Види інженерних вишукувань

Строительство всех видов сооружений производится по проектам, требующим знания ряда вопросов экономического и технического характера.

Поэтому составлению проекта предшествуют инженерные изыскания, т. е. обширный комплекс полевых, камеральных и лабораторных работ, имеющих целью изучение условий  строительства и эксплуатации будущего инженерного сооружения.

Программа инженерных изысканий включает в себя экономические, инженерно-геодезические, инженерно-геологические, гидрологические, почвенные, климатологические, изыскания месторождений местных стройматериалов, обследование существующих инженерных сооружений и сбор исходных данных для составления проекта организации строительства и смет.

Инженерно-геодезические  изыскания проводятся для получения  материалов, необходимых при проектировании и строительстве инженерных сооружений.

К инженерно-геодезическим  изысканиям относятся:

1)   изучение  топографических условий района будущего  строительства;

2)  сбор  и анализ материалов ранее  выполненных геодезических работ:   триангуляции,   полигонометрии,  нивелирных  и  съемочных сетей,  топографических  съемок;

3)   создание  новых плановых и высотных  геодезических сетей;

4)  создание  съемочного обоснования;

5)   топографические  съемки;

6)   трассировочные  работы;

7)  различные  разбивочные и съемочные работы при других видах изысканий:

• инженерно-геологических (буровые и горнопроходческие разведочные работы, электроразведка, сейсморазведка, магнитная разведка, гравиметрическая разведка, поиск стройматериалов);
• гидрогеологических;
• гидрологических и т. д.

Инженерно-геодезические  изыскания ведутся с соблюдением  требований и рекомендаций нормативных  документов Главного управления геодезии и картографии.

По каждому  объекту строительства составляют программу инженерно-геодезических изысканий, в которой, кроме сведений о топографо-геодезической изученности территории, должно быть дано обоснование предполагаемых видов геодезических и топографических работ, дан проект основных геодезических работ с расчетом точности, рекомендована методика измерений, инструменты и очередность работ. К программе прилагаются схемы и картограммы дающие возможность установить местоположение объекта и основное содержание и объем топографо-геодезических работ.

 

Как известно, возводимое сооружение должно быть прочным, устойчивым, должна обеспечиваться его  долговременная безаварийная эксплуатация. Чтобы выполнить эти требования, необходим всесторонний учет природных условий на месте будущего строительства. Кроме того, глубокое изучение местных условий способствует сокращению сроков и стоимости строительства.

Инженерная  геология изучает горные породы и  геологические процессы в связи с инженерной деятельностью человека — строительством инженерных сооружений.

Уровень современной  строительной техники весьма высок  и строительство сооружений практически возможно в любых инженерно-геологических условиях. Однако для преодоления неблагоприятных условий необходимо их глубокое изучение. Недостаточное изучение инженерно-геологических условий, а иногда игнорирование их при проектировании и строительстве приводит к авариям и полному разрушению сооружений.

В ходе инженерно-геологических  изысканий и при последующем  составлении заключения необходимо получить четкое представление о  геологическом строении местности  и, в частности, о стратиграфии, тектонике, литологии и физико-геологических явлениях изучаемой местности.

Знание стратиграфии позволяет геологу выяснить генезис  и историю образования слоев и характер залегания, целесообразно назначить места закладки геологических выработок и в итоге дать правильную оценку пород как основания сооружения.

Изучение  тектоники горных пород и их основных свойств позволяет получить важные сведения о разрывных нарушениях (сбросах, сдвигах), весьма опасных для большинства сооружений.

Необходимость знания геодезистом основных сведений из инженерной геологии диктуется тем, что геодезист, как и специалисты других профилей, принимает участие в отыскании наилучшего места для сооружения, в строительстве сооружения и в наблюдениях за ним в процессе его эксплуатации. Без знания основ инженерной геологии геодезист испытывает затруднения при выборе мест и глубины закладки исходных геодезических знаков и знаков на сооружении при организации наблюдений за деформациями сооружений.

Не зная задач  и техники выполнения геологоразведочных работ, геодезист не имеет возможности сознательно отнестись к требованиям точности и методам привязочных работ. Знание основ инженерной геологии дает возможность геодезисту технически грамотно вести съемочные — топографические работы, отражать на планах (картах) элементы ситуации и рельефа, позволяющие геологу сделать косвенные суждения о виде пород и характере их напластования. Внедрение в практику геологических работ аэрофотосъемки в сочетании со спектральной и другими видами съемки также углубляет контакт между геологическими исследованиями и геодезическими работами.

