ТИМатические метаморфозы
Технологии информационного моделирования продолжают внедряться в проектирование, строительство и другие смежные отрасли. Однако есть определенные сложности в регуляции и стандартизации ТИМ, считают эксперты, что замедляет их более широкое проникновение и использование.
С 1 июля 2024 года все новые проекты в жилищном строительстве, реализуемые по 214-ФЗ, будут обязаны исполняться с использованием технологий информационного моделирования. С 1 января следующего года это же требование будет распространяться на все остальные девелоперские проекты. В целом, по мнению участников рынка, внедрение ТИМ (BIM) в проектную, строительную и другие отрасли растет. Многие заказчики и исполнители понимают значимость информационного моделирования в решении множества задач. Тем не менее, полагают эксперты, есть и сложности. Они связаны с противоречивым нормотворчеством, отсутствием ряда единых правил и стандартизации ТИМ.
На пути к национальным стандартам
По словам заместителя генерального директора АО «СиСофт Девелопмент» по науке Михаила Бочарова, сейчас правительство, профильные министерства, технические комитеты и отраслевые ассоциации активно работают над созданием стандартов для российских технологий информационного моделирования. «Основой остается Градостроительный кодекс РФ, но есть попытки исказить требования федерального закона и создать хаос в нормативном поле. И частично это удается. Амбициозные замыслы информационного моделирования включают и принципы управления данными, до сих пор не используемые в мировой практике. Что позволит в ближайшем будущем оптимизировать процессы взаимодействия, особенно на этапе эксплуатации объекта информационного моделирования, и обеспечивать процессы надежными данными информационной модели в машиночитаемых и машинопонимаемых форматах. Это длинный путь, но мы его пройдем быстро. Нам оказали неоценимую помощь западные вендоры, добровольно «отчистив» наш рынок от своего ПО, но пока оставив навязанные стандарты и форматы. Поэтому нам необходим, в частности, национальный формат хранения, передачи и управления данными ИМ, так как зарубежные форматы не отвечают сегодняшним российским отраслевым реалиям», — отмечает эксперт.
За последний год, подчеркивает Михаил Бочаров, развитие российских ТИМ и степень их внедрения вышли на новый уровень. Многие компании оценили преимущества отечественных разработок, а также осознали риски, которые несет дальнейшее использование импортного ПО. Полное понимание того, как работают ТИМ, есть у специалистов, работающих в сфере промышленного строительства, а также у крупных девелоперов, часть которых уже использует ТИМ на этапе строительства. Безусловно, понимание значимости и перспектив ТИМ имеется и у государства. Регионы-драйверы сейчас создают собственные проекты, направленные на внедрение российских технологий информационного моделирования, а также их популяризацию.
Схожие выводы делает и первый заместитель генерального директора АО «Управление строительства № 30» Павел Мирошниченко: «Говоря о внедрении ТИМ-технологий, я для себя провожу следующую аналогию: вспомните первую презентацию сотни одновременно включенных ламп Эдисона в конце ХIX века в Нью-Джерси. Газеты тогда раскритиковали проект — мол, дорого, сложно в изготовлении, нереалистично в повседневной жизни и так далее. При этом от газовых фонарей все же начали быстро избавляться, и электрические лампочки стали обыденностью. Так же — и с ТИМ, и с любой другой технологией. Сначала трудно, затем ахаем: как без этого обходились прежде? Не скажу, что сегодня внедрение технологий информационного моделирования переживает какой-то бум, и это, безусловно, не дань мировым трендам, а все же жизненная необходимость, к которой закономерно подошла наша строительная отрасль».
