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.
Цифровые технологии – спорту
Олимпиада в Сочи и Чемпионат мира по футболу – 2018 задали новые требования к проектированию и строительству спортивных сооружений в России. О том, как создать современный спортивный объект мирового класса и уложиться в жесткий дедлайн, рассказывает руководитель отдела ОВиКВ компании «Метрополис» Сергей Брюзгин.
Проектирование спортивных сооружений – задача сложная и ответственная. Объекты такого рода сочетают в себе яркую, запоминающуюся архитектуру и комплекс сложнейших инженерных систем. Именно поэтому проектировщики постоянно находятся в поиске новых эффективных решений для работы с такими проектами.
В основе – технологии
Одними из наиболее успешных разработок, активно используемых проектировщиками, являются BIM-технологии. Их применение при проектировании современных сложных объектов, к числу которых относятся и спортивные сооружения, является одним из ключевых условий успешных инвестиций заказчика, ведь технология BIM-проектирования позволяет существенно сэкономить время и средства, необходимые для реализации проекта.
Эта технология дает возможность повысить качество проектирования и на раннем этапе представить полную картину того, как будет выглядеть и функционировать объект. При необходимости заказчик может своевременно внести корректировки в проект на той стадии, когда изменения не влекут за собой больших затрат. Это отличная возможность для всех участников проекта получить практически идеальный продукт, обладающий внешней привлекательностью, комфортом и безопасностью среды и, что самое главное, инвестиционной привлекательностью.
Сейчас все проекты нашей компании разрабатываются с применением этой технологии. Например, Центр художественной гимнастики имени Ирины Винер-Усмановой еще в 2016 году получил первое место на конкурсе BIM-технологий, организованном Минстроем РФ.
Другая многообещающая разработка – достаточно молодая в строительной сфере технология математического моделирования (CFD-моделирование). До ее появления то или иное техническое решение можно было обосновать либо опираясь на накопленный опыт (чаще всего используя решения, принятые ранее для подобных объектов), либо при помощи натурных испытаний (создание макета, испытательного стенда и т.п.). Первый вариант – рискованный (аналогичный объект может достаточно сильно отличаться по своим характеристикам от проектируемого, что может дать свою погрешность и привести к неработоспособности решения). Второй – затратный как по деньгам, так и по времени, не говоря о том, что далеко не все макеты можно физически реализовать. Технология CFD дает возможность за пару дней, а иногда и за несколько часов решить нестандартный узел, внести в него требуемые корректировки и добиться эффективности и работоспособности решения.
Мы применяли CFD-моделирование при проектировании таких объектов, как Центр художественной гимнастики в Москве, многофункциональный плавательный центр «Лужники», крытый каток Москомспорта, а также при проектировании жилых зданий.
До того, как мы освоили эту технологию, нам казалось, что ее применение будет востребовано только на уникальных объектах, однако практика показала, что использование CFD-моделей полезно для объектов любого уровня сложности. С его помощью можно решать такие задачи, как распределение температур в сложных трехмерных многослойных конструкциях, расчет параметров микроклимата помещений, воздухораспределение, расчет потерь давления в нестандартных сетевых элементах и т. д.
Данная технология дает специалисту возможность на раннем этапе проектирования отследить вероятные недочеты потенциальных инженерных решений, а иногда и понять, что предлагаемое решение слишком затратно (как энергетически, так и финансово) или вовсе нежизнеспособно. Например, для проверки условий, создаваемых для зрителей и спортсменов, наша компания выполняла оценку проектных решений систем вентиляции и кондиционирования главной арены Центра художественной гимнастики в Москве при помощи CFD-моделирования. Для достижения оптимального результата нам пришлось провести 8 итераций расчетов, в результате чего системы вентиляции и кондиционирования были значительно переработаны. Это еще раз подтверждает: CFD-моделирование и проектирование при помощи BIM-технологий позволяет на раннем этапе выявить проблемы и оптимизировать проектные решения. А заказчик, в свою очередь, получает наглядное, интуитивно понятное обоснование принимаемых решений. Вот несколько примеров выполненных расчетов:
В гармонии со стройкой
Посмотрим, как применение этих технологий реально отражается на строительном процессе. В качестве примера возьмем Центр художественной гимнастики. Для проектируемого объекта выполнялись следующие стадии проекта:
- концептуальные решения (стадия «К»);
- стадия «Проектная документация» (стадия «П»);
- стадия «Рабочая документация» (стадия «Р»);
- авторский надзор.
Проект стадии «К» стартовал в конце мая 2016 года и длился примерно 2 месяца. Последующая стадия «П» длилась примерно 3,5 месяца. Стадия «Р» длилась примерно 2 года, при этом строительные работы на объекте велись с запаздыванием от проекта всего на 2–3 месяца, иногда этот разрыв становился еще меньше, так что можно сказать, что проект стадии «Р», строительство и авторский надзор шли практически параллельно.
Основные сложности при проектировании как раз и связаны с малым разрывом в сроках между разработкой проектного решения и выдачей его для реализации на стройплощадку. У инженеров и архитекторов остается очень немного времени на принятие и согласование решений, и ошибки при таких малых сроках недопустимы. Именно использование BIM-технологий и, в частности, CFD-моделирования позволяет проектировщикам достаточно комфортно чувствовать себя в процессе взаимодействия со всеми заинтересованными сторонами. При этом есть, конечно, одно обязательно условие, с чем нам повезло: в арсенале всех участников проекта были современные технологии и подходы к проектированию, что позволило выполнить поставленную задачу в требуемый срок.
