мерам относятся севообороты через полосное размещение культур, покосные и питательные посевы и буферные полосы.
Противоэрозионные средства обработки почвы предусматривают поперечную или контурную обработку грунта, разноглубокую плоскорезную обработку и комбинированную отвально-безотвальную вспашку.
Система комплексного окультуривания почв — это взаимосвязанная сбалансированная система мероприятий (применение удобрений, средств защиты растений), нацеленных на восстановление плодородия, повышение противоэрозионной устойчивости почв и увеличение продуктивности полей.
Геотехнические изыскания
Типичный проект геотехнической инженерии начинается с учета потребностей проекта, чтобы определить необходимые качества материала. Далее происходит изучение участка почвы, породы, распределения повреждений и свойств коренных пород на и ниже нужного участка для определения их инженерных качеств, в том числе, как они будут взаимодействовать с, на или в предложенной конструкции. Исследования участка необходимы для того, чтобы получить представление о территории, на которой будут осуществляться работы.
В отчете исследования может отображаться оценка риска для людей, строений и окружающей среды от природных опасностей: землетрясения, оползни, выбоины, сжижение почв, мусор и каменные падения. На его основе инженер-геотехник создает проект фундамента, земляных работ или прокладки покрытия дороги.
Струйная цементация грунтов. Современные геотехнологии в решении сложных задач освоения подземного пространства
По оценке экспертов, в инженерно-геологическом отношении территория Петербурга весьма непростая и потребность в закреплении грунтов при новом строительстве и реконструкции зданий достаточно высока. Многое, конечно, зависит от особенностей конкретной площадки и поставленных текущих задач, но специалисты рекомендуют при работе с грунтами и фундаментами обращаться к технологии струйной цементации (jet grouting). В частности, она уже была задействована на таких городских объектах, как Западный скоростной диаметр, (ЗСД), станция метро «Адмиралтейская», новое здание Мариинского театра и т.д.
Впрочем, струйная цементация грунтов сейчас при реализации сложных проектов активно используется не только в Петербурге, но и в Москве и в других городах. Кроме того, технологию начинают применять и в массовом строительстве, так как она, в ряде случаев, более целесообразна, чем создание свайного фундамента из забивных или буронабивных свай.
Выбирая эффективность
Сущность технологии jet grouting, рассказывает Дмитрий Малинин, технический директор ООО «СК «ИнжПроектСтрой» (входит в группу компаний Malinin group), заключается в использовании энергии высоконапорной струи цементного раствора для разрушения и одновременного перемешивания раствора с грунтом. Струйная цементация позволяет укреплять практически весь диапазон грунтов: от гравийных отложений до мелкодисперсных глин и илов, практический во всех климатических условиях. При этом достигается высокая скорость сооружения грунтоцементных свай; сохраняется возможность работы в стесненных условиях; отсутствует динамическое воздействие на фундаменты близко расположенных зданий.
«Для закрепления грунтов на большой площади и при отсутствии окружающей застройки эффективнее применять двухкомпонентную технологию Jet2 (цементная смесь + воздух), это снизит стоимость работ и ускорит сроки их выполнения. Однако, в случаях, когда деформация оснований существующих конструкций недопустима, следует использовать технологию Jet1 (цементная смесь), т.к. однокомпонентная технология не приводит к значительному подъему поверхности окружающего грунта»,- подчеркнул он.
По словам руководителя проектов АО «Нью граунд» Светланы Рубцовой, струйная цементации грунта позволяет значительно упростить процесс строительства на нестабильных, обводненных и нарушенных породах и может использоваться практически в любых грунтах, от мелкодисперсных до глинистых. «Данная технология позволяет, - добавляет эксперт, - открыть новые перспективы в строительстве на участках со сложными геологическими условиями, решая ряд серьезных проблем, связанных с безопасностью существующего или будущего сооружения. Струйная цементация грунта используется для улучшения прочностных, противофильтрационных и деформационных характеристик в пределах пятна застройки новых зданий, используется при создании противофильтрационных завес, при укреплении откосов и склонов, при строительстве дорог и при реконструкции зданий. При этом работы могут выполняться в стесненных условиях плотной городской застройки».