Цифровизация, добавляет Павел Мирошниченко, это уже не туманное будущее, а вчерашний и сегодняшний день. Поэтому BIM-технологии стали если не обыденностью, то, во всяком случае, понятным и принятым в работу аспектом нашей деятельности. «Уверен, что их внедрение в рутинные процессы происходило бы на порядок быстрее, если бы не история с санкциями и прочими разрывами деловых связей с нашими так называемыми партнерами. Не секрет, что раньше мы оперировали их программными продуктами при построении информационных моделей. Увы, по объективным причинам мы их лишились. И здесь я нахожу весомые плюсы: наши отечественные разработчики начали создавать вполне приемлемые аналоги — не хуже, а зачастую и где-то лучше западных», — констатировал он.
Внедрение технологий информационного моделирования в строительство набирает обороты, считает генеральный директор ООО «БИМПРО» Анна Николаева. Важным шагом стало введение обязательного ТИМ для бюджетных объектов и ожидаемое введение обязательного ТИМ для застройщиков этим летом. Эти государственные меры создали, с одной стороны, хаос в индустрии, особенно у тех, кто ранее не слышал про ТИМ и BIM, с другой стороны, стали мощным импульсом в понимании, что цифровизация процессов неизбежна, и обратной дороги не будет.
«Мы видим на рынке серьезные изменения в части требований застройщиков/заказчиков — в технических заданиях появились ссылки на дополнительные нормативы или непосредственно требования к информационным моделям. Но, к сожалению, нарастает все бо́льший разрыв между пониманием целей и эффектов внедрения BIM, использованием информационных моделей у профессионального практикующего сообщества (застройщики, проектировщики) и государственным регулированием этих процессов. И там, где модели должны помогать и повышать эффективность, данные модели становятся обузой как для исполнителей, так и для принимающих сторон, а впоследствии ложатся в стол», — подчеркивает Анна Николаева.
На наш взгляд, темпы внедрения ТИМ-технологий снизились, полагает старший партнер, технический директор ООО «ПСС» Константин Биктимиров, особенно в проектировании. Тем не менее тренд на внедрение технологий информационного моделирования остается. Ощущается рост использования отечественных решений для ТИМ, особенно в части Сред общих данных (СОД), проверки информационных моделей, выгрузки физических объемов работ и материалов из модели. В этих областях отечественные решения ТИМ нарастили функционал, что очень радует.
«В части выстраивания стратегии перехода к ТИМ за последние два года подход не изменился. Есть определенные методики, при которых сначала формируются цели цифровизации проектной или строительной фирмы и задачи, которые надо реализовать, и исходя из целей и задач прорабатывается стратегия внедрения ТИМ-технологий. В последние два года одним из основных факторов внедрения стали требования государственных органов, но этот фактор пока не до конца формализован. Это накладывает свой отпечаток, так как наши заказчики очень часто запрашивают пояснения ТИМ-технологий с точки зрения регулятора», — отмечает эксперт.
По словам руководителя департамента информационного моделирования и автоматизации WE-ON GROUP Алексея Бабинова, внедрение технологий проходит посредством появления дополнительных требований к участникам процессов. Такие требования сейчас уже присутствуют практически у каждого крупного девелопера Москвы и у многих продвинутых девелоперах в регионах. «Государство также готовит свои собственные требования к цифровым информационным моделям, но, к сожалению, государственные стандарты по БИМ/ТИМ/ЦИМ в данный момент все еще уступают по проработке и практичности тому, что уже есть у частного бизнеса. Государству такая стандартизация в первую очередь нужна для применения цифровых информационных моделей в госзаказах. Текущая ситуация с существующими стандартами, например с СП-333, не позволяет применять эти требования на практике из-за сильного методологического уклона данных документов, а также перегруза их второстепенными задачами, которые на данном этапе цифровизации не представляется возможным выполнить, используя текущий технологический потенциал существующего программного обеспечения».
