Инженерные изыскания

Введение

Цель инженерных исследований – получить необходимые для проектирования объекта инженерные материалы, так как ни один объект нельзя построить без этих данных.
Задача исследований – изучение геологического строения, геоморфологии, гидрогеологических условий, природных геологических и инженерно-геологических процессов, свойств горных пород и прогноз их изменений при строительстве и эксплуатации различных сооружений.
Введение инженерно-геологических изысканий регламентируется основным нормативным документом в строительстве «Строительными нормами и правилами» СНиП 11-02 – 96 «Инженерные изыскания для строительства». Данный документ определяет порядок, состав, объём и виды выполняемых работ изысканий для различных этапов проектирования, строительства и эксплуатации объектов и различных геологических обстановках, а так же состав документации по результатам изысканий, порядок их предоставления и приёмки, а так же ответственность исполнителей и заказчиков (проектировщиков).
Состав исследований определяется программой, согласованной с проектной организацией. В состав работ входят: сбор, изучение и анализ имеющихся геологических материалов по району строительства; инженерно-геологическая и гидрогеологическая съёмка; буровые и горно-проходческие разведочные работы; геофизические исследования; опытные полевые работы; стационарные наблюдения; лабораторные исследования грунтов и подземных вод; камеральная обработка и составление отчёта.
Глава 1. Общие положения о изысканияхОбщие понятияИнженерные изыскания - это комплекс работ, проводимых для изучения природных условий района, участка, площадки, трассы проектируемого строительства и получения необходимых и достаточных сведений для экономически целесообразных, технически обоснованных и экологически безопасных решений при проектировании и строительстве объектов.
Инженерные изыскания предполагают также получение данных для составления прогноза изменений природной среды под воздействием строительства и дальнейшей эксплуатации намечаемого к реализации строительного проекта. Это особенно актуально для таких объектов, как автомобильные дороги и аэродромы, которые либо имеют значительную протяженность, либо занимают большие по площади территории и имеют свою, характерную только для них, специфику воздействия на окружающую среду.
Основными задачами инженерно-геологических изысканий являются изучение рельефа, геологического строения и особенностей грунтов, гидрогеологических условий, геодинамических процессов и явлений на территории, которая будет использована под строительство.
Объемы изыскательских работ зависят от многих факторов:
1. Категории будущего инженерного сооружения и его административной значимости;
2.Рельефа местности (горы, равнины, холмы и т. д.);
3.Климата и природных условий (север, юг, степь, тайга и т. д.);
4.Сложности геологических и грунтовых условий (горизонтальное залегание слоев пород, дислокации, вечная мерзлота, болота и т. д.).
В зависимости от объемов работ стоимость инженерно-геологических изысканий составляет 7-12% общей стоимости строящегося объекта.
Инженерно-геологические изыскания проводят геологические организации, которые специализируются на выполнении работ для дорожных сооружений. Дорожные проектно-изыскательские и научно-исследовательские институты обычно имеют специализированные отделы. В этих отделах работают инженеры-геологи, которые в своей работе руководствуются нормативными документами, предназначенными для дорожного строительства (СНиПы, СП, ГОСТы, ТСН, РСН, методические и технические указания и т.д.).
В процессе эксплуатации инженерных объектов могут возникать различного рода и масштаба нарушения в земляном полотне, насыпях, мостовых переходах, в дорожных одеждах или в массивах грунтов, на которых располагаются сооружения. Это может происходить, например, за счет активизации оползней, осыпей, оврагов или появления бугров пучения в вечной мерзлоте и т. д. Все это приводит к нарушению нормальной эксплуатации сооружений и требует проведения необходимых мероприятий. В таких случаях создают комиссии, в которые входят инженеры и геологи, а при необходимости и другие специалисты. Основными целями работы комиссии являются поиск причин породивших нарушения и выработка мероприятий по их устранению. При необходимости проводят некоторые инженерно-геологические работы по геологии, грунтам, гидрогеологии, а также анализируют состояние конструкций.
Работа комиссий завершается созданием проекта на устранение нарушений. В зависимости от серьезности нарушений и объема работ, которые необходимо выполнить, экспертиза может быть кратковременной или длительной. Основную роль в работе таких экспертиз обычно играет проектная организация.