Общая задача инженерно-геологической съемки —  оценка инженерно-геологических условий  места предполагаемого строительства. Основной итоговый документ съемки —  инженерно-геологическая карта, но одновременно с получением карты  съемка позволяет более рационально  решить ряд важных проблем, как, например, выбор состава, методики и последовательности проведения разведочных работ, полевых  и лабораторных испытаний грунтов  и др.

По степени детальности инженерно-геологические  съемки можно разделить на обзорные масштабов 1 : 200 000 и менее, мелкого масштаба 1 : 100 000 — 1 : 50 000, среднего 1 : 25 000 — 1 : 10 000, крупного 1 : 5000 — 1 : 1000. Выбор для съемки того или иного масштаба зависит от типа сооружения, стадии проектирования, сложности и размеров участка съемки.

Геодезическая основа инженерно-геологической съемки — топографическая карта того же масштаба, что и масштаб съемки или более крупного, или аэросъемочные материалы (фотосхемы, фотопланы). Геологическая основа обзорных и мелкомасштабных инженерно-геологических съемок — общегеологическая карта.

Наземная инженерно-геологическая  съемка ведется путем проложения маршрутов,  равномерно покрывающих всю изучаемую территорию. Маршруты заранее проектируют на карте или аэросъемочным материалам, а в ходе полевых работ уточняют. На каждом маршруте намечают точки наблюдений и съемку ведут последовательно от точки к точке.

Плановое  и высотное положение точек наблюдений устанавливают (в зависимости от масштаба съемки) одним из следующих способов: по картам, топопланам или аэроснимкам — по контурам местности, полуинструментально, инструментально — проложением тахеометрических, теодолитных, нивелирных, барометрических ходов к ближайшим пунктам геодезической основы или точкам трассы. Состав наблюдений по маршруту достаточно разнообразен и подвержен некоторым изменениям в зависимости от типа сооружения и стадии проектирования.

Объектами наблюдений по маршруту съемки являются: почвы, растительный покров, геоморфологические особенности рельефа, естественные обнажения и искусственные  выработки, водотоки, водоемы, места  выходов подземных вод, участки, подверженные физико-геологическим  процессам, существующие инженерные сооружения, месторождения строительных материалов.

В ходе инженерно-геологической съемки производятся геофизические исследования грунтов, намечаются места закладки геологоразведочных выработок.

При изучении источников подземных вод особое внимание обращается на глубину залегания, тип и мощность водоносного горизонта, его дебит, на характер питания и  режим. Обследование существующих сооружений позволяет на примере их конструкции, удельных нагрузок на грунт, по деформациям (трещинам), установить степень надежности основания и прочности фундаментов, выявить влияние гидрогеологических условий и многое другое.

Завершающий этап инженерно-геологической съемки — камеральная обработка, в ходе которой все собранные сведения и материалы сначала наносят на полевую рабочую карту, а затем после увязки и согласования всех элементов нагрузки составляют окончательную карту. К картам прилагаются зарисовки и фотографии, разрезы разведочных выработок, геолого-литологические профили, таблицы лабораторных анализов физико-механических свойств грунтов.

Инженерно-геологическую съемку рекомендуется  производить в комплексе с  геологической, что позволяет исключить перекрытие и повторяемость работ.

Существенный недостаток наземной инженерно-геологической съемки состоит  в медленном темпе производства работ. Для устранения этого недостатка стали применять воздушный транспорт. Весьма часто для обследования районов съемки используют самолеты и вертолеты.

Очевидно, что  аэрометоды целесообразно использовать лишь при изысканиях больших по площади  объектов строительства или на значительных по длине трассах. В последнем  случае применять аэрометоды может  быть особенно полезно, так как по ходу трассы геологические условия могут существенно меняться.

Съемка ведется  или маршрутами или площадями, в  мелком, среднем или крупном масштабах  в зависимости от вида сооружения, стадии проектирования и сложности  участка.