Мы будем говорить о нашей отрасли и инженерных изысканиях, продолжает тему технологий информационного моделирования генеральный директор ЗАО «ЛенТИСИЗ» Николай Олейник: «Я бы разделил их на два направления — это геодезические и геологические изыскания. С геодезическими изысканиями все обстоит неплохо, есть понимание у всех представителей отрасли, что входит в ТИМ по "геодезии", к тому же есть большое количество инструментов для работы с данными. Эта сфера показала стремительный рост в последнее время, в частности развитие БПЛА и система сканирования позволяют получать большое количество качественных данных (цифровые модели местности, рельефа, мониторинг и др). В части геологических изысканий все обстоит намного хуже. На сегодняшний день нет единого стандарта к цифровым данным по геологии, однако за последние два-три года в этом направлении развитие идет, в том числе и в части инструментов (специализированное ПО). В частности, на региональном уровне в Санкт-Петербурге и Москве создаются 3D-модели подземного пространства. Пока ни у геологов, ни у чиновников нет четкого представления, в каком формате или виде должны быть представлены цифровые данные в части геологических изысканий. Необходимо выработать единый стандарт по представлению цифровых данных геологических изысканий, с тем чтобы эти модели можно было использовать в проектировании и эксплуатации объектов», — считает он.
Оптимальный подбор
Очень важно, полагают эксперты, компаниям, внедряющим ТИМ, подобрать их наиболее оптимальный вариант. По мнению коммерческого директора компании «Ингипро» Вадима Пронина, этап выбора информационных систем является ключевым при переходе к оптимальному набору ТИМ-инструментов для предприятия. «Правильно организованный выбор позволит значительно упростить последующее внедрение информационной системы (ИС) и повысит эффективность ее использования. Сложности, с которыми можно столкнуться, связаны с недостаточно эффективным подходом к организации процесса выбора будущих информационных систем. Часто встречаются следующие ошибки: процесс выбора ИС и их сравнения не выделяют в отдельный вид деятельности, не выделяют команду выбора, работа ведется по “остаточному принципу”; сравниваются функции систем, часто в виде таблиц, без привязки к задачам, которые эти системы должны решать. Кроме того, бывает, что задачи для информационных систем не формулируются явно, а также не проводится полноценное тестирование выбранных систем на реальных проектах», — полагает он.
Самое первое, важное и основное в начале работы с ТИМ, считает Павел Мирошниченко, это четко обозначить цели и задачи нашей будущей информационной модели, а их устанавливает заказчик. Будет это 3D-BIM — трехмерная пространственная модель объекта, которая включает в себя, кроме комплекса всевозможных чертежей, информацию об инженерно-геологических изысканиях, безопасности и обеспечении строительства, в этом случае работают одни специалисты, если заказчик хочет видеть 4D-BIM (ко всему вышеперечисленному добавляется, скажем, временное планирование) — привлекаются другие специалисты; если интересна 5D-BIM (учет финансовых затрат), то закономерно нужны экономисты в команде и т. д. Поэтому, рекомендует он, начинать надо все же с первой модели — 3D, освоить ее и постепенно наращивать информативность по мере обучения сотрудников.
«Выстраивать переход к оптимальному набору ТИМ нужно со стандартизации данных ИГИ. Должен быть единый для всех формат, чтобы независимо от инструмента (ПО) получаемые в процессе изысканий данные могли быть использованы в любом случае, будь то предпроектная оценка геотехнических решений либо расчеты. На первых этапах будут ошибки в различных коллизиях и нестыковки данных, но по мере накопления опыта они будут устранены», — обращает внимание Николай Олейник.
Касаясь оптимального для работы набора ТИМ, рассказывает Михаил Бочаров, подход нашей компании заключается в формировании индивидуального предложения для каждого заказчика, который обращается к нам, на основе оценки структуры, ресурсов и целей его предприятия: «Общая схема в этой ситуации едва ли возможна. Но аудит, о котором говорилось выше, — первый и необходимый шаг, который нужно сделать до приобретения и внедрения нового продукта. Именно он поможет избежать ошибок, связанных, например, с необходимой, но не проведенной на момент внедрения оптимизацией бизнес-процессов, или с отсутствием нужного количества специалистов для работы с ПО и т. д».
