Аннотация: Представлен начальный вариант компилятивной статьи. Можно оставлять отзывы.
О геотехнических изысканиях и мониторинге.
К геотехническим изысканиям относят изыскательские исследования, связанные с изучением свойств, состояния и несущей способности массивов грунта оснований и их взаимодействия с основанием, а также для оценки устойчивости естественных или искусственных склонов и откосов, прогноза изменений состояния,несущей способности и устойчивости.
Виды работ в составе инженерно-геотехнических изысканий, впервые были определены в приказе N 624 от 30.12.2009 Министерства Регионального Развития Российской Федерации "Об утверждении Перечня видов работ по инженерным изысканиям, по подготовке проектной документации, по строительству, реконструкции, капитальному ремонту объектов капитального строительства, которые оказывают влияние на безопасность объектов капитального строительства" (см. текст документа).
Геотехнические изыскания включают:
1.Проходку горных выработок с их опробованием и лабораторные исследования механических свойств грунтов.
2.Определение состояния и свойств и несущей способности грунтов,что включает полевые испытания грунтов с определением их стандартных прочностных и деформационных характеристик (штамповые, сдвиговые, прессиометрические, срезные). Испытания эталонных и натурных свай. Определение стандартных механических характеристик грунтов методами статического, динамического и бурового зондирования.
3. Прогноз изменений состояния и свойств грунтов под воздействием различных факторов (обводнение , осушение, термические воздействия, статические и ди-
намические нагрузки),для чего осуществляется опробованием и лабораторные исследования механических свойств грунтов с определением характеристик для конкретных схем расчета оснований фундаментов в том числе в специально пройденных выработках.
4.Оценку устойчивости склонов и откосов,прогноз изменения устойчивости с учетом развития экзогенных процессов,в результате антропогенного воздействия;
5.Построение натурной, аналоговой или математической геотехнической модели применительно к конкретной схеме расчета оснований фундаментов.
6.Специальные исследования характеристик грунтов по отдельным программам для нестандартных, в том числе нелинейных методов расчета оснований фундаментов и конструкций зданий и сооружений.
7.Получение данных для разработки рекомендаций по повышению устойчивости массивов грунтов, по устройству оснований, фундаментов и защитных мероприятия (дренаж,закрепление грунтов);
8.При обосновании в программе производства работ в состав лабораторных работ дополнительно включают:определение изменения свойств грунтов при различных воздействиях (замачивание, высушивание, уплотнение, химическое закрепление, вибродинамические нагрузки и т.п.),моделирование работы искусственно создаваемых грунтовых массивов.
9.В районах распространения грунтов с особыми свойствами выполняются геотехнические исследования в объемах которые определены для инженерно-геологических изысканий в соответствующих условиях на участках распространения грунтов с особыми свойствами (мерзлые,просадочные, набухающие, слабые, засоленные, элювиальные, техногенные) Специальные виды работ должны быть предусмотрены программой изысканий.
Объем и состав геотехнических исследований планируются с учетом стадии исследований геотехнической категории объекта , требуемых данных зависящих от вида соорцжения и основания.
10.Геотехнический мониторинг строительства зданий, сооружений и прилегающих территорий.
11.Обследование состояния фундаментов и грунтов основания,с целью выявления их состояния и взаимодействия.Наблюдение за состоянием вновь строящихся или реконструируемых зданий и сооружений,контроль изменения оснований и окружающего массива грунта,своевременное выявление отклонений в работе конструкций,наблюдения за состоянием существующей застройки, находящейся в зоне влияния нового строительства.
12.Мониторинг геологических процессов,с учетом опасности активизации отдельных проявлений геологических процессов. Оценка воздействия опасных геологических процессов на сооружения, развитие экзогенных процессов и других опасных геологических проявлений ,изучение факторов и составление прогноза развития опасных геологических процессов,анализ данных наблюдений и разработка рекомендаций по проведению мероприятий инженерной защиты зданий и сооружений,и территории находящихся в зоне их.
Геотехнические изыскания могут выполняться как отдельный вид работ,либо чаще всего в составе инженерно-геологических изысканий,параллельно с изучением инженерно-геологических условий выполняются Геотехнические исследования.
При проведении лабораторных и полевых исследований грунтов следует учитывать что работы выполняют как для определения классификационных, физических, прочностных, деформационных и других показателей свойств грунтов, химических свойств грунтовых вод, необходимых для принятия проектных решений, так и для производства дополнительных инженерно-технических расчетов и построения геотехнических моделей. Поэтому состав и объемы работ могут превышать обычные объемы инженерно-геологических изысканий.