Глава 2. Виды изыскательных работИнженерные изыскания и видыПод инженерными изысканиями для строительства следует понимать комплексный производственный процесс, в результате которого строительное проектирование обеспечивается исходными данными о природных условиях района или отдельного участка предполагаемого строительства. После выполнения изысканий проектировщик получает:
– топографический план, дающий представление о рельефе территории и существующих коммуникациях;
– инженерно-геологический отчет, включающий геологическое строение района, геоморфологические и гидрогеологические условия площади, состав, состояние и свойства грунтов, прогноз возможных инженерно-геологических и гидрогеологических процессов;
– отчет с экологической оценкой природной среды (почв, атмосферного воздуха, подземных и поверхностных вод, геофизических полей) на участке расположения проектируемого объекта.
Инженерные изыскания для целей строительства разделяются на:
геологические изыскания;
геодезические изыскания;
гидрометеорологические изыскания;
экологические изыскания.
Инженерно-геологические изыскания включают в себя изучение грунтов, как среды и основания сооружений, особенности гидрогеологического режима территории строительства, связанного с деятельностью подземных вод, физико-геологических процессов и явлений, яркими представителями которых являются сели, оползни и обвалы, а также карстово-суффозионные процессы и подтопление территории.
Инженерно-геодезические изыскания отображают особенности поверхности территории, предназначенной для строительства, положение подземных и наземных коммуникаций.
Гидрометеорологические изыскания изучают климат территории и особенности существующих открытых водотоков.
Всё большее внимание в последнее время уделяется инженерно-экологическим изысканиям, целью которых является оценка радиологической, санитарно-химической, санитарно-эпидемиологической и биологической безопасности. Следует заметить, что очень часто, особенно вблизи городов и посёлков, т.е. наиболее перспективных для строительства территориях, обнаруживаются различные инфекционные, химические, радиационные и другие виды загрязнения грунтов, несовместимые с жизнью людей. Своевременное обнаружение этих загрязнений позволяет принять необходимые меры по их устранению на стадии строительства и, таким образом, обеспечить безопасную жизнь и работу людей на этих территориях.
Одной из сложнейших задач строительства новых сооружений в пределах городской застройки является сохранение целостности построенных ранее сооружений и, в особенности, исторических зданий: в соответствии с действующими нормативными документами деформация (осадка, сдвиг) этих зданий, в процессе строительства и эксплуатации нового сооружения не должна превышать первых миллиметров. Такие деформации возможны при раскрытии котлована, строящегося здания, изменении уровня подземных вод, связанного с откачкой воды из этого котлована в процессе строительства, или подпора подземного потока в результате его перекрытия противофильтрационными сооружениями в котловане и т.п. Прогноз всех этих явлений и, как следствие, возможных деформаций существующего здания и обоснования проектных решений, обеспечивающих безаварийное сосуществование старого и нового сооружений, также задача инженерных изысканий.
По результатам выполненных инженерно-геологических изысканий при необходимости строится математическая модель пространственного напряженно-деформированного состояния грунтов основания c учетом этапов возведения проектируемых сооружений. По данным моделирования уточняется зона влияния проектируемого котлована и возводимых в нем сооружений, определяются величины возможных при этом деформаций в различных точках проектируемого котлована, осадки и прогибы фундаментов, влияние строительства на расположенные рядом здания.
Ещё одной особенностью современного строительства можно считать максимально возможное переустройство, как правило, расширение, надстройка существующих зданий и сооружений. Проектному решению такого переустройства должна предшествовать оценка работоспособности существующей конструкции и несущей способности фундамента существующего сооружения, которая обусловлена состоянием и свойствами грунтов, на которых оно построено. Очевидно, что для решения такой задачи привлекаются методы инженерных изысканий.
Инженерно-геологические изысканияИнженерно-геологические изыскания — производственный процесс получения, накопления и обработки инженерно-геологической информации для обеспечения строительного проектирования исходными данными об инженерно-геологических условиях района (площадки, участка, трассы).
Под инженерно-геологическими условиями понимается совокупность компонентов геологической среды, которые могут оказать влияние на проектируемые здания и сооружения (рельеф и геоморфология, геологическое строение, подземные воды, состав, состояние и свойства грунтов, опасные геологические процессы).
Одной из важнейших задач инженерно-геологических изысканий является прогнозирование возможных изменений в сфере взаимодействия проектируемого сооружения с геологической средой.
Инженерно-геологические изыскания являются начальным этапом строительства любого объекта и находятся в полной зависимости от вида объекта (промышленное предприятие, жилой дом, автомобильная дорога и т. д.). Поэтому изыскания под каждый вид объекта имеют свою специфику, свои особенности, но все изыскания имеют нечто общее, некоторый стандарт.