В теории и практике
Опрошенные эксперты также считают важным уделять серьезное внимание подготовке кадров, которые будут работать с ТИМ. Молодые специалисты — выпускники вузов должны иметь, полагают они, не только теоретические знания, но и практические навыки работы с различными инструментами для моделирования данных. Соответственно, важно организовывать стажировки и практику для студентов в компаниях, которые уже успешно используют ТИМ в своей деятельности.
По словам главного инженера-технолога строительства компании «Айбим» Андрея Андреева, появление новых правил и изменений в законодательстве РФ требуют формирования новых компетенций в области ТИМ, особенно это касается государственных организаций. Речь идет не только о создании нового направления в вузах, но и о его полноценном развитии. Это позволит быстрее внедрять цифровые технологии, повысить уровень прикладных компетенций, практически применять ТИМ в строительстве и использовать новые подходы в области подготовки квалифицированных кадров.
«Кроме того, важно эффективно применять полученные компетенции с учетом специфики деятельности своих организаций (застройщиков, проектных институтов, строительных и эксплуатирующих организаций). Таким образом, создание специализированных факультетов в образовательных учреждениях и центров компетенций в области информационного моделирования обеспечит научный подход и придаст значительный импульс для повышения цифровой зрелости, а также поможет решить проблему с отсутствием квалифицированных кадров, что в итоге приведет к ускорению цифровой трансформации строительной отрасли», — уверен Андрей Андреев.
Михаил Бочаров отмечает, что, безусловно, объем материала по ТИМ в профильных образовательных учреждениях необходимо увеличивать. Подготовка специалистов, компетентных в работе с российским инженерным программным обеспечением, — не только вклад в развитие строительной отрасли, но и необходимый шаг в формировании технологического суверенитета страны. Сейчас сложилась уникальная ситуация, когда два эти направления развиваются синхронно. Задача науки сейчас — внести вклад в унификацию понятий, терминов, определений, а также в разработку методик для ТИМ-сферы, что ускорит не только внедрение данных технологий, но и формирование бесшовной экосистемы создания, обращения, управления и применения информационных моделей в России.
Современные образовательные программы по ТИМ, считает Анна Николаева, большей частью состоят из теории, которая не очень-то помогает в практической деятельности: «Считаю очень важным поднимать научное направление ”информационное моделирование в строительстве” на уровень полноценных исследований ввиду отсутствия таковых в достаточном объеме. Предположу, что даже обязательное внедрение ТИМ в России было бы порядком эффективнее, если бы оно было основано на результатах исследований, научной аналитике проблем и выдержках из опыта зарубежных стран».
Похоже думают и другие эксперты. «Конечно, абсолютно согласен, что в образовательных программах необходимо больше давать знаний по ТИМ, научная составляющая должна быть, но более прикладная. Использование технологий информационного моделирования должно пересекаться с разработкой собственных решений, программированием. Будущим специалистам необходимо выходить не просто с научными знаниями, а в первую очередь с практическими», — полагает Константин Биктимиров.
На сегодняшний день, отмечает Николай Олейник, во многие образовательные программы внедрены компетенции по ТИМ в виде отдельных дисциплин или практик: «На мой взгляд, относить информационное моделирование к научным направлениям не совсем корректно, здесь больше прикладные задачи исследования, а также кооперация с инновациями в ИТ-сфере».
В отдельном направлении по информационному моделированию есть один важный нюанс, считает Алексей Бабинов, который в данный момент уже начинает превращаться в определенного рода проблему. Заключается он в том, что очень велик соблазн начать выстраивать методологию исключительно вокруг процессов информационного моделирования, поскольку они достаточно понятны сами по себе, имеют заданные цели и способы их достижения, но такого рода методология очень быстро начинает отрываться от реальности и как будто даже забывать, для чего именно она создается. «Теряется принцип того, что это методология информационного моделирования в строительстве должна работать на нужды именно строительной отрасли, а не наоборот. Сейчас же все явственнее ощущается отрыв такого рода методологий от реальности, когда то, что в них постулируется и предлагается, все больше и больше оторвано от реальных задач в проектировании, строительстве, эксплуатации», — добавляет он.
