5 ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ

5.1 Цели и задачи изысканий

 

Проводятся:

-      Для  обеспечения  проектирования  различных  видов  строительства  инженерно-геологической характеристикой строительных площадок.

-      При разведке и эксплуатации месторождений строительных материалов.

-      Для обеспечения данными об инженерно-геологических условиях при реконструкции и других видах строительных работ на застроенных территориях.

Основные задачи:

-      Изучение геоморфологических, геологических, гидрогеологических условий и современных геологических процессов.

-      Определение прочностных и деформационных свойств грунтов для расчетов рациональных типов фундаментов и конструкций.

-      Определение распространения условий залегания, генезиса, возраста, мощности, инженерно-геологических свойств пород в массиве и свойств, приуроченных к ним подземных вод, а также все виды современных геологических и инженерно-геологических процессов и явлений.

Итоги исследований:

-      Инженерно-геологическое заключение с оценкой геологических условий строительства.

-      Карты, разрезы, таблицы результатов лабораторных и полевых исследований грунтов - графики, схемы, таблицы, фотографии.

 

5.2 Изыскания по видам строительства

 

Промышленное и гражданское строительство (ПГС).

Изыскания проводят в одну или две стадии. Для малоэтажного строительства и для районов застройки обычно ограничиваются стадией ПЗ. При внутриквартальной застройке изыскания проводят в 2 стадии. Глубина и количество выработок зависят от геологических условий и класса сооружений, но в любом случае разведочные выработки должны пройти всю глубину влияния сооружений. Строительные нормы и правила на изыскания при строительстве регламентируют объемы полевых работ.

Гидротехническое строительство. Изыскания проводят в три этапа:

ТЭО. Первый этап - Сбор и систематизация материалов и полевое обследование района строительства совместно с геодезистами с целью выбора возможного места расположения дамбы и возможные варианты ее положения.

ПЗ. Второй этап - Общие инженерно-геологические исследования долины реки, выбор района гидроузла, инженерно-геологическая съемка, бурение по ряду поперечников, наблюдения за уровнем реки. Дается общая и сравнительная характеристика отдельных вариантов.

РЧ - Третий этап - Проводят подробные исследования на площадях выбранного варианта строительства. Обязательно проводят полевые геофизические работы, полевые опытные работы по определению коэффициента фильтрации и другие виды работ.

Автомобильные и железные дороги.

Изыскания проводят в две стадии, каждая из которых имеет свои задачи.

Первый этап - проводят изыскания для выбора рационального направления дороги, выявляют вредные и опасные для строительства и эксплуатации геологические процессы и явления, такие как оползни, глубокие болота, солончаки, лавиноопасные места, места проявления наледей и др.

На втором этапе выполняется съемка и разведочные работы на выбранной трассе и местах инженерных сооружений - мостов, трубопроводов, дамб, насыпей и врезок в грунт, т. е. где будет изменение рельефа и др. Глубина и расстояния между разведочными выработками зависят от геологических и геоморфологических условий трассы, класса дороги, особенностей ее строительства и эксплуатации. Инженерно-геологическое заключение должно содержать не только геологическую оценку трассы, но и прогнозировать те изменения, которые произойдут в результате строительства и эксплуатации дорог.

Тоннели и метро.

Изыскания ведутся по специальному заданию, проходят более глубокие выработки, проводят откачки воды из скважин, встретивших водоносные горизонты, исследуют коррозионные свойства грунта и другие виды работ.

Трубопроводы.

Сюда относят водоводы, нефтепроводы, газопроводы, паропроводы, рассолопроводы, шламопроводы, хвостопроводы, канализационные трубопроводы. Изыскания проводят по намеченным трассам магистральных трубопроводов и разводящим сетям. Разведку и проектирование проводят в две стадии, которые включают выбор трассы, ее профиля, работы на трассе окончательного варианта и при сложных инженерно-геологических условиях на отдельных участках выполняются дополнительные специальные исследования.