В ходе съемки на карту наносят  и дают описание поверхностных водоемов и рек, естественных источников —  родников, мочажин; искусственных выработок  — колодцев, шахт, разведочных выработок. При описании водных источников по возможности указывают глубину залегания подземных вод, их дебит и химический состав, меженные расходы воды в реках и т. п. При наличии достаточно густой сети выработок на гидрогеологических картах могут быть показаны в виде гидроизогипс и гидроизопьез горизонт грунтовых и подземных вод, их напор.

При гидрогеологической съемке и составлении гидрогеологической карты полезно использовать материалы аэрофотосъемки и геоботанических обследований.

В процессе гидрогеологической съемки ведутся разведочные работы. При  этом бурят неглубокие (10—15 м) скважины; для определения дебита воды в скважинах производят пробные откачки.

При изысканиях гидротехнических сооружений и для водоснабжения скважины бурят на большие глубины (до 100 м и более) и большим диаметром. Особое внимание в ходе бурения обращается на фиксацию каждого водоносного горизонта, на определение его мощности, запаса воды в нем и другие характеристики.

В основе гидрологических изысканий лежит наука, занимающаяся изучением водного режима рек и водоемов и именуемая гидрологией суши.

Гидрология  суши тесно связана с климатологией, метеорологией, почвоведением, гидрогеологией, гидравликой, геодезией, математикой и другими науками. Без наличия необходимых сведений из гидрологии невозможно проектировать инженерные сооружения. Расчет запасов водных ресурсов для снабжения городов и промышленных объектов, для орошения сельскохозяйственных угодий, выявление режима временных и постоянных водотоков для строительства мостов, плотин и гидростанций — все это требует специальных многолетних наблюдений за уровнями воды, скоростью течения, расходами воды, определения направления струй и уклонов потока, учета наносов, химизма воды и многого другого. Для получения этих данных устраивают специальные водомерные посты и гидрометрические станции.

Гидрологические изыскания необходимы при строительстве многих сооружений, и особенно при проектировании мостовых переходов ц гидротехнических сооружений. Из большого и разнообразного комплекса гидрологических исследований на долю геодезиста обычно приходится производство крупномасштабных съемочных и нивелирных работ на территориях водомерных постов и гидрометрических станций, на створах плотин и участках переходов через реки, определение водосборных площадей, производство русловых съемок, устройство водомерных постов и организация наблюдений за уровнями; определение уклонов реки; измерение скоростей течения и направления струй потока. Перечисленные работы не отличаются какой-либо сложностью, однако сознательное, технически грамотное выполнение их требует от исполнителя знания некоторых теоретических вопросов из курса гидрологии.

Близкими  для инженера-геодезиста являются вопросы, связанные с определением некоторых главнейших параметров сооружений, например проектной отметки моста, высоты плотины и др. Движущаяся вода обычно перемещает какое-то количество частиц грунта — наносов. Учет наносов важен при назначении проектных уклонов оросительных и водопроводных каналов, которые в ходе эксплуатации должны обеспечивать неразмываемость и незаиляемость каналов, а также при определении так называемого мертвого объема водохранилища.

 

Роль  и содержание экономических изысканий  зависят от вида инженерного сооружения. Например, для промышленных объектов экономические изыскания предназначены: определить экономическую целесообразность размещения сооружения в данном месте с учетом обеспечения его сырьем, топливом, электроэнергией, водой, газом, а также выяснить условия реализации готовой продукции; определить наиболее выгодные пути и средства сообщения внутри района и условия примыкания к сети существующих дорог; установить возможность кооперирования объекта с существующими и строящимися предприятиями; выяснить перспективы расселения рабочих и служащих на период строительства и эксплуатации сооружения.

При проектировании объектов транспорта экономические изыскания дают возможность определить выгоднейший вид транспорта (автомобильный, железнодорожный, водный), установить наиболее рациональное прохождение трассы на местности, размеры грузовых и пассажирских перевозок, определить основные параметры сооружения.

Экономические изыскания при проектировании городов  и рабочих поселков ведутся в  несколько меньшем объеме, так  как отпадает надобность в сборе  сведений о сырьевой базе и потребителях продукции. Экономические изыскания на таких объектах должны определить численность населения и перспективы его роста, степень занятости, степень обеспеченности населения жилой площадью, установить степень и перспективы развития промышленности, транспорта, сети культурно-бытовых предприятий; наличие свободных территорий для возведения зданий и организации отдыха трудящихся и др.