Обязательными являются полевые опытные работы в том числе геофизические исследования которые позволяют получать данные о свойствах массива грунтов в месте их залегания в том числе для определения переходных коэффициентов лабораторных данных для построения модели взаимодействия грунтового массива и основания сооружения.
Приводятся следующие полевые : статическое и динамическое зондирование, вращательный срез, прессиометрия , испытания дилатометром, испытания обратных засыпок на уплотняемость, испытания натурной и эталонно сваей.
Специальным видом геотехнических испытаний является испытания свай. Свайные испытания проводятся в границах контуров каждого здания (сооружения), проектируемого на свайном основании, количество испытаний эталонной сваей или статических испытаний натурных свай выбирается в соответствии с СП 24.13330.2010.
О геотехническом мониторинге
Согласно МГСН 2.07-01 "Основания, фундаменты и подземные сооружения" - "Геотехнический мониторинг - комплекс работ, который должен проводится в период всего срока строительства или реконструкции и не менее, чем в течении одного года, после его завершения: при строительстве или реконструкции зданий и сооружений 3 геотехнической категории (МГСН 2.07-01) и сооружений повышенного уровня ответственности при геотехнической категории 2;
при строительстве или реконструкции зданий и сооружений с подземной частью в условиях плотной городской застройки..."
Геотехнический мониторинг должен осущетвлятся при проведении следующих работ:
a) строительство котлованов,шахт и тоннелей;
б) устройство искусственных оснований под фундаменты, включая дно котлована (в том числе после предварительного замачивания);
в) втрамбовывание в дно котлованов жесткого материала (щебень, гравий);
г) заполнение скважин при устройстве грунтовых и песчаных свай;
д) устройство вертикальных дрен и всех видов дренажей и дренажных завес.
е) устройство естественных оснований под фундаменты, трубопроводы в котлованах и траншеях земляные сооружения,или на поверхности земли;
ж) выполнение предусмотренных проектом или назначенных по результатам осмотра вскрытых оснований инженерных мероприятий по закреплению грунтов и подготовке оснований (цементация и т.п., замачивание, дренирование оснований, устройство термических или грунтовых свай, заглушение ключей, заделка трещин, устройство грунтовых подушек и др.);
з) создание конструкций, входящих в тело земляного сооружения; слоев переходных зон и обратных фильтров плотин, дамб; установление предусмотренной проектом границы зон раскладки грунтов с отличающимися физико-механическими характеристиками; устройство элементов дренажей (дренажные слои и их основания, колодцы, трубопроводы и их обсыпка); диафрагмы; экраны; ядра; создание подстилающих слоев при установке контрольно-измерительной аппаратуры;
и) обратные засыпки выемок;
к) насыпные основания под полы, грунтовые подушки;
ж) обратные засыпки в просадочных грунтах (при наличии указаний в проекте);
л) мероприятия, необходимые для возобновления работ, при перерывах в их ведении более месяца, при консервации и расконсервации работ;
м) подготовка к намыву карты и тампонирование водосбросных устройств после окончания намыва.
Геотехнические изыскания в процессе строительства либо геотехнический мониторинг осуществляют прежде всего в целях контроль качества грунтовых оснований для:
а) Проверки обеспечения значений физико-механических характеристик грунтов, принятых в расчетах при проектировании этих сооружений с учетом конструкций и технологий их возведения;
б) накопления и анализа данных о физико-механических характеристиках грунтов с целью выявления закономерностей их изменений, возникающих в процессе строительства. Оценки физико-механических характеристик грунтов в период строительств,, а также изменения их во времени при вводе сооружения в эксплуатацию и в период его эксплуатации.
в) оценки принятой проектом технологии строительсва горных выработок или возведения сооружений из грунтовых материалов;
г) Определения состояния и свойств перемещённых грунтов или преобразованных (мелиорированных) на месте залегания (в т.ч. контроль уплотнения,фильтрационных свойств),оценки физико-механических характеристик грунтов в период их укладки в тело исскуственного грунтового сооружения, а также изменения их во времени при вводе сооружения в эксплуатацию и в период его эксплуатации;
г) Определения фактической несущей способности и расчетной нагрузки на натурные сваи;
д) Оценки принятой технологии возведения оснований сооружений из грунтовых материалов и возможности использования грунтовых засыпок и отсыпок;
е) Определение состояния оснований и грунтов оснований объектов при их расконсервации;
ж) Выявления причин недопустимых осадок и деформаций массивов грунтов и строящихся объектов , развития опасных геологических процессов, и разработки рекомендаций по предупреждению и устранению возможных негативных последствий;
Контроль качества и состояния грунта основания ,контроль соответствия грунта требованиям проекта, техническим условиям, строительным нормам и правилам, а также соответствие технологии возведения сооружения проекту организации производства работ, строительным нормам и правилам осуществляется геотехнической службой строительства.