По словам Павла Мирошниченко, отечественное образование в сфере строительной отрасли также трансформирует свои образовательные программы с учетом ветра ТИМ-перемен, в том числе во взаимодействии с бизнесом. В частности, наша компания активно сотрудничает с кафедрой «Строительство подземных сооружений и горных предприятий» НИТУ МИСИС. Вместе мы создали центр подготовки специалистов-проектировщиков, ознакомленных с инструментарием для комплексной цифровизации геологоразведки в стране и готовых выполнять сложные, даже уникальные задачи.
«А научное направление развития ТИМ уже есть: недавно создана ассоциация "Национальное объединение организаций в сфере технологий информационного моделирования" (НОТИМ), куда входят не только практикующие BIM-технологии застройщики, но и ученые, разработчики, инженеры. На этой площадке аккумулируются новинки и разработки, которые затем либо интегрируются в работу, либо уходят с рынка. Кроме того, в Москве традиционно проходит BIM-форум — главное научное и деловое событие, посвященное BIM-технологиям в проектировании и строительстве. Науку информационного моделирования пишем мы с вами даже в эту минуту», — резюмировал Павел Мирошниченко.
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.
Изыскания: необходимость и этапы
Любая изыскательная деятельность связана с получением требуемых сведений о техногенных и природных характеристиках территории перед возведением объекта. Целью таких исследований является получение всей информации о степени влияния среды на построенное здание или другое сооружение. Это может быть спортивный комплекс с бассейном, мост через реку или дорога. Работы включают в себя геологические, геофизические, гидрологические и экологические исследования. Они состоят в проведении полевых работ с целью получения исходных данных для составления будущего проекта.
Необходимость проведения изысканий
Стройка любого объекта, такого как детский сад или поликлиника, требует исследования территории с целью изучения прочности грунта и величины его способности выдерживать нагрузку. Связано это с тем, что почвы носят неоднородный характер. Они бывают песчаные, глинистые, а также с присутствием вечной мерзлоты. Для ведения строительных работ такая информация имеет основополагающее значение.
Любые исследования начинаются с технического задания, оформленного со стороны заказчика. Этот документ выглядит в виде акта, где описывается порядок проведения работы. В нем присутствуют следующие пункты:
- название объекта, территорию которого планируется исследовать:
- порядок выполнения всех работ;
- оговоренные сроки;
- задачи, стоящие перед исследователями;
- нормативы, на основании которых будут проведены изыскания;
- составление отчета о проделанной работе.
Вся изыскательная деятельность проводится специалистами своего дела. В их состав входят инженеры, технологи и геодезисты. Основу их деятельности составляет Градостроительный кодекс.
Уточнение поставленных задач
Любая изыскательская деятельность требует комплексного подхода для решения поставленной задачи, поэтому на первом этапе вся проблема охватывается в целом. Для этого изучаются следующие данные:
- просматриваются сведения о будущем объекте, и уточняется, насколько он доступен к изучению;
- прикидывается весь масштаб работы;
- определяются цели возводимого сооружения;
- разрабатывается по пунктам весь порядок работы.
После проведения изысканий получается информация, которая излагается на бумаге. Все зафиксированные сведения носят юридическую силу. При этом происходит решение следующих задач:
- изучаются особенности рельефа территории участка;
- составляются прогнозы возможного влияния окружающей среды на построенное будущее сооружение;
- изучается степень целесообразности постройки объекта на данном участке местности;
- составляется четкий план будущих мероприятий;
- прогнозируются возможности влияния процессов, происходящих в слоях почвы, на процесс ведения строительства.
После окончания проведения изысканий получаются ответы на принципиальные вопросы:
- рациональность постройки сооружения на данном участке местности и возможность введения его в эксплуатацию;
- разобраться в типе фундамента, который должен быть заложен с учетом характеры слоев почвы;
- понять степень подвижности грунта и разработать мероприятия с целью устранения рисков возможного разрушения здания.
