Особенности инженерно-геологических изысканий

Особенности инженерно-геологических изысканий

Введение

В настоящее время условия строительства в крупных городах таковы, что наиболее интенсивно строительные работы ведутся в центральной части населенных пунктов. Отличительной особенностью современного городского строительства является стремление к освоению подземного пространства. Это связано, с одной стороны, с привлекательностью для инвесторов размещения объектов в районах с уже развитой инженерной инфраструктурой и наибольшей концентрацией населения, а с другой стороны, с исторической психологией престижности объектов недвижимости в центральных районах городов.

В этом случае при проектировании зданий и инженерных сооружений, а также при выполнении работ нулевого цикла в условиях плотной городской застройки как проектировщикам, так и подрядным организациям необходимо решить сложные геотехнические проблемы. Игнорирование этих проблем может привести в лучшем случае к нарушению условий нормальной эксплуатации инженерных сооружений, а в худшем - к аварийным ситуациям и человеческим жертвам.

Современные строительные технологии производства работ нулевого цикла, именующиеся сегодня в широком кругу специалистов как геотехнологии (гео - земля, греч.) позволяют решать любые инженерные задачи строительства и реконструкции. Переход от типового строительства на свободной территории к реконструкции и новому строительству в сложных условиях плотной городской застройки - это актуальная задача всех участников современного строительного комплекса. Согласно Европейскому международному стандарту - Eurocode 7 (Geotechnics), подобное строительство относится к III наиболее сложной геотехнической категории. Работы нулевого цикла в данных условиях оказываются самыми дорогими. Анализ аварий последних лет, произошедших у нас в стране и за рубежом, показывает, что свыше 70% «отказов» зданий происходит по причине ошибок на стадии геотехнических работ. Поэтому в данной курсовой работе я бы хотел остановиться именно на этих вопросах.

Первая проблема, с которой приходится сталкиваться строителям при освоении геотехнического пространства в условиях плотной застройки, - это подготовка территории будущей площадки строительства. Данная проблема достаточно сложная и требует решения нескольких задач, а именно:

·        оценки геотехнической ситуации строительства. Она должна включать в себя комплексные инженерно-геологические и инженерно - экологические изыскания с учетом возможных геодинамических процессов и явлений, а также оценку состояния грунтов основания и фундаментов вблизи существующих зданий и сооружений. Такой подход необходим, т.к. за время эксплуатации построенных зданий, как правило, происходит изменение гидрологической и геологической обстановки. В пределах будущей площадки строительства меняются прочностные и деформативные свойства грунтового массива. Кроме того, необходимо оценить техническое состояния фундаментов существующих зданий с точки зрения возможности восприятия ими части давлений от вновь устраиваемых зданий;

·        разработки мероприятий по предотвращению возможных разрушений расположенных вблизи зданий во время производства геотехнических работ и выбора щадящей технологии работ нулевого цикла. Игнорирование данного этапа неминуемо приведет к возникновению нежелательных аварийных ситуаций;

·        переноса существующих коммуникаций с учетом нового строительства.

Вторая проблема - это выбор типа и конструкции фундамента будущего сооружения. При выборе фундаментов в стесненных условиях строительства необходимо учитывать сложное напряженно-деформируемое состояние грунтового массива, которое возникает из-за взаимного влияния существующих и вновь возводимых зданий. В этом случае эпюры напряжений в грунтовом массиве будут накладываться друг на друга, что может привести к недопустимому перенапряжению уже нагруженного грунтового основания. Обычно следствием этого является развитие дополнительных деформаций существующих зданий и переход их в аварийное состояние. Кроме того, необходимо грамотно подобрать конструкцию нового фундамента и осуществить его устройство с учетом не только геологических условий строительства, но и с учетом возможного влияния новых фундаментов на уже существующие. В составе проекта должен быть выполнен прогноз геотехнической обстановки как на этапе строительства, так и на этапе нормативного срока эксплуатации здания. В этом случае при производстве геотехнических работ необходимо соблюдать определенный технологический регламент, который заключается в создании параметров щадящих режимов производства работ, обеспечении надлежащего контроля за качеством работ нулевого цикла и обеспечении геотехнического мониторинга. Основные позиции технологического регламента должны содержаться в проекте организации работ, а в более уточненном виде - в проекте производства работ.