Выделяются следующие виды контроля
- приемочный контроль - контроль, выполняемый по завершении строительства объекта или его этапов, скрытых работ или других объектов контроля. По его результатам принимается документированное решение о пригодности объекта контроля к эксплуатации или выполнению последующих работ.Приемочный контроль одного и того же показателя может осуществляться на нескольких уровнях и разными методами
- непрерывный контроль, когда информация о контролируемом параметре технологического процесса поступает непрерывно;
- периодический контроль, когда информация о контролируемом параметре поступает через определенные промежутки времени;
- входной контроль - контроль поступающих материалов, - грунта и т.п., а также технической документации. Контроль осуществляется преимущественно регистрационным методом (по сертификатам, накладным, паспортам и т.п.), а при необходимости измерительным методом;
- операционный контроль - контроль, выполняемый в процессе производства работ или непосредственно после их завершения. Осуществляется преимущественно измерительным методом или техническим осмотром. Результаты операционного контроля фиксируются в общих или специальных журналах работ, журналах геотехнического контроля и других документах, предусмотренных действующей в данной организации системой управления качеством;
- летучий контроль, выполняемый в любое время (эпизодически), преимущественно при нецелесообразности применения сплошного, выборочного или периодического контроля (например, контроль плотности грунта при обратной засыпке).
В зависимости от применения специальных средств контроля (метод контроля):
- измерительный контроль,
- регистрационный контроль,
Служба геотехнического контроля организуется строительной организацией к началу земляных работ и действует на протяжении всего периода строительства до полного окончания работ. Расходы по содержанию геотехнического контроля должны быть предусмотрены сводным сметным расчетом стоимости строительства в главе - "Прочие работы и затраты" .
В отдельных случаях геотехническая служба создается с привлечением сторонних специализированных организаций на договорных началах.
Геотехнический контроль качества грунта основаниия или грунта обратной засыпки,или уложенного в земляное сооружение, осуществляется путем визуальных наблюдений за строительством, отбора проб грунта и исследования физических, механических и химических характеристик этого грунта и грунтовой воды в соответствии с действующими государственными стандартами, отраслевыми стандартами, стандартами предприятий, техническими условиями и инструкциями по определению свойств и характеристик грунтов.
При следующих работах геотехнический мониторинг должен вестись непрерывно:
а) устройство искусственных оснований под фундаменты, включая дно котлована (в том числе после предварительного замачивания);
б) втрамбовывание в дно котлованов жесткого материала (щебень, гравий);
в) заполнение скважин при устройстве грунтовых и песчаных свай;
г) устройство вертикальных дрен и всех видов дренажей и дренажных завес.
д) разработке котлованов и камер с целью строительства шахт ,подземных сооружений, непосредствеено при проходке тоннеля;
е) устройство естественных грунтовых оснований под фундаменты,земляные сооружения, трубопроводы в котлованах ,траншеях или тоннелях, или на поверхности земли;
ж) выполнение, предусмотренных проектом или назначенных по результатам осмотра вскрытых оснований, инженерных мероприятий по закреплению грунтов и подготовке оснований (цементация и т.п., замачивание, дренирование оснований и т.п.);
з) отсыпки и обратные засыпки выемок и технологических выработок;
и) обратные засыпки в просадочных, набухающих,пучинистых грунтах (при наличии указаний в проекте);
к) насыпные основания под полы, грунтовые подушки;
л) мероприятия, необходимые для возобновления работ, при перерывах в их ведении более месяца, при консервации и расконсервации работ;
м) создание конструкций, входящих в тело земляного сооружения; слоев переходных зон и обратных фильтров плотин, дамб; установление предусмотренной проектом границы зон раскладки грунтов с отличающимися физико-механическими характеристиками;
н) подготовка к намыву карты и тампонирование водосбросных устройств после окончания намыва. грунта;
Кроме операционного геотехнического контроля, осуществляемого геотехнической службой, необходимо с помощью приемочной комиссии производить при освидетельствовании скрытых работ промежуточную приемку грунтов основания,отсыпок,засыпок (с контролем их уплотнения) , частей земляного сооружения.
Материалы, полученные при геотехническом контроле, служат для оценки качества основания и возведенного сооружения, его соответствия проекту. Если в процессе эксплуатации сооружения будут обнаружены явления, не отвечающие установленным требованиям, результаты геотехнического контроля должны использоваться для оценки степени опасности этих явлений и для разработки мероприятий, обеспечивающих надежность и долговечность работы основания сооружение и самого сооружения.