 

5.3 Инженерно-геологические и геоэкологические проблемы городов

 

Градостроительство ведется во всех природных зонах в разнообразных и, нередко, сложных инженерно-геологических условиях. Недоучет одного из этих факторов ведет к сокращению сроков эксплуатации объектов и удорожанию стоимости при их реконструкции или восстановлении, к повышенному загрязнению геологической среды.

Особенности инженерной геологии и геоэкологии городов включают:

-      Многоотраслевое строительство  гражданское,  промышленное,  гидротехническое, горное, коммунальное, транспортное, наземное, заглубленное, подземное, т. е. разные виды воздействия на геологическую среду.

-      Большое разнообразие типов сооружений по весу, размеру, конфигурации, конструкциям, режиму эксплуатации, нагрузкам (статическим, динамическим, переменного режима).

-      Большие площади городских территорий, где ведется новое строительство, подвергаются полному сносу старых сооружений или реконструируются существующие объекты (подводят новый фундамент, надстраивают этажи, меняют внутреннюю планировку, тип кровли и др.). При этом породы оснований испытывают не только нарастание нагрузок, но иногда и ряд циклов нагрузки и разгрузки. В результате происходит уплотнение грунта в зоне влияния сооружения, изменяются некоторые физико-механические свойства грунтов.

-      В существующих городах подвергнуты техногенному изменению атмосфера, гидросфера, рельеф, растительный и почвенный покров (насыпи, подрезки, планировки и др.); и чем древнее город, тем эти процессы значительнее. Под влиянием динамических воздействий от движущегося транспорта под проезжей частью дорог происходит уплотнение грунтов до глубины 1,5-2,0 метра. При утечке воды из инженерных сетей формируются техногенные водоносные горизонты.

-      Во многих городах (Санкт-Петербург, Киев, Омск и др.) строительство ведется на намывных грунтах.

-      При расширении городских территорий в черте города оказываются старые свалки, кладбища, отработанные и еще действующие карьеры, сельскохозяйственные угодья, что осложняет геоэкологическую обстановку городской территории.

Основной градостроительный документ - генеральный план города, на основании которого разрабатывают детальные планы застройки и планировки отдельных жилых комплексов, промышленных узлов, транспортных и инженерных коммуникаций. В генеральном плане должны учитываться особенности геологического строения территории, гидрогеологические условия, инженерно-геологическое и геоэкологическое районирование с учетом видов и особенностей техногенной нагрузки на геологическую среду.

 

5.4  Охрана природной среды

 

В строительном деле важнейшей задачей является прогноз возможных нарушений природной среды и выработка рекомендаций по их устранению, т. е., иначе говоря, для этого нужна система управления природными процессами, которые будут сопровождать строительство.

Важнейшим управляющим инструментом является нормативноправовой механизм, регламентирующий в данном случае геоэкологические аспекты производственной, в том числе строительной, деятельности. Следует отметить, что инженерные изыскания и инженерногеологические, в частности, относятся к виду строительной деятельности и подлежат обязательному лицензированию. В последнее входят как составной элемент — обязательное выполнение требований по охране и рекультивации среды при выполнении этих работ.

В России действует единая система государственных стандартов в области охраны природы и улучшения использования природных ресурсов. В систему стандартов входит ряд документов (в форме ГОСТов): на охрану водных объектов, флоры, фауны, атмосферы, а также на защиту почвы от загрязнения и эрозии, рациональное использование поверхности и недр земной коры. Система стандартов является эффективным средством государственно-правового регулирования и управления всеми мероприятиями в области охраны природной среды.

Кроме государственных имеются стандарты отдельных отраслей народного хозяйства, которые детализируют государственные стандарты применительно к местным условиям, учитывают особенности земной коры каждого региона и характер своей хозяйственной деятельности в данном регионе и при данной деятельности.

Естественно, что только нормативными актами и контролем за их исполнением проблемы не решить. К сожалению, на данный момент самый эффективный из механизмов управления — экономический, в виде достижения прибыли, «выгодности» экологической деятельности в строительстве в полной мере у нас в стране, да и за рубежом пока работает недостаточно. Это является, в частности, результатом пока почти полного отсутствия экологического образования и воспитания.