Без технологии струйной цементации невозможно осваивать подземное пространство исторического мегаполиса, считает генеральный директор института «Геореконструкция» Алексей Шашкин. «Именно поэтому мы приняли активное участие в создании норм, посвященных этой тематике (СП 291.1325800.2017). Уникальность технологии заключается в том, что она позволяет сформировать конструкцию в грунте до откопки. Эта конструкция по своим механическим свойствам на два порядка лучше грунта, но на порядок хуже бетона. Поэтому при проектировании следует руководствоваться простыми правилами: бетон не работает на растяжение и изгиб – закрепленный грунт тем более. Там, где не сработает бетон, бесполезен и грунтоцемент», - уверен он.
Важный фактор
Качество проведения струйной цементации во многом зависит от используемого оборудования. Одно из преимуществ технологии – возможность выполнения работ малогабаритными буровыми машинами, в том числе в условиях ограниченного пространства.
«Jet grouting относится к специальным работам, когда невозможно применение традиционных технологий или при выполнении аварийных и контраварийных работ в строительстве. В последние годы новых компаний в данной отрасли практически не встречается, как правило, это уже опытные игроки, освоившие технологию еще в начале 2000-х годов. Выбор одно- или двух компонентной технологии струйной цементации определяется проектировщиком исходя из физико-механических свойств грунта и типа сооружения (противофильтрационная завеса, укрепление основания и т.д.) Трехкомпонентная система в России не встречается. При выборе данного оборудования одним из основных критериев является длина мачты, т.к. при формировании грунтоцементой сваи желателен непрерывный подъем бурового става», - отмечает специалист по буровым установкам XCMG ООО «СюйГун Ру» Игорь Мурашов.
В прошлом году, добавляет представитель компании-производителя спецоборудования, XCMG выпустила модель буровой XMZ120A для выполнения работ по струйной цементации с глубиной бурения в один проход 15,4 м. А в этом году модельный ряд пополнился компактной буровой установкой XMZ90. Габаритные размеры этой машины позволяют работать внутри тоннелей и зданий. А опорно-поворотное устройство мачты позволяет позиционировать машину в любых труднодоступных местах.
Пермская школа
Эксперты подчеркивают, что кроме высокотехнологичного оборудования, конечно же, важен опыт и знания специалистов, которые будут проводить работы по укреплению грунтов и фундаментов по данной технологии. В настоящее время на рынке представлены ряд крупных компаний из Перми, которые реализовывают проекты по всей стране. К таковым, в том числе, относятся «ИнжПроектСтрой» и «Нью граунд».
По словам Алексея Шашкина, при реализации проектов «Геореконструкция» привлекала профессионалов, которым не надо рассказывать, какими должны быть кадровое обеспечение, парк спецтехники и как с нею работать. Таких подрядчиков удалось найти далеко за границами Петербурга – в Перми, где существует сильная геотехническая школа. Сегодня они «прописались» и на петербургских, и на московских объектах.
«По нашим проектам с их помощью созданы, например, подземные объемы под зданием бывшей кузни и корпусом 12 ансамбля «Новая Голландия» в Петербурге, под павильоном «Поволжье» ВДНХ в Москве. Под защитой распорного диска, образованного с помощью jet grouting ниже дна котлована по разработанному нами методу «жесткого контура», выполнены подземные сооружения в непосредственном примыкании к историческим зданиям, в том числе, на Загородном проспекте и Воскресенской набережной. При этом – что уникально для нашего города – осадки соседних зданий остались в рамках допустимых нормами значений», - подчеркнул глава института «Геореконструкция».