Третья проблема - стоимость устройства фундаментов. Известно, что стоимость выполнения геотехнических работ составляет от 10 до 40% общей стоимости СМР по зданию, в зависимости от сложности геологических условий и уровня ответственности сооружения. С учетом выполнения всех перечисленных выше требований понятно, что производство работ нулевого цикла в условиях плотной городской застройки потребует от инвестора значительно больших вложений, нежели при строительстве аналогичных сооружений на свободных площадках. В этом случае для того чтобы сохранить привлекательность для инвестора такого проекта с точки зрения быстрой окупаемости капитальных вложений, необходимо устраивать такие виды фундаментов, которые обеспечивают высокую рентабельность используемого земельного участка. Этого можно добиться, используя современные геотехнологии такие как «стена в грунте», грунтовые анкера, высоконапорное закрепление грунтов, армирование оснований, устройство CFA-свай и т.д., которые позволяют эффективно использовать подземное пространство под зданиями, а также дают возможность передать значительные полезные нагрузки от тяжело нагруженных сооружений на грунтовое основание.

Четвертая проблема - это выполнение геотехнических работ по устройству фундаментов. Возведение зданий в непосредственной близости от существующих сооружений является несравнимо более сложной задачей, чем строительство отдельно стоящего дома. Как показывает опыт строительства в крупных населенных пунктах, несоблюдение требований к правилам проведения работ нулевого цикла на застроенных территориях приводит к недопустимым деформациям существующих зданий (трещины в несущих стенах, перекос лестничных маршей, сдвиг перекрытий и т.п.) вплоть до их полного разрушения. В особенности, опасность возникновения аварийной ситуации возникает при строительстве на структурно-неустойчивых и техногенных грунтах. Наиболее сложными геотехническими работами можно считать разработку вблизи существующих зданий котлованов, особенно с применением технологий водопонижения грунтовых вод; строительство вблизи существующих малоэтажных зданий новых со значительными нагрузками на основание; передачу динамических нагрузок на основание существующего здания при погружении свай или шпунта.

Целью данной курсовой работы рассказать особенности, методы возведения зданий и сооружений в условиях плотной городской застройки.

1. Особенности инженерно-геологические изыскания

Инженерные изыскания для проектирования новых зданий рядом с существующими обеспечивают не только изучение инженерно-геологических условий площадки строительства нового здания, но и получение необходимых данных для проверки влияния нового здания на осадки существующих, для проектирования мероприятий по уменьшению влияния нового здания на деформации существующих, а также для проектирования, в случае необходимости, усиления оснований и фундаментов существующих зданий.

Техническое задание на изыскания составляют после осмотра представителем проектной организации существующих зданий, расположенных рядом с новым, с целью визуальной оценки состояния несущих конструкций зданий (как снаружи, так и внутри) и уточнения требований к изысканиям.

В техническом задании на изыскания приводится характеристика нового здания и характеристики рядом расположенных эксплуатируемых зданий (этажность, конструкция, вид основания, тип и глубина заложения фундаментов, год постройки, уровень ответственности, геотехническая категория и др). Указываются сведения об имеющихся материалах изысканий для этих зданий (изыскательская организация, год изысканий, номера архивных дел) и сведения о техническом состоянии конструкций зданий по результатам предшествующих обследований, а также предварительного визуального обследования. Приводятся задачи изысканий, расширенные в связи с наличием рядом расположенных зданий.

Объем и состав технического обследования надземных и подземных конструкций существующих зданий устанавливаются с учетом предварительного обследования здания.

