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.
Парковка в стиле «андеграунд»
По словам экспертов, подземные паркинги получают все большее распространение. Они появляются как при возведении новых объектов, в том числе и жилья высокого класса, так и при реконструкции зданий в центре Петербурга под деловые или торговые комплексы.
К строительству готовы
Член-корреспондент РААСН, профессор, заведующий кафедрой геотехники СПбГАСУ Рашид Мангушев отмечает, что говорить о том, что какие-то проблемы, связанные с освоением подземных пространств, в частности, при строительстве паркингов, решены, — некорректно. В геотехническом отношении Петербург характеризуется большой толщей слабых водонасыщенных грунтов, в центральной части города дополнительно к этому добавляется уплотненная застройка историческими зданиями. И измениться эти обстоятельства никак не могут. «Другое дело, что сейчас мы накопили достаточный опыт, разработали и освоили современные технологии и оборудование, подготовили квалифицированные кадры, чтобы решать эти проблемы», — говорит он.
«Пожалуй, самой большой проблемой остаются сложные различающиеся даже в условиях одной строительной площадки инженерно-геологические и гидрологические состояния грунтов, а также не всегда качественно проведенные изыскания», — отмечает технический директор ООО «ГЕОИЗОЛ» Максим Зайцев.
Рашид Мангушев подчеркивает, что сейчас требуется разрабатывать не только сам проект, но включить в него геотехническое обоснование работ: заранее рассчитываются возможности устройства котлована в данном месте, устойчивость выбранной системы его крепления, оцениваются осадки окружающей застройки, если таковая имеется, и др.
«Это, конечно, несколько удорожает строительство, но, если мы хотим строить паркинги в центральной части города, альтернативы такому подходу нет. Пренебрежение предварительными расчетами и исследованиями только усложняет ситуацию, поскольку приходится исправлять уже сделанное. Подобный пример был недавно на одном крупном объекте известного застройщика, где плохо были спроектированы и выполнены дренажные работы, не учтен ряд конструктивных особенностей сооружения, и в результате подземные паркинги стали "всплывать". Проблему в итоге удалось решить, но и проще и дешевле было бы сделать предварительную оценку, а не переделывать работу уже в ходе строительства», — констатирует эксперт.
В центре особого внимания
По словам Рашида Мангушева, работа в центре города усложняется наличием плотной исторической застройки, влияние нового объекта на которую надо обязательно оценивать как на стадии проекта, так и в процессе строительства. «В ряде случаев приходится делать превентивное усиление фундаментов окрестных зданий и выполнять другие работы для предотвращения негативных воздействий не только на строящееся новое здание, но и соседние сооружения», — отмечает он.
С ним соглашается Максим Зайцев. «Различия при возведении подземных этажей зданий в исторической части города и в новых районах существенны с точки зрения принимаемых технических решений. Разнится и стоимость реализации проектов. При строительстве в новых районах или нет соседних зданий, или они построены на свайных фундаментах, благодаря которым существенно снижается влияние на новое здание», — говорит он.
По словам эксперта, в таком случае можно использовать технологию шпунтового ограждения котлованов, которое может быть временным. «При строительстве в условиях исторической застройки при проектировании ограждающих конструкций и фундаментов необходимо закладывать решения, минимизирующие влияние на соседние здания с учетом норм по допустимым осадкам. Как следствие, приходится закладывать необходимость усиления зданий соседней застройки, что не всегда осуществимо. К сожалению, расчеты могут быть идеальными только на бумаге. Реальные технологические осадки при производстве работ и человеческий фактор учесть зачастую довольно сложно», — признает Максим Зайцев.
Генеральный директор ГК «Еврострой» Оксана Кравцова добавляет, что с точки зрения технологий, в том числе и при создании подземных паркингов, все более популярными становятся автоматизированные парковки, когда автомобиль доставляется на место роботизированным механизмом. Такой подход позволяет увеличить количество машино-мест и создавать парковки на небольших земельных участках. «Именно такой двухуровневый подземный паркинг будет в клубном доме «Приоритет». Для создания подземной парковки в условиях нестабильных грунтов у нас ушел почти год: некоторые технологии впервые применялись в петербургском гражданском строительстве. В частности, для надежной гидроизоляции было выполнено шпунтовое ограждение с использованием расширяющегося герметика, а устройство свай проходило по технологии Jet Grouting, которая позволяет укреплять любой диапазон грунтов — вплоть до илистого», — говорит она.
Вторая жизнь. Холодный ресайклинг в дорожном строительстве
Повторное использование в дорожном ремонте изношенного асфальтового покрытия, перемешанного непосредственно на дороге с верхним слоем дорожного основания, с добавлением вяжущих и специальных добавок позволяет повысить скорость и экономичность проведения работ, при этом получая монолитную плиту основания с очень высокими и долговечными эксплуатационными характеристиками. Данная технология, называемая холодным ресайклингом (холодной регенерацией), активно используется в зарубежных странах, но в России пока только начинает распространяться.
По словам заместителя генерального директора по связям компании «Статус-Грунт» Максима Лебедева, в условиях изношенности дорожного фонда и бюджета, недостаточного для проведения капитального ремонта, местные власти вынуждены ограничиваться текущим ремонтом, который заключается в замене только защитного слоя (асфальтобетона). Большая часть региональных и межмунициапальных дорог в нашей стране устроены много десятилетий назад и рассчитаны были еще тогда на значительно меньшие нагрузки (6–8 т/ось). Их основания практически полностью разрушены, они не несут прочностных характеристик (материалы деградированы, переувлажненные участки, карсты, коррозия дорожного основания и т. д.). Большинство сегодняшних ремонтных работ можно сравнить с укладкой асфальта на «манную кашу»: деньги потрачены, а эффекта нет. Все дефекты дороги в короткие сроки вновь выходят на поверхность.