Результаты инженерно-геологических исследований в виде отчёта поступают в строительную проектную организацию. Отчёты должны иметь для инженера-проектировщика материалы по семи основным позициям результатов инженерно-геологических изысканий:
оценка пригодности площадки для строительства данного объекта;
геологический материал, позволяющий решать все вопросы по основаниям и фундаментам;
оценка грунтового основания на восприимчивость возможных динамических воздействий от объекта;
наличие геологических процессов и их влияние на устойчивость будущего объекта;
полную характеристику по подземным водам;
все сведения по грунтам, как для выбора несущего основания, так и для производства земляных работ;
по влиянию будущего объекта на природную среду.
На ранних стадиях проектирования инженерно-геологические изыскания охватывают обширные площади, применяются не очень точные, но сравнительно простые и экономичные технические средства. По мере перехода к более поздним стадиям площади изысканий сужаются и применяются более сложные и точные методы геологических работ.
На выделенной под строительство площадке на каждом отдельном этапе инженерно-геологические изыскания выполняют в определённой последовательности:
собирают общие сведения по территории из литературных публикаций и архивных материалов изыскательских организаций; сведения о климате, рельефе, населении, речной сети и т. д.;
производят осмотр строительной площадки инженеры-проектировщики совместно с инженером-геологом; определяют степень её застройки, осматривают ранее построенные здания, дорожную сеть, рельеф, растительность и т. д.; в целом определяют пригодность участка под застройку и вырабатывают техническое задание на изыскания;
выполняют инженерно-геологические изыскания; в полевых условиях изучают геологическое строение площадки, гидрогеологию, геологические процессы, при необходимости на грунтах ставят опытные работы; отобранные пробы грунтов и подземных вод изучают в лабораториях;
по окончанию полевых и лабораторных работ в камеральный период составляют инженерно-геологический отчёт, который защищают в проектной организации, после чего он становиться документом и используется для проектирования объекта.
Главная цель инженерной геологии – изучение природной геологической обстановки местности до начала строительства, а также прогноз тех изменений, которые произойдут в геологической среде, и в первую очередь в породах, в процессе строительства и при эксплуатации сооружений. В современных условиях ни одно здание или сооружение не может быть спроектировано, построено и надежно эксплуатироваться (а впоследствии может быть ликвидировано или реконструировано) без достоверных и полных инженерно-геологических материалов.
Все это определяет основные задачи, которые стоят перед инженерами-геологами в процессе изыскательских работ еще до начала проектирования объекта (при принятии решения о строительстве, об инвестировании проекта и т.п.), а именно:
выбор оптимального (благоприятного) в геологическом отношении (площадки, района) строительства данного объекта;
выявление инженерно-геологических условий в целях определения наиболее рациональных конструкций фундаментов и объекта в целом, а также технологии производства строительных работ;
выработка рекомендаций по необходимым мероприятиям и сооружениям инженерной защиты территорий и охране геологической среды при строительстве и эксплуатации сооружений.
Для выполнения этих задач существует необходимость нового метода проведения изысканий, сроки проведения которого должны сократиться, качество проведения улучшиться, т.к. инженерно-геологические изыскания оказывают влияние на качество строительства объекта.
Инженерно-геодезические изысканияИнженерно-геодезические изыскания для строительства — это работы, проводимые для получения топографо-геодезических материалов и данных о ситуации и рельефе местности (в том числе дна водотоков, водоемов и акваторий), существующих зданиях и сооружениях (наземных, подземных и надземных) и других элементах планировки (в цифровой, графической, фотографической и иных формах), необходимых для комплексной оценки природных и техногенных условий территории (акватории) строительства и обоснования проектирования, строительства, эксплуатации и ликвидации объектов, а также создания и ведения государственных кадастров, обеспечения управления территорией, проведения операций с недвижимостью.
Инженерно-геодезические изыскания являются самостоятельным видом работ в составе комплексных инженерных изысканий для строительства. Инженерные изыскания чаще всего начинаются с производства именно инженерно-геодезических работ.
Инженерно-геодезические изыскания проводятся для получения топографо-геодезических материалов и данных о ситуации и рельефе местности, о уже существующих на ней зданиях и сооружениях, подземных коммуникациях, с целью оценки природных и техногенных условий территории строительства и обоснования проектирования, строительства и эксплуатации объектов.