При геотехническом контроле обязательно фиксируются размеры и расположение в пространстве отдельных конструктивных элементов профиля основания и сооружения
При возведении грунтового сооружения в зимний период геотехнический контроль за его возведением должен осуществляться по техническим условиям, учитывающим температурно-влажностный режим места строительства.
В зимний период геотехническая лаборатория помимо гранулометрического состава и плотности сухого грунта, укладываемого в сооружение, ведет наблюдения за состоянием грунта в процессе работ, за температурой воздуха, скоростью ветра, атмосферными осадками, температурой грунта основания или укладываемого в сооружение как в процессе работ, так и после их окончания, за содержанием мерзлых комьев в слое, за толщиной слоя промороженного грунта.
При возведении намывных сооружений геотехническая служба также проводит наблюдения за состоянием намываемого сооружения и технологией его возведения.При возведении сооружений способом гидромеханизации и методом отсыпки грунта в воду производится измерение температуры технологической воды.
Геотехический контроль может осуществляться при возведении любых сооружений , но с разными требованиями к элементам, контролируемым показателям и т.д. Нельзя допускать ввода в эксплуатацию ни одного сооружения без данных геотехнического мониторинга по качеству грунтов основания.
Для сооружений повышенного класса ответсвенности целесообразно предусматривать составление Технического задания на геотехнический мониторинг и разработку программы. Служба геотехнического контроля должна участвовать в разработке и корректировке технических условий по возведению сооружения.
Геотехническая служба должна строго контролировать соблюдение требований проекта возведения сооружений. Нарушение требований проекта может повлиять на экологическую обстановку района строительства и эксплуатационные характеристики сооружения.
Исследования физико-механических характеристик грунтов должны проводиться в объеме и по методике, установленным в соответствии с действующими государственными и отраслевыми стандартами, а также Техническими условиями, составленными применительно к строящемуся сооружению.
Итоговая геотехническая информация должна включать данные о геологии,гидрогеологии, геоморфологию, сейсмичность, специфические свойства грунтов.
По результатом исследований все грунты должны быть классифицированы , предоставлены данные по определению физических и физико-механических свойств грунтов, механических свойств скальных грунтов, фильтрационных свойств и консолидационных параметров грунтов, данные изучения экзогенных процессов. Кроме того, при наличии специфических грунтов - предоставляются все данные о свойствах специфических грунтов.
В отчетную документацию входят все данные об полевых и лабораторных испытаниях.
Результаты наблюдений за развитием опасных геологических так же вносятся в геотехническую отчетную окументацию
В случае выполнения самостоятельных геотехнических изысканий, в отчетную документацию вносятся расчеты оснований, прогноз взаимодействия среды и сооружения, результаты моделирования с подробным описанием моделей.
Результаты геотехнических исследований приводятся в отчете по изысканиям ,либо ,при проведении отдельных геотехнических изысканиях в виде отчета об исследованиях (мониторинге)грунтов, который входит в геотехнический отчет.
В геотехнических расчетах используют - нормативное и расчетные значения характеристик при оговоренных руководящими документами доверительных вероятностях;
В геотехнических расчетах в зависимости от поставленных задач должны определятся следующие параметры геологической среды:
- плотность;
- плотность в сухом состоянии (плотность сухого грунта);
- плотность частиц;
- средняя плотность частиц карьерного грунта;
- минимальная плотность в сухом состоянии;
- максимальная плотность в сухом состоянии;
- плотность пульпы или сбросной воды;
- пористость;
- коэффициент пористости;
- коэффициент пористости грунта естественного сложения и влажности (начальной);
- коэффициент пористости глинистого грунта, соответствующий влажности на границе текучести;
- коэффициент неоднородности процентного содержания мелкозема;
- коэффициент неоднородности приведенного коэффициента пористости, характеризующий степень уплотнения грунта;
- коэффициент надежности по грунту;
- коэффициент вариации;
- показатель морфологии зерен песка;
и другие показатели.
В заключение следует отметить, что нормативные документы СССР и РФ требовали и требуют решения тех или иных геотехнических задач как в процессе проведения инженерно-геологических изысканий, так и при проектировании (прежде всего расчете оснований). Даже в самом тривиальном случае проведения изысканий кроме получения генетических параметров грунтов , требуется получение их прочностных и деформационных характеристик. Различные задачи геодинамики, динамики подземных вод, механики грунтов решались и решаются при проведении изыскательских работ в особых грунтовых условиях (просадочные, мерзлые, набухающие грунты) , под сложные и специальные сооружения, при подземном или гидротехническом строительстве; при проектировании и возведении особо опасных объектов. Аккумуляция методического опыта накопленного ведомственными нормативными документами по проведению изыскательских и исследовательских работ и систематизация их, позволит разработать единый руководящий документ по геотехническим изысканиям.