Основы мониторинга. В последние годы деятельность человека по охране природной среды резко активизировалась. В связи с этим появился мониторинг, как новая отрасль науки. Мониторинг — это система наблюдений, оценки и прогноза состояния окружающей человека природной среды. Дополнительно к этому в практику вошел другой термин — литомонитринг, который применим к земной коре или, иначе говоря, к геологической среде.

Основной целью литомониторинга является выявление нарушений в природной среде и выработка прогноза ее сохранения. Это относится к атмосфере, гидросфере, биосфере и земной коре. Мониторинг работает в интересах человека и выявляет необходимые условия для его нормальной жизни. Система мониторинга органически вписывается в глобальный (мировой), региональные (областные) и местные (районные) уровни. Мониторинг в рамках одного государства называют национальным.

 

В России в рамках мониторинга организована сеть станций, которые контролируют состояние атмосферы, гидросферы, биосферы и земной коры (особенно почв). Результаты наблюдений этих станций используют органы власти для принятия мер по устранению выявленных экологических нарушений. Станции имеют право контроля за исполнением государственных нормативных актов по сохранению природной среды. К своей работе кроме государственных учреждений станции привлекают общественные организации и население. В городах создаются общественные комитеты по охране природы.

В настоящее время осуществляется программа «Литомониторинг России», куда входят вопросы наблюдения, оценки, контроля и прогноза за состоянием земной коры, которая подвергается нарушениям под влиянием техногенной (строительной) деятельности человека. В этой работе ведущая роль принадлежит инженерной геологии.

 

Охрана земной коры складывается из трех основных проблем:

•               охрана геологической среды;

•               охрана почв;

•               борьба с инженерно-геологическими процессами. Геологическая среда включает в себя рельеф и горные породы земной коры. Строительство объектов серьезно нарушает геологическую среду. Поэтому при проектировании объектов следует составлять программу по предотвращению или восстановлению техногенно нарушенной геологической среды. При этом следует помнить, что природа, в свою очередь, постоянно изменяет геологическую среду. В силу естественных причин, связанных с глобальными геологическими процессами, протекающими как в глубинных зонах Земли, так и в ее поверхностной части, стоит только упомянуть такие явления, как землетрясения, вулканизм, речная эрозия и т.д.

 

 

Охрана почв. Поверхностный слой земной коры — почвы играют одну из важнейших ролей в протекании жизненных процессов, в формировании первичного природного органического вещества и в разложении остатков живых организмов и отходов жизнедеятельности. Во многом следуя идеям В.И. Вернадского, почвы можно рассматривать как границу между «живым» и «неживым» и как источник получения продуктов питания: Общая площадь почвенного покрова на планете сокращается, за последнее пятидесятилетие на Земле потеряна пахотная площадь размером с полуостров Индостан, многие почвы теряют свое плодородие. Это во многом связано с отрицательным воздействием техногенной деятельности человека. Правовая охрана почв представляет совокупность законодательных мероприятий, направленных на эффективное и рациональное их использование, на всемерное сохранение и защиту от вредных воздействий. Перед строительством почвенный слой должен быть снят и размещен на другой территории, где почва может впоследствии принести человеку необходимую пользу.

 

Строительство и эксплуатация объектов нередко приводят к образованию инженерно-геологических процессов, которые серьезно нарушают целостность земной коры (оползни, обвалы, провалы земной поверхности над подземными выработками, подтопление водой объектов и т. д.). Охрана земной коры в этих случаях заключается в разработке способов защиты территорий. При этом следует помнить, что выбор способа защиты диктуется местными геологическими условиями и природной обстановкой (рисунок 34).

Рекультивация нарушенных земель. Всестороннее восстановление поверхности земной коры, нарушенной в процессе техногенной деятельности человека, называется рекультивацией земель. В настоящее время разработана научная классификация нарушенных земель, дана их характеристика по пригодности для того или иного хозяйственного использования. Это позволяет решать практические  задачи  рекультивации.