Топогеодезические планы сроком изготовления более трёх лет требуют обязательного обновления.
Геодезические работы проводятся в следующем порядке:
получение Разрешения на выполнение инженерно-геодезических работ в Геонадзоре или Архитектурном управлении;
выполнение топографической съёмки в более крупных масштабах 1:500 – 1:200 для ландшафтного дизайна, включая подерёвную съёмку;
вынос в натуру основных осей зданий;
производство съемки подземных коммуникаций с описание колодцев;
согласование топопланов с владельцами сетей подземных коммуникаций;
прохождение экспертизы материалов инженерно-геодезических изысканий в компетентных органах;
выдача Заказчику технического заключения о проведённых изысканиях с изготовлением топографического плана в бумажном или электронном виде.
Инженерно-геодезические изыскания начинаются с получения от Заказчика технического задания, в котором указываются границы съёмки, масштаб, высота сечения рельефа, система координат, габариты объекта или длина трасс подземных коммуникаций или ЛЭП и др.
Рекомендуется чётко определить границы участка съёмки, так как доработка съёмки, незначительное увеличение площади топосъёмки технически может сильно увеличить объём работ, задержит сроки их выполнения и приведёт к дополнительным затратам.
К техническому заданию прилагаются имеющиеся топосъёмки прежних лет, ситуационные планы и др. материалы. Топографические планы могут быть выполнены в системе координат 1963 года и Балтийской системе высот или в условной системе (для небольших территорий; например, дачных участков, коттеджей).
На основании технического задания составляется программа работ и смета с учётом категории сложности рельефа, плотности застройки, заселенности (видимости), условий проходимости, а также инфляционного индекса, устанавливаемого Госстроем России ежеквартально.
Инженерно-геодезические изыскания включают в себя:
создание планово-высотных съемочных геодезических сетей;
топографическая съемка специального назначения в масштабах 1:5000-1:200, включая съемку подземных и наземных сооружений;
инженерно-гидрографические работы;
геодезические работы, связанные с переносом в натуру и привязкой горных выработок, геофизических и других точек инженерных изысканий;
камеральное и полевое трассирование объектов линейного строительства;
геодезические работы по определению в натуре скрытых подземных сооружений при ремонтных и других работах.- создание геодезических сетей;
создание и обновление топографических планов.
Инженерно-экологические изысканияКомплексное исследование компонентов окружающей природной среды (почв, атмосферного воздуха, подземных и поверхностных вод, геофизических полей), техногенных и социально-экономических условий в районе расположения проектируемого объекта с целью экологического обоснования строительства и иной хозяйственной деятельности.
Цели и задачи изысканий:
изучить природные и техногенные условия территории, хозяйственное использование и социальную сферу территории размещения объекта;
оценить современное состояние компонентов природной среды на данной территории;
выявить неблагоприятные природные и техногенные факторы;
дать прогноз возможных негативных экологических последствий в процессе строительства и эксплуатации объекта и разработать мероприятия для их снижения или предотвращения;
подготовить данные для экологического обоснования проектной документации, а также для разработки материалов по оценке воздействия на окружающую среду (ОВОС);
при необходимости организовать систему мониторинга окружающей среды.
В состав инженерно-экологических исследований входят виды работ:
сбор, обработка и анализ опубликованных и фондовых материалов и данных о состоянии природной среды;
маршрутные наблюдения с покомпонентным описанием природной среды и ландшафтов в целом, состояния наземных и водных экосистем, источников и признаков загрязнения;
опробование и оценка загрязненности поверхностных и подземных вод, почв, атмосферного воздуха;
исследование и оценка радиационной обстановки;
газогеохимические исследования;
исследование и оценка физических воздействий (уровень шума, вибрации, электромагнитного поля);
санитарно-эпидемиологические и медико-биологические исследования;
стационарные наблюдения (экологический мониторинг);
камеральная обработка материалов и составление отчетной технической документации с графическими и текстовыми приложениями.
Материалы работ используются для разработки:
раздела «Оценка воздействия на окружающую среду» (ОВОС) в обосновании инвестиций;
раздела «Охрана окружающей среды» в проекте строительства;
ходатайства о намерениях и градостроительной документации.
Исследования проводятся на основании СНиП 11-02-96 и Свода правил (СП 11-102-97).
По результатам проведенных изысканий составляется технический отчет с оценкой воздействия хозяйственных объектов на окружающую среду и условия проживания населения, а также воздействия среды на объект, представляющий собой несколько разделов, текстовые приложения и графические материалы, состав которых зависит от стадии и вида проекта.