В результате проведенных исследований появляется возможность показать заказчику все полученные сведения о возможности строительства объекта с учетом присутствующих подземных вод и характера грунта. В качестве подтверждающих доказательств предоставляются результаты лабораторных исследований и образцы почвы.
Виды изысканий при строительстве объекта
Проведение изысканий преследует цель сбора всей необходимой информации для строительства будущего объекта. Они разделяются на 3 вида:
- Геологические. Изучается почва и слои грунта.
- Геофизические. Исследуется рельеф местности.
- Гидрологические. Изучается наличие и глубина протекания подземных вод.
- Экологические. Ведется работа по изучению климата местности.
Порядок приведения всех видов изысканий включает в себя 3 общих этапа:
- Подготовительный. Просматривается вся имеющаяся документация по будущему объекту и проводится ее детальный анализ. Кроме того, берется разрешение в надзорных органах для проведения съемки местности с целью уточнение характера грунта.
- Полевой. Работы ведутся непосредственно на территории. Здесь проводится топографическая съемка местности, изучается наличие и расположение подземных вод, составляется схема низин и возвышенностей местности.
- Камеральный. После проведения полевых исследований все полученные результаты систематизируются, а затем вносятся в документацию. Также на данном этапе изучаются подземные коммуникации, и при необходимости изменяется их расположение, что требует внесения поправок в топографический план. Последняя работа требует обязательного согласования с надзорными органами.
Результаты изысканий и все проведенные расчеты получает заказчик. При этом копии документов отсылаются в контролирующие организации.
Геологические исследования
При геологических изысканиях проводится изучение грунта путем проникновения в его внутренние слои. После взятия проб появляется возможность понять, насколько выбранная территория подходит для сооружения объекта. Такая информация является исходной для составления проекта будущих строительных работ на основании учета индивидуальности участка.
Во время проведения геологических исследований рассматриваемая площадь значительно превосходит отведенные границы участка, что является характерной особенностью такого вида изысканий. Связано это с тем, что подземные слои имеют большие параметры и происходящие в них процессы распространяются на обширную территорию. Иногда случается так, что источник разрушений находится на очень большом расстоянии и этот фактор необходимо обязательно учитывать.
Основным предметом изучения геологических изысканий является почва, а именно степень ее плотности. Это необходимо для того, чтобы понять, какой требуется закладывать фундамент. Если такие работы будут проведены некачественно, то это может сопровождаться следующими последствиями:
- места, где почва будет носить неустойчивый характер, начнется приседание дома, что будет сопровождаться его разрушением;
- если осадка начнется только одной части дома, то в потолке и стенах возникнут трещины;
- проседание дома может привести к затоплению подвала и образованию внутри помещения сырости.
Перед геологическими исследованиями ведется сбор информации о постройке. Особенно необходимость проведения такого этапа существует при планировании возведения крупных объектов, к которым относятся мосты или аэропорты. Полученные сведения дают возможность выбрать правильный вид фундамента, исключить риск разрушения помещения из-за усадки грунта, а также обойти присутствующие подземные коммуникации, проложенные на этой территории. На основание проведения предварительного этапа появляется представление об объеме работ и их стоимости.
На следующем этапе, который называется полевым, ведется съемка местности, детально изучается ее рельеф, и проводятся буровые работы. Задачи данного этапа состоят в отборе проб грунта. Это осуществляется в следующем порядке:
- Образцы берутся на глубине до 20 см. Они необходимы для исследования на присутствие в них металлов: медь, свинец, цинк, ртуть.
- Пробы берутся на глубине от 0,2 м до 2 м и с ними проводятся такие же исследования.
- Бурится скважина на глубину свыше 20 см, и подбираются образцы с целью изучения наличия в них различных инфузорий, водорослей и бактерий.
