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.
Качество XPS ТЕХНОНИКОЛЬ для строительства федеральных железных дорог подтверждено сертификатом
Качество плит XPS ТЕХНОНИКОЛЬ подтверждено сертификатом соответствия в Регистре сертификации на федеральном железнодорожном транспорте. Это означает, что продукция XPS ТЕХНОНИКОЛЬ отвечает жестким требованиям, предъявляемым к материалам при строительстве железных дорог.
Согласно стратегии развития железнодорожного транспорта общая протяженность новых железнодорожных линий к 2030 году должна вырасти на более чем 20 000 км.
Строительство железнодорожного полотна — трудоемкий процесс, который осложняется с учетом особенностей российского климата. В подавляющем большинстве регионов России грунты подвержены воздействию сил морозного пучения. При минусовой температуре вода в грунте превращается в лед, расширяясь, он деформирует железнодорожное полотно. Весной, когда лед тает, земельная насыпь, напротив, оседает. Циклы замораживания/оттаивания негативно сказываются на качестве, сроке эксплуатации, а главное — на безопасности железнодорожного полотна. Второй задачей является строительство дорог в условиях распространения многолетнемерзлых грунтов, а это более 65% территории России.
«Применение теплоизоляции из экструзионного пенополистирола (XPS) является прогрессивным методом, направленным на снижение сил морозного пучения, а также на сохранение мерзлых грунтов в проектном состоянии, — комментирует Михайлиди Дмитрий, директор по развитию «Полимерная изоляция» ТЕХНОНИКОЛЬ. — Теплоизоляционный слой не только продлевает срок службы железной дороги, но и обеспечивает сохранность и безопасность полотна».
XPS ТЕХНОНИКОЛЬ обладает низким коэффициентом теплопроводности, а также высокой прочностью, выдерживая экстремальные нагрузки от 450 кПа при 5 % линейной деформации, а также имеет высокую прочность при многократно приложенной динамической нагрузке не более 2% при не менее чем 2 млн. циклов, что имитирует работу материалы при воздействии от подвижного состава. Эти характеристики позволяют материалу успешно защищать железнодорожное полотно от промерзания и сохранять эксплуатационные свойства даже в условиях высоких нагрузок от железнодорожных составов.
Плиты XPS ТЕХНОНИКОЛЬ получили маркировку знаком соответствия системы добровольной сертификации на железнодорожном транспорте.
Наблюдая и контролируя
Геотехнический мониторинг имеет свою региональную специфику и все активнее проводится с использованием новых методов, технологий и оборудования. Они помогают повысить эффективность наблюдений и исследований.
Геотехнический мониторинг — комплекс работ, связанный с контролем и наблюдением за строящимися и существующими зданиями и сооружениями на предмет их безопасной эксплуатации. Он имеет свои особенности не только в зависимости от наблюдаемого объекта, но и его локации и географии региона. Современные методы и технологии позволяют проводить геотехнический мониторинг более точно и эффективно.
Все работы по устройству фундаментов и подземному строительству, возведению зданий в условиях городской застройки, поясняет д. т. н., профессор кафедры геотехники СПбГАСУ Рашид Мангушев, предполагают проведение геотехнического мониторинга с определением деформаций зданий и сооружений, попадающих в зону влияния, и регулируются нормативными документами в виде СП 22.13330, СП 305.1325800 и др. Это связано с тем, что при любых геотехнических работах возникают деформации, вызванные технологическими строительными воздействиями, например, при экскавации котлована под подземное сооружение, или от вибрационного воздействия строительной техники при устройстве их ограждений и обеспечении их устойчивости (такие деформации тоже относятся к технологическим). «Требования по проведению геотехнического мониторинга на территории Российской Федерации определяются строительным сводом правил, по своей сути являются едиными, но существуют региональные особенности, которые диктуются грунтовыми условиями и наличием геологических процессов», — добавляет эксперт.
По словам главного инженера ООО «Технотест» Александра Харитонова, в общем случае геотехнический мониторинг должен включать в себя систему наблюдений за объектом нового строительства, за окружающей застройкой и надземными конструкциями существующих инженерных коммуникаций, попадающих в зону влияния строительства, ограждающими конструкциями строительного котлована, а также за массивом грунта, прилегающим к подземной части объекта.
«Так как наша компания занимается усилением фундаментов, — рассказывает генеральный директор ООО "Оптимум Прайс" Данил Кругов, — то геомониторинг мы используем практически постоянно. Чаще самостоятельно в рамках проведения локальных работ. Применяем лазерные нивелиры и систему связи по рации, когда один или два сотрудника контролируют реперные точки снаружи здания, а прочие заняты внутри процессом нагнетания составов под основания здания. Добавлю, что нам в этом плане легче, чем коллегам, закачивающим полиуретаны. Составы для усиления грунтов марки "ФОРС", которые мы используем, не обладают способностью бесконтрольного расширения, и сотрудник, занятый процессом геомониторинга, может очень быстро остановить процесс подъема основания, скомандовав отпустить гашетку насоса.
Такую простую, но эффективную систему геомониторинга мы применяли при работах как по усилению бомбоубежища Петропавловской крепости, так и при усилении частного жилого дома в Волгограде».