   Опыт рекультивации  показал,  что можно вернуть к жизни даже очень сильно нарушенные земли. Основные задачи рекультивации заключаются в следующем:

•      исключение или сведение до минимума неблагоприятных воздействий техногенной деятельности человека, в частности при производстве строительных котлованов, карьеров, отсыпки отвалов и т. д.;

•      восстановление экологического равновесия в местах нарушения земной поверхности.

 

Рисунок 34 -  Схема геоинформационной системы оценки влияния  строительства на геологическую среду

 

При разработке проектов рекультивации для данного участка учитывают рельеф местности, тип горных пород, характер подземных вод, климат, особенности растительности. В разработке принимают участие инженеры-геологи, экологи, биологи, геодезисты, почвоведы и другие специалисты. В проектах предусматривают сложный комплекс горных, гидротехнических, гидрогеологических, мелиоративных, строительных и сельскохозяйственных работ. Рекультивация бывает в основном двух видов: горно-техническая и биологическая.

Горно-техническая рекультивация. Основная ее задача — приведение нарушенной поверхности земли к условиям до приложенного воздействия. Работа начинается с планировки территории и покрытия слоем почвы (до 15 см). На базе этого создается дерновый слой, который хорошо укрепляет поверхность земли, особенно склоны рельефа. При необходимости грунтовые воды регулируются дренажами. Принимаются меры по предотвращению появления инженерно-геологических процессов, создаются устойчивые откосы, упрочняется поверхность земли от размыва и развевания ветром.

Биологическая рекультивация предусматривает освоение территории под жилую застройку или создание зон отдыха. После планировки поверхность покрывают почвой с последующей посадкой деревьев, кустарников и посевом сельскохозяйственных культур. В местах отработанных карьеров возможно создание водоемов.

Опыт работ по рекультивации показал следующее: 1) рекультивацию нарушенной территории по планировке земли необходимо проводить в кратчайшие сроки после завершения или в период строительства объекта; 2) откосы склонов и отвалов земли следует покрывать лесом или засевать многолетними травами. Для посадки леса поверхность земли необходимо выполаживать до 18 - 20°, под сады  - до 11°, а сельскохозяйственные культуры  - до 3 - 5°.

Задачи строителей по охране природной среды. При производстве работ, как и при эксплуатации объектов, нарушения природной среды практически неизбежны. Задача строителей сводится к тому, чтобы всегда находить средства и технические возможности для их устранения. Для этого в проекты строительства и на период эксплуатации объектов следует закладывать природосовместимые решения, с помощью которых можно либо не допускать, либо сводить до минимума нарушения природной среды. Природоохранные мероприятия необходимо разрабатывать на основе опыта строительства, прогноза динамики развития и изменения земной поверхности в силу природных и техногенных факторов. О выполнении этих мероприятий в период строительства должно быть указано в акте на сдачу объектов в эксплуатацию.

Строители должны относиться к охране природы, как к важнейшей своей служебной обязанности, быть организаторами и руководителями всех природоохранных работ. При проектировании следует оценивать степень будущего нарушения природы. Возможны случаи, когда от строительства необходимо отказаться. Нежелательно занимать земли, пригодные для сельского хозяйства, для застройки целесообразнее использовать земли непригодные или малопригодные. В период строительства необходимо особое внимание уделять сохранению почв. Вскрышные грунты, которые образуются при вскрытии котлованов, следует вовлекать в сферу строительства (отсыпка насыпей, планировка территорий и т. д.) и не делать отвалов. 

Не менее важным мероприятием по охране природы при строительстве и эксплуатации объектов является борьба с запылением воздуха, загрязнением водоемов и зеленых массивов,  против усиления эрозии, отравления почв.

Ответы на вопросы для самопроверки пишите в комментариях, мы проверим, или же задавайте свой вопрос по данной теме.