«В отличие от традиционного фрезерования и замены только верхнего слоя покрытия, технология холодного ресайклинга позволяет получить усиленную конструкцию дорожной одежды, создавая из материалов старого покрытия и дорожного основания новый гомогенный слой с более высокими прочностными характеристиками. Данный метод позволяет использовать 100% материалов старой дороги, сокращая сроки строительства в три раза и получая экономию бюджета до 20–30%, при этом оставаясь мерой текущего, а не капитального ремонта», — подчеркивает Максим Лебедев.
Выбирая технику
В работе по технологии холодного рециклинга используется специализированная техника — ресайклеры, в большинстве своем они импортного производства.
Директор по развитию бизнеса ООО «МС-партс» Александр Басионок отмечает, что конкуренция среди производителей ресайклеров существует, но она в разы ниже по сравнению с другой строительной техникой. «Далеко не каждый завод-изготовитель имеет возможность производить и держать по наличию в России технику для регенерации. Известная китайская компания XCMG это делает, имея постоянный склад ресайклеров на Дальнем Востоке и в Москве. Кроме того, XCMG отличается своей доступностью по стоимости и широким ассортиментом. Что касается новинок, то завод ежегодно дорабатывает существующие модели, опираясь на отзывы своих дилеров и заказчиков, а также регулярно выпускает новые модели.
Ресайклеры — это большие сложные и дорогие машины, продолжает тему региональный менеджер по продажам компании «ФАЙАТ БОМАГ РУС» Дмитрий Абрамов, поэтому рынок машин для регенерации и стабилизации невелик и составляет порядка трех десятков машин в год. «Основными игроками на этом рынке являются три производителя специализированной техники, в число которых входит компания BOMAG, выпускающая подобные машины с 1973 года. При выборе машины для стабилизации и рециклинга важно понимать, с какими вяжущими и в каких комбинациях придется работать на будущих проектах. Машины по запросу клиента комплектуются различными системами введения и дозирования воды и вяжущих материалов в асфальтогранулят», — добавил он.
Требуются стандарты
Несмотря на технологичность и эффектность метода холодного ресайклинга для ремонта и строительства дорог, по мнению экспертов, она пока в нашей стране активно не применяется. К сдерживающим факторам, отмечает Максим Лебедев, можно отнести неосведомленность о ее положительных аспектах и нежелании разбираться в них, а порой и просто лоббирование интересов местных АБЗ и карьеров лицами, принимающими решение на местах, отсутствие их прямой и реальной ответственности за полученный результат и экономическую эффективность решений.
«В связи с вышеизложенным огромные деньги расходуются нецелесообразно или с низкой эффективностью. Необходим более жесткий контроль за этим, особенно при реализации национального проекта "Безопасные и качественные дороги" (БКД). Правда, отдельные регионы используют эту технологию при ремонте дорог. В 2020 году мы отремонтировали по технологии холодной регенерации более 300 тыс. кв. м межмуниципальных дорог в Нижегородской области, сэкономив немалые деньги региону. Данная технология, на мой взгляд, — огромное подспорье в оптимальной реализации программ развития дорожной сети в РФ и, в частности, БКД», — сообщил Максим Лебедев.
В компании «Цитадель технология», занимающейся производством продуктов для стабилизации грунтов, также считают основным сдерживающим фактором серьезного внедрения в дорожную отрасль холодного ресайклинга отсутствие должной нормативно-правовой базы. В данном случае имеется в виду отсутствие национального стандарта по данной технологи. Хотя подвижки, отмечают специалисты, уже есть, в прошлом году приняли предварительный национальный стандарт по укреплению грунтов. Проектировщики неохотно идут на эту технологию. Им проще работать по старинке. Технология требует высококачественного инжинирингового сопровождения. Это и будет в дальнейшем точкой роста. Как только появятся инжиниринговые компании, обладающие компетенцией в проектировании и строительстве по указанной технологии, то и государственным заказчикам будет проще ее применять. Сегодня складывается парадоксальная ситуация: государственные заказчики проводят конкурсы на холодную регенерацию, подрядчики выполняют работу, а технические заказчики порой не знают, по каким нормативам принимать работы, подчеркивают эксперты.
Мнение: Александр Басионок, директор по развитию бизнеса ООО «МС-партс»:
— В линейке ресайклеров XCMG достаточно моделей, чтобы подобрать именно тот, который будет отвечать конкретным требованиям заказчика. К примеру, если дорожная организация работает исключительно в рамках стабилизации грунтов, то приобретение полноценного ресайклера нецелесообразно ,и ему будет вполне достаточно использовать более легкую модель в виде стабилизатора XCMG XL2103 или XL2503. Если же в планах работы с асфальтом или клиент рассматривает приобретение на перспективу с целью участия на объектах с разными требованиями, то, безусловно, стоит рассмотреть полноценный ресайклер типа XLZ2103 или XLZ2303. Весь модельный ряд XCMG представляет собой восемь машин, две из которых — стабилизаторы, шесть — ресайклеры.