Полученные пробы передаются в лабораторию, где они исследуются с помощью приборов на следующие характеристики:
- Прочность. Это предельные нагрузки, при которых грунт не разрушается.
- Пластичность. Максимальное давление, при котором в образце начинаются деформационные изменения.
В результате таких проверок появляется возможность спрогнозировать будущее смещение слоев грунта и предотвратить разрушение построенного сооружения.
Также в лабораторных условиях пробы проверяются на следующее параметры:
- Физические. Это влажность и плотность почвы.
- Механические. Предельная твердость грунта.
- Химические. Проверяется, как будет себя вести почва после контакта ее с фундаментом, где присутствуют бетон и арматура.
На основании проведенных лабораторных исследований составляется технический отчет.
Геофизические изыскания
С помощью геодезических изысканий собирается вся информация о рельефе территории, где будет вестись постройка, а также изучается расположение проходящих коммуникаций. После исследования состава грунта появляется возможность сделать правильный выбор фундамента с учетом особенностей почвы. На основе полученных данных составляется масштабный план, который помогает инженерам определить возможности возведения будущего объекта.
С помощью геофизических исследований получается следующая информация:
- наличие на участке территории пород, в которых присутствуют пустоты;
- получить представление об уровне влажности почвы на всей местности, где будет вестись постройка;
- разобраться в риске возможных оползневых процессов;
- уточнить наличие и геометрию расположения проложенных коммуникаций.
Все работы по геофизическому исследованию грунта проводятся с помощью специального оборудования. Для этого существуют следующие методы:
- Сейсмическая разведка. Используемая технология дает возможность выявить структуру и состав присутствующих горных пород. Достигается это с помощью формирования искусственных волн, которые распространяются под землей и отражаются от разных глубинных точек. Затем ведется их регистрация и снятие данных на основе преломления.
- Электромагнитное исследование. Здесь искусственным путем создаются электромагнитные поля, которые также перемещаются в подземном пространстве и на основе их исследования получается вся необходимая информация.
- Каротаж. Принцип исследования заключается в формировании с помощью специального оборудования индукционного тока, который пропускается через пласты грунта. Это приводит к возникновению магнитного поля, что позволяет получить необходимые данные о физико-механических параметрах почвы.
С помощью геофизических исследований изучение грунта существенно облегчается, что ускоряет ведение инженерных изысканий.
Преимуществом геофизических исследований является высокая технологичность проводимых работ. Этому способствует использование сложного оборудования, позволяющее вести возбуждение магнитных полей. Это устраняет необходимость ведения трудоемких земляных работ. При этом геофизические изыскания обеспечивают гарантированный надежный результат со стопроцентной достоверностью его правильности. В результате полученная информация становится базой для будущего строительства.
Вместе с геологией геодезия имеет примерно общий порядок ведения исследований. Однако в этих двух видах изысканий присутствуют существенные различия. Состоят они в следующем:
- Геодезия занимается изучением исключительно рельефа местности, но не уточняет подробности строения грунта.
- Во время геодезических исследований работы проводятся только на территории, где планируется возведение объекта. Геология охватывает более широкое пространство, поскольку часто очаги опасности находятся на далеком расстоянии.
- До тех пор, пока стройка не закончится, геодезические исследования не прекращаются. Геологические изыскания проводятся только до начала строительных работ.
При этом обе дисциплины тесно связаны между собой из-за того, что характеристика грунта и рельеф территории являются неразрывными понятиями.
Гидрологические изучения
Присутствующие подземные воды вызывают наибольшую опасность во время проведения строительных работ. Связано это с тем, что грунт напитывается влагой, что приводит к проседанию и разрушению конструкции. Гидрологические изыскания позволяют определить уровни залегания водоносных слоев, а также получить информацию о химическом составе воды. Также на основе полученных данных делаются прогнозы об изменении направления движения подземных водных течений.