Инженерно-гидрометеорологические изысканияИнженерно-гидрометеорологические изыскания проводятся для комплексного изучения гидрометеорологических условий территории (района, площадки, участка, трассы) строительства и прогноза возможных изменений этих условий в результате взаимодействия с проектируемым объектом с целью получения необходимых и достаточных материалов и данных для принятия обоснованных проектных решений, таких как:
определения возможности обеспечения потребности в воде и организации различных видов водопользования;
выбора мест размещения площадки строительства (трассы) и ее инженерной защиты от неблагоприятных гидрометеорологических воздействий;
разработки генерального плана территории (города, поселка);
выбора конструкций сооружений, определения их основных параметров и организации строительства;
определения условий эксплуатации сооружений;
оценки воздействия объектов строительства на окружающую водную и воздушную среду и разработки природоохранных мероприятий.
Изучению при инженерно-гидрометеорологических изысканиях подлежат:
гидрологический режим (рек, озер, водохранилищ, болот, устьевых участков рек, временных водотоков, прибрежной и шельфовой зон морей);
климатические условия и отдельные метеорологические характеристики;
опасные гидрометеорологические процессы и явления;
техногенные изменения гидрологических и климатических условий или их отдельных характеристик.
В состав инженерно-гидрометеорологических изысканий входят:
сбор, анализ и обобщение материалов гидрометеорологической и картографической изученности территории;
рекогносцировочное обследование района инженерных изысканий;
камеральная обработка материалов с определением расчетных гидрологических и метеорологических характеристик;
составление технического отчета.
Инженерно-гидрометеорологические изыскания выполняются для решения следующих задач:
1-определения возможности обеспечения потребности в воде и организации различных видов водопользования;
2-выбора мест размещения площадки строительства (трассы) и ее инженерной защиты от неблагоприятных гидрометеорологических воздействий;
3-разработки генерального плана территории (города, поселка);
4-выбора конструкций сооружений, определения их основных параметров и организации строительства;
5-определения условий эксплуатации сооружений;
6-оценки воздействия объектов строительства на окружающую водную и воздушную среду и разработки природоохранных мероприятий.

Заключение

Инженерные изыскания имеют целью получение сведений о природных условиях строительства, которые должны служить важной частью исходных данных для составления проекта. Инженерные изыскания выполняются обычно специализированными организациями, имеющими соответствующие лицензии. В ряде случаев исполнителями могут быть отдельные структурные подразделения проектных организаций (изыскательские отделы), которые также должны иметь лицензии. Это особенно характерно для проектных организаций гидромелиоративного или гидротехнического профиля, которые чаще всего пользуются услугами собственных изыскательских отделов.
Задачи изысканий, требования к результатам, исходные данные устанавливаются в техническом задании, которые выдает проектная организация (реже сам заказчик) изыскателям. Согласно СНиП 11.02-96 "Инженерные изыскания для строительства" выделяют пять основных видов изысканий.
Кроме пяти видов изысканий, к инженерным изысканиям СНиП относит около десятка видов работ вспомогательного характера (геотехнический контроль, обследование грунтов оснований фундаментов существующих зданий и сооружений, оценка опасности и риска от природных и техногенных процессов, обоснование мероприятий по инженерной защите территорий, авторский контроль за использованием изыскательской продукции и другие подобные им виды работ). Тем не менее, такие работы нормами СНиП 11.02-96 подробно не регламентируются и выполняются в соответствии со специальными нормативами по этим вопросам и рекомендациями научных учреждений.

Список используемой литературы

Ананьев В.П., Потапов А.Д. Инженерная геология. Учеб. для строит. спец. вузов. – 2 изд. – М.: Высш. школа, 2002.
Ананьев В. П., Потапов А. Д. И, Инженерная геология: Учеб. для строит. спец. вузов – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 2002.
Белый Л.Д. Инженерная геология – М.: Высшая школа, 1985.
Климов О.Д. Основы инженерных изысканий. М., «Недра», 1974.
Пешковский Л.М., Перескокова Т.М. Инженерная геология: Учеб. пособие для вузов – М.: Высшая школа, 1971.
Швецов Г. И. Справочник «Основания и фундаменты» Москва: Высшая школа, 1991.
Основания и фундаменты: Справочник /Г.И. Швецов и др. -М.: Стройиздат, 1986.