Выход на фасад
По мнению экспертов, отмена технических свидетельств оценки качества фасадных штукатурных теплоизоляционных систем поможет снизить входные барьеры для новых игроков рынка и ускорит его дальнейшее развитие.
Минстрой России отменяет необходимость получения технических свидетельств оценки пригодности систем фасадных теплоизоляционных композиционных с наружными штукатурными слоями (СФТК). В ведомстве считают эту процедуру избыточной и устаревшей. Чиновники считают: действующих нормативных требований к СФТК достаточно для производства качественной продукции.
Напомним, СФТК также называют системой «мокрый фасад». Теплоизоляционный материал скрывается за штукатуркой и монтируется клеем, т. е. «мокрым» путем. В настоящее время данная технология активно применяется как в массовом, так и индивидуальном строительстве.
Запрос бизнеса
По словам председателя комитета по строительству организации «Деловая Россия» Владимира Кошелева, институт выдачи технических свидетельств был введен еще в 1998 году. «Индустрия промышленности строительных материалов в течение последних 20 лет не стояла на месте, появились качественно новые высокотехнологичные материалы и конструкции. Рынок диктует необходимость серьезной конкурентной борьбы за потребителя, и работа Минстроя по изменению нормативной документации отвечает запросам бизнеса. Вместе с тем нельзя забывать, что любые действия, касающиеся надежности и безопасности, должны быть четко выверены, и не должны оставлять ни малейшего шанса для маневра недобросовестным игрокам рынка», – считает он.
Как отмечает Кирилл Иванов, председатель координационного совета РАПЭКС (Российская ассоциация производителей теплоизоляционных материалов из экструдированного пенополистирола), это решение Минстроя РФ вполне оправданно в рамках государственной программы снижения входных барьеров для новых игроков строительного рынка. Более того, Ассоциация производителей и поставщиков фасадных систем АНФАС проделала большую работу по созданию стандартов, регламентирующих устройство фасадов. Теперь и подрядчики, и регулирующие органы имеют полную техническую базу для оценки качества той или иной системы.
Продолжать тренд
По мнению экспертов, получение технических свидетельств скорее необходимо для конструкций из новых материалов, ранее не применявшихся в строительстве. Присутствующие на рынке строительные материалы нуждаются в дальнейшем снижении избыточных регулятивных мер. Кроме того, считают специалисты, необходимо менять и некоторые действующие СНиПы и СП.
По словам Кирилла Иванова, в каждой области строительства есть требования, которые в той или иной степени избыточны. «В нашей стране строгость законов часто компенсируется их неисполнением. Поэтому в Ассоциации РАПЭКС считают, что нужно идти двумя путями: добиваться исполнения принятых стандартов и технических решений и параллельно менять требования, которые улучшат качество и надежность строительных работ. Так, например, мы хотим пересмотреть нормативные значения термического сопротивления конструкций в СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий». Исследование Сергея Крышова, начальника отдела экспертиз зданий и сооружений на соответствие теплотехническим и акустическим требованиям «Центра экспертиз, исследований и испытаний в строительстве» (ГБУ «ЦЭИИС»), показывает, что часть зданий и сооружений, построенных в Москве, не соответствуют существующим нормативным требованиям. Поэтому нужно требовать от строителей исполнения действующих стандартов и разрабатывать новые требования по энергоэффективности, с прицелом на будущее»,– резюмирует Кирилл Иванов.
Руководитель направления «Стандартизация и сертификация» корпорации «Технониколь» Сергей Колдашев отмечает, что строительная отрасль в России довольно консервативна. В некоторых сегментах специалистам до сих пор приходится руководствоваться нормами, принятыми еще в советское время. Нужно признать, что к настоящему моменту большой фонд Сводов правил уже обновился, некоторые из них даже дважды. Однако в Постановлении Правительства РФ от 26 декабря 2014 года № 1521 «Об утверждении перечня национальных стандартов и сводов правил (частей таких стандартов и сводов правил)», в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований федерального закона «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений», до сих пор находятся документы, выпущенные до 2011 года. «Для отрасли, на наш взгляд, большое значение имеет обновление прежде всего этого постановления, с указанием актуальных на сегодня Сводов правил. Иначе сегодня проектировщики вынуждены применять устаревшие нормы проектирования. В целом же работа по модернизации СНиПов идет полным ходом, это процесс не прекращается, в этом смысле ситуация скорее позитивная», – подчеркнул эксперт.
Мнение
Кирилл Иванов, председатель координационного совета РАПЭКС:
– Важно обращать внимание не только на качество исходных материалов, но и на качество проводимых работ. Так было всегда. СФТК – сложная система, в которой каждый компонент играет важную роль в обеспечении надежности всего фасада. Качественная теплоизоляция заявленной плотности, качественные штукатурные составы с заявленной адгезией, квалифицированное выполнение монтажа – вот основные факторы долговечности штукатурного фасада. Особое внимание Ассоциация РАПЭКС уделяет СФТК в зоне цоколя и первых этажей. Очевидно, что к теплоизоляционному материалу, предназначенному для утепления данных ограждающих конструкций, должны предъявляться особо жесткие требования. Это продиктовано рисками переувлажнения первых и цокольных этажей. В процессе эксплуатации зданий влажностное состояние материалов непосредственно влияет на теплозащитные свойства ограждающих конструкций и на энергоэффективность применяемых систем теплоизоляции. Поэтому члены Ассоциации РАПЭКС, производители XPS-теплоизоляции на территории РФ, рекомендуют использовать в данной зоне экструдированный пенополистирол.