В первую очередь актуальность гидрологических изысканий проявляется в тех местах, где имеются точные сведения о расположении грунтовых вод близко к поверхности земли, поскольку это представляет наибольшую опасность для стройки. Если произойдет неожиданный их прорыв, то последствия будут носить катастрофический характер. Кроме того, повышенная влажность почвы негативно сказывается на фундаменте, которой постепенно разрушается.
Проведение гидрологических изысканий позволяет устранить возможность возникновения следующих неприятностей:
- подтопления всего здания или отдельных его частей;
- увлажнение грунта и потеря им прочности;
- появление эффекта пучения почвы из-за регулярных циклов замерзания и оттаивания грунта;
- возможное формирование оползней в результате постепенного размывания почвы.
Во время проведения гидрологических исследований решается ряд задач, которые выражаются в следующем:
- Определить глубину протекания подземных вод и пределы ее границ.
- Принять правильное решение относительно выбора типа фундамента для конкретной территории.
- Оценить найденный подземный водоем. Протекающие воды могут быть напорного и безнапорного типа.
- Спрогнозировать будущие изменения состояния подземных вод и возможные последствия.
- Сделать лабораторный анализ взятых проб грунтовых вод.
- Провести расчеты относительно глубины бурения скважин, которые потребуются для организации водоснабжения.
Начинаются гидрологические исследования после получение технического задания. Исходя из его пунктов, составляется программа действий. Сначала ведется обследование участка с целью изучения размеров водоносных горизонтов. Для этого используются снимки аэрофотосъемки.
Затем проводятся полевые работы. На этом этапе осматриваются контрольные скважины и берутся пробы с целью анализа их состава. В лабораторных условиях они исследуются для получения следующей информации:
- Наличие в жидкости железа, солей или других примесей.
- Присутствие в воде опасных составляющих, к которым относятся ртуть, свинец или цинк. Если такие элементы будут найдены, то вода для питья считается непригодной.
- Проверка состояния жидкости на вхождение в нее агрессивных веществ, вызывающих разрушения труб. Если такие компоненты присутствуют, то постройка объекта на данной территории становится невозможной.
После окончания проведения гидрологических исследований составляется документация, в состав которой входят таблицы, графики, разбивка маршрутов.
Актуальность экологических исследований
Экологическое исследование местности при строительстве объекта необходимо для изучения воздействия на него окружающей среды. Кроме того, составляется прогноз изменения экологии на территории в результате деятельности человека. Исследование ведется в следующих направлениях:
- состояние почвы;
- атмосферы;
- питьевых источников воды;
- радиационного фона;
- имеющихся электромагнитных волн;
- шумов и вибраций;
- защищенность среды в последующий период времени после окончания возведения объекта;
- возможные риски на экосистему;
Также разрабатывается документация, в которой присутствуют рекомендации о необходимых действиях в случае резкого ухудшения экологической обстановки для устранения возможных негативных последствий.
Экологические изыскания включают в себя следующие виды деятельности:
- на территории строительных работ проводится сбор информации о климате;
- расшифровываются спутниковые съемки;
- определяется степень загрязнения территории с помощью визуального наблюдения;
- обследуются растущие вокруг культуры и проживающие в районе животные;
- территория исследуется на предмет расположения здесь культурных или исторических ценностей.
Экологическими исследованиями заниматься могут государственные организации или частные фермы, имеющими на такую работу выданную лицензию.
Завершающий этап изысканий
После окончания изыскательских работ ведется составление технического отчета. В нем излагается анализ всей проведенной деятельности на данной территории. Документ содержит в себе сведения, которые были получены на основании снятия проб и проведения с ними анализа в лабораторных условиях.
Все изыскания проводятся с учетом выпущенных законодательных стандартов, поэтому в отчете должна содержаться информация с указанием наличия у организации лицензии, дающей ей право на такой вид работы.
Изыскания относятся к неотъемлемой части проектной деятельности с целью обеспечения всестороннего изучения условий местности, на которой планируется возведение объекта. Это позволяет получить необходимую информацию о возможных рисках и разработать мероприятия по их предотвращению.