Сбор и анализ архивных материалов изысканий специализированных организаций выполняется не только для площадки нового строительства, но и для рядом расположенных существующих зданий. Собирают также сведения по планировке, инженерной подготовке и благоустройству площадки, документы по производству земляных работ. В условиях существующей застройки особое внимание обращают на выявление подземных сооружений и инженерных сетей (коллекторов, коммуникаций и т.п.).

На основе сопоставления новых материалов изысканий с архивными данными устанавливают произошедшие за период эксплуатации существующих зданий изменения инженерно-геологических и гидрогеологических условий.

Горные выработки и точки зондирования размещаются не только в пределах новой площадки, но и в непосредственной близости от существующих зданий. Предусматривают шурфы около фундаментов существующих зданий для обследования конструкций фундаментов и грунтов основания.

Глубина бурения и зондирования назначается не только исходя из вида и глубины заложения фундаментов нового здания, но также с учетом вида и глубины заложения фундаментов существующих зданий. При выборе метода зондирования в условиях плотной жилой застройки предпочтение отдается статическому зондированию.

В программе инженерно-геологических изысканий на участках развития неблагоприятных процессов и явлений предусмотрено выполнение специализированными организациями стационарных наблюдений с целью изучения динамики их развития, а также установление площадей их проявления и глубин интенсивного развития, приуроченности к геоморфологическим элементам, формам рельефа и литологическим видам грунтов, условий и причин возникновения, форм проявления и развития.

Выполняются специальные исследования грунтов для оценки возможных изменений их свойств вследствие протекания этих процессов.

При строительстве уникальных сооружений, сооружений повышенного экономического, социального и экологического риска (I уровня ответственности), а также при наличии сложных инженерно-геологических условий (геотехническая категория III) экономически целесообразно увеличение объема инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий на 40-60%, против рекомендуемых нормативными документами, причем это увеличение осуществляется в основном за счет горных выработок и определения характеристик грунтов полевыми методами. При выполнении этих работ привлекают специализированные организации.

Для сооружений повышенного уровня ответственности организуются наблюдения за осадками с момента закладки их фундаментов.

Технический отчет (заключение) по инженерным изысканиям составляется в соответствии со СНиП 11-02-96. Дополнительно приводят:

·        сведения об архивных материалах изысканий для рядом расположенных зданий и анализ соответствия новых материалов изысканий архивным данным;

·        характеристику инженерно-геологических напластований, физико-механических свойств грунтов и гидрогеологических условий оснований существующих зданий;

·        прогноз возможного влияния строительства нового здания на деформации существующих;

·        сведения о наличии и состоянии подземных водонесущих и других коммуникаций.

2. Специфические особенности стройгенплана

Ограниченность площадей, выделенных под участок застройки, препятствует полноценному развертыванию строительной площадки. Вместе с тем существует целый комплекс обязательных мероприятий, без которых строительство будет незамедлительно приостановлено контролирующими органами. К ним относятся противопожарные мероприятия и мероприятия по технике безопасности. Обязательным является наличие эвакуационных проездов (выездов) по строительной площадке, подготовленных к использованию пожарных гидрантов, средств экстренного тушения пожара; ограничительной обноски или ограждения вокруг котлована, указателей зон проведения работ на строительной площадке, навесов над пешеходными зонами, расположенными вдоль строительной площадки.

В случаях ограниченной площади участка застройки вне пределов строительной площадки могут располагаться:

·        административно-бытовые помещения;

·        столовые и санитарные помещения;

·        арматурные, столярные и слесарные цеха и мастерские;

·        открытые и закрытые складские помещения;

·        краны, бетононасосы и другие строительные машины.

Административно-бытовые, складские помещения, производственные цеха и мастерские

Расположение в пределах строительной площадки тех или иных помещений бывает затруднено в связи с отсутствием требуемых по нормативам площадей, а попытки найти технические решения размещения временных сооружений, такие, как увеличение их этажности, усложнение конфигурации в соответствии с конфигурацией пятна застройки, приводят к значительным техническим сложностям и удорожанию проекта (рис. 1).

Рис. 1.