Своя специфика
Со значимостью особенностей географической и региональной специфики согласны и отраслевые специалисты. Как отмечает руководитель геодезической службы ООО «ГЕОИЗОЛ» Денис Новиков, «Санкт-Петербург и Москва — это, в первую очередь, освоение подземного пространства и котлованы. Здесь необходимы инструментальные наблюдения за соседними домами, в которых живут люди. В гористой и холмистой местности, например, в Сочи, где сильно влияние склоновых процессов, необходимы маршрутные наблюдения и оконтуривание оползней. В условиях Крайнего Севера и вечной мерзлоты — это наблюдения за температурными характеристиками грунта. Геотехнический мониторинг выполняется на основании сводов правил и ГОСТов. Но ГОСТы разрабатываются в основном специалистами из Москвы. При этом грунтовые условия в Санкт-Петербурге очень сильно отличаются от условий столицы, яркий тому пример — заглубление станций метрополитена. Специалистами определено, что историческая часть нашего города имеет осадку даже без какого-либо воздействия. А свод правил или нормативная литература дают возможность оказывать влияние на окружающую застройку не более 5 мм за весь период строительства. То есть строить или реконструировать в условиях Санкт-Петербурга, вблизи памятников архитектуры практически нереально. Таким образом, необходимо корректировать нормы с учетом условий каждого региона нашей огромной страны», — считает он.
«Основной особенностью геотехнического мониторинга в Москве, — продолжает тему Александр Харитонов, — является наличие высотных строительных объектов с необходимостью устройства глубоких котлованов в условиях плотной городской застройки. Данный фактор, в свою очередь, добавляет в список работ, необходимых для проведения в рамках геотехмониторинга, такие как: измерения усилий в ограждающих конструкциях котлованов и системе их крепления (тензометры, динамометры), измерение усилий в сваях и давления под подошвой фундаментной плиты подземного сооружения (мессдозы, тензометры) и др. Добавлю, что наша компания в основном занимается геотехническим мониторингом зданий и сооружений категории КС-3, что само по себе предполагает интересную и сложную работу. В частности, на данный момент мы ведем геотехнический мониторинг таких высотных комплексов, как ЖК "Сити Бэй", ЖК "Вестердам" и ЖК iLove в Москве», — рассказывает главный инженер компании «Технотест».
Больше автоматизма
В настоящее время, отмечает Рашид Мангушев, рынок оборудования и программного обеспечения в геомониторинге главным образом сосредоточен вокруг двух важных методов: лазерное сканирование и ортофотосъемка. Во-первых, они позволяют получить пространственную картину накопившихся деформаций здания или сооружения, во-вторых, полученные материалы мы интегрируем в проектные решения с усилением фундаментов зданий или конструкций, а в-третьих, такой подход дает все основания выявлять характер неравномерных деформаций и управлять строительными процессом, снижая степень такого влияния. Интересным и перспективным также является осуществление так называемого on-line-мониторинга, при котором замеры выполняются автоматизированно, с определенным интервалом, а данные в последующем анализируются и служат для определения уровня безопасности проводимых работ.
«Наша мониторинговая группа под руководством к. т. н., доцента Ивана Дьяконова использует в своем арсенале не только ультрасовременный подход к выполнению геотехнического мониторинга, но и все традиционные способы контроля деформаций. Поскольку на кафедру геотехники в основном обращаются со сложными случаями геотехнического строительства, все объекты, за которыми мы ведем мониторинг, представляют собой значимые и уникальные сооружения. Так, в настоящее время, —добавляет Рашид Мангушев, — одним из наиболее значимых для нас является строительство здания Санкт-Петербургского спортивно-концертного комплекса — СКК, где мы выполняем работы по комплексному геотехническому мониторингу».
По мнению Дениса Новикова, самый инновационный и современный метод — это автоматизированный мониторинг. Уже достаточно давно существуют высокоточные автоматические тахеометры и сканеры для определения осадок, смещений и кренов зданий, автоматические инклинометрические системы как зарубежного, так и российского производства для определения смещения грунтового массива и/или ограждения котлована, автоматические датчики вибрации, уровня грунтовых вод и порового давления. Весь геотехнический мониторинг можно свести в единую наблюдательную станцию, и один оператор за монитором сможет выдавать рекомендации и отчеты в любое время. «В целом, самым интересным с инженерной точки зрения объектом для меня является "Орловский тоннель" в Санкт-Петербурге. Несмотря на то, что тоннель так и не был построен, но даже в рамках проектной документации это был очень сложный объект. Программа мониторинга учитывала автоматические метеостанции, которые вносили поправки в сеть автоматизированных тахеометров для выполнения высокоточных съемок деформаций зданий и массива грунта», — резюмирует представитель компании «ГЕОИЗОЛ».
Мнение:
Данил Кругов, генеральный директор ООО «Оптимум Прайс»:
— В состав проведения обследования и проектирования, когда требуется серьезный отчет, масштабные исследования по геомониторингу, с использованием спутниковых систем, мы привлекаем специализированные организации на субподряд. Например, так было на объекте в Калининграде, где три строения, соседствующие с резиденцией президента, сползали с холма. Казус с самостоятельным геомониторингом случился с нами лишь однажды. Дело было на Трехгорной мануфактуре в Москве. Там мы контролировали подъем до проектной отметки старинной стены в метр кладки толщиной. Десятиметровая конструкция вековой давности встала на свое место, что приятно поразило и обрадовало заказчика. Как же мы удивились через месяц, когда тот же заказчик отказался оплачивать финальную часть по контракту. Оказалось, что пол, который мы вместе с технадзором считали значащимся под демонтаж, за которым мониторинг не проводился, бесконтрольно поднялся в одном месте, и за него нам выкатили счет. Бывает и так.