Подрядчик, выполняющий работы в области подземного строительства, должен обеспечивать комплексный подход к решению геотехнической задачи, считает Дмитрий Малинин. Он отметил, что в группе компаний Malinin group успешно реализован данный принцип. Мы обладаем необходимым опытом и знаниями для выполнения проектных работ, практического применения технологии струйной цементации, производства бурового оборудования и инструмента. Особенно интересен опыт компании совмещения технологий jet grouting c технологией deep-soil-n-mixing (DSM) и технологией устройства анкеров Атлант. А результате совмещения с последней получена новая технология АtlantJET для устройства грунтовых анкеров и свай повышенной несущей способности.
«Наша компания выполняла работы на таких значимых объектах как подземный межтерминальный переход в аэропорту Шереметьево, центр строительства крупнотоннажных морских сооружений в г. Мурманск, трасса гонок «Формула 1» и горная дорога к олимпийским объектам в Сочи, метрополитены в Москве, Екатеринбурге, Казани и Челябинске, усиление оснований под ёмкостями для хранения нефтепродуктов в Тель-Авиве (Израиль) и т.д», - сообщил Дмитрий Малинин.
Светлана Рубцова также рассказала о некоторых достижениях компании «Нью Граун». Она отметила, что с помощью метода струйной цементации за годы своего существования организация реализовала более 2 тыс. объектов, от реконструкции зданий культурного наследия до усиления причалов и плотин гидротехнических сооружений и создания новых территорий в акватории реки.
«Одним из последних крупных объектов, реализованных в 2020 году, стала подземная часть комплекса ТРК «Эспланада» в городе Перми. В самом центре города было организовано подземное пространство размерами и глубиной с пятиэтажный жилой дом. Вокруг него находятся высотные здания, дороги и трамвайные пути, инженерные сети целого района. Перед специалистами компании стояла задача придумать и воплотить такую конструкцию, которая бы позволила сохранить все это без изменений. Было получено и проанализировано большое количество геологических данных площадки; выполнено компьютерное моделирование всех этапов строительства и эксплуатации здания, для строительства использованы специальные технологии: «стена в грунте» и струйная цементация грунта, постоянно велся мониторинг технического состояния окружающей застройки, контроль работ выполнялся независимой специализированной организацией. В конечном итоге сложная инженерная задача была решена пермскими специалистами в короткие сроки и с высоким качеством», - подчеркнула Светлана Рубцова.
ТЕХНОБАРЬЕР — новая пароизоляционная мембрана премиум класса ТЕХНОНИКОЛЬ
Корпорация ТЕХНОНИКОЛЬ выпустила новую битумно-полимерную мембрану ТЕХНОБАРЬЕР.
Материал предназначен для устройства пароизоляции в конструкциях плоских крыш, выполненных по железобетонному основанию. Новая мембрана значительно увеличивает потенциал производства работ в течение года в различных климатических зонах — вплоть до минус 20 градусов. В случае возникновения перерыва в кровельных работах ТЕХНОБАРЬЕР может быть использован в качестве временной гидроизоляции строительных конструкций.
Материал получают путем двустороннего нанесения на стекловолокнистую основу, сдублированную с металлической фольгой, битумно-полимерного вяжущего с последующим нанесением на обе стороны полотна защитных слоев. С лицевой стороны это мелкозернистая посыпка, с нижней — легкоплавкая полимерная пленка с индикаторным рисунком.
Такая структура помогает решать широкий спектр задач. Благодаря фольге ТЕХНОБАРЬЕР отличается высоким сопротивлением паропроницаемости и может применяться на зданиях жилого, общественного и промышленного назначения с любым влажностным режимом.
Материал при наплавлении имеет хорошую адгезию с железобетонным основанием и надежно перекрывает возможные пути влагопереноса.
Мелкозернистая посыпка лицевой стороны позволяет приклеивать теплоизоляционные плиты непосредственно на пароизоляционный слой с применением различных клеевых составов: клея-пены, мастики холодного и горячего применения, горячего битума.
ТЕХНОБАРЬЕР — новая возможность устройства высокоэффективной плоской крыши в зданиях разного назначения, в системных и индивидуальных проектных решениях.
