Инженерные изыскания, обеспечивают комплексное изучение природных условий района проектируемого строительства и местных строительных материалов и источников водоснабжения, а также получение материалов для разработки экономически целесообразных и технически обоснованных решений при проектировании и строительстве объектов в криолитозоне с учетом рационального использования и защитой окружающей среды. Одновременно необходимо собрать данные для составления прогноза изменения условий природной среды под воздействием строительства и эксплуатации объектов [36-42].
В настоящее время существуют следующие стадии проектирования строительства: ТЭО (технико-экономическое обоснование) или ТЭР (технико-экономический расчет), П (проект), РД (рабочей документации) и рабочий проект (РП). ТЭО или ТЭР производятся с использованием ранее выполненных изысканий, литературных источников, составляемых или уже известных картографических мелкомасштабных моделей районирования территорий размещения инженерного объекта. Полученные результаты используют для обоснования целесообразности проектирования и строительства инженерных объектов или реконструкции уже существующих предприятий (табл. 3.1., в скобках приведены номера этапов работ).
Анализируя таблицу 2.1. нетрудно заметить, что инженерно-геокриологические изыскания, обеспечивающие планирование строительства различных видов сооружений следует отнести к первому этапу (1 и 1а).
Таблица 2.1.
Стадии проектирования и изысканий для строительства
инженерных сооружений
| ВИC | Индексы наименований стадий проектирования | ||||
| ТЭО | ПП | П | РД | РП | |
| ПГС | Проект генерального плана города, поселка (I) | Разработка концепций и программ развития региона, градостроительной документации, обоснования инвестиций в строительство предприятий, зданий и сооружений (1а) | Проект детальной планировки микрорайонов, жилых комплексов, города, поселка(IIа) | Проект застройки микрорайонов жилых комплексов (IIб), отдельных зданий и сооружений (III) | - |
| ГДТ | Схема комплексного использования водотока(I) | Выбор створа (IIa); Компоновка сооружений на выбранном створе (IIб) | Рабочая документация, работы в пределах предполагаемых сфер взаимодействия отдельных сооружений (III) | - | |
| Линейные | Дороги | - | Работы на участках индивидуального проектирования (III) | Работы на участках индивидуального проектирования (III) | Рабочий проект (II+ III) |
| ТП | - | Работы на участках индивидуального проектирования (III) | Работы на участках индивидуального проектирования (III) | Рабочий проект (II+ III) | |
| ЛЭП | - | Проект расстановки опор(III) | Проект расстановки опор(III) | Рабочий проект (II+ III) |
Примечание: ВИС - виды инженерных сооружений; ГДТ – гидротехнические; ЛЭП – линии электропередач, ТП - трубопроводы. ТЭО, ПП, П, РД и РП – пояснение см. в тексте.
На этом этапе решается вопрос комплексного использо-
вания ресурсов, заселения территории в соответствии с генеральным планом развития конкретно региона или развития какой либо отрасли народного хозяйства. При проектировании ГТС инженерные изыскания включают изучение при-
родных условий: на участке речной долины для выбора оптимального створа (этап II), на выбранном створе (этап IIa). С учетом комплекса этих изысканий осуществляется компоновка технических сооружений и предварительная оценка их оснований. В случае если изыскания выполняются в две стадии, тогда этапы II и IIа представляют собой первую стадию – стадию «Проект», вторая стадия изысканий, соответствующая стадии РД, обеспечивает информацию свойств грунтов в области взаимодействия отдельных сооружений. Для проектирования и строительства несложных технических сооружений II и III этапы инженерных изысканий обычно объединяются. Например, при строительстве жилых микрорайонов, внутри которых размещаются отдельные здания и сооружения, или при строительстве дорог, трубопроводов и линий электропередач. В этом случае проектирование и инженерные изыскания проводятся в один этап. Таким образом, процесс проектирования и инженерно-геокриологических изысканий зависит от вида проектируемого инженерного объекта, числа стадий и степени (класса) ответственности инженерного объекта.
Для учета ответственности зданий и сооружений, характеризуемой экономическими, социальными и экологическими последствиями их отказов, устанавливаются три уровня (три класса):
I – высокий: основные здания и сооружения объектов, имеющих особое важное народнохозяйственное и (или) социальное значение, такие как: главные корпуса ТЭС, АЭС,
центральные узлы доменных печей, дымовые трубы высотой более 200 м, телевизионные башни, сооружения магистраль -
ной первичной сети ЕАСС, резервуары для нефти и нефтепродуктов емкостью более 10 тыс. м3, крытоспортивные сооружения с трибунами, здания театров, кинотеатры, цирки, и т.п.;
II – нормальный: здания и сооружения объектов, имеющих важное народнохозяйственное и (или) социальное значение, такие как: объекты промышленного, сельскохозяйственного, жилищно-гражданского назначения и связи, не
вошедшие в высокую и низкую степень ответственности;
III – низкий: здания и сооружения, имеющие ограниченное народнохозяйственное и (или) социальное значение - склады без процессов сортировки и упаковки для хранения сельхозпродуктов, удобрений, химикатов, угля, торфа и т.п.
Для ТЭО строительства в экстремальных условиях (например нефтепроводы в Арктике) проводят опытную и опытно-промышленную отработку представительных участков. Эти работы проводятся по материалам крупномасштабной инженерно-геологической съемки. Основное назначение опытных натурных исследований – выявление закономерностей взаимодействия сооружений с мерзлыми грунтами ос-
нования с установлением изменений основных технологических и мерзлотно-грунтовых параметров в зависимости от режима работы сооружения.
Организация и производство изысканий в районах распространения ММП – самостоятельная и обширная тема. Здесь инженерно-геологические условия зависят от геокриологической обстановки. Мерзлое, охлажденное, морозное или талое состояние горных пород определяет их физико-механические свойства, которые в большей мере зависят от их льдистости и температуры, чем от гранулометрического и минерального состава. Криогенные процессы и образования, связанные с промерзанием и оттаиванием пород, также опре-деляют инженерно-геологические условия территорий. В свя-
зи с этим, при инженерно-геологических изысканиях в криолитозоне, в отличие от обычных изысканий, дополнительно определяют распространение, условия залегания и мощность ММП; состав, состояние, криогенное строение и криогенные текстуры многолетнемерзлых пород на глубине и в плане; среднюю годовую температуру грунтов и глубину нулевых годовых колебаний температур; физико-механические и теплофизические характеристики многолетне- и сезонномерзлых, а также сезонноталых грунтов; глубину залегания, мощность и распространение залежей подземного льда; глубину слоя сезоннооттаивающих и сезоннопромерзающих грунтов; криогенные процессы и образования;
морфологию и генезис таликов. Кроме того, устанавливают исходные данные для прогноза изменений геокриологических условий в процессе строительства и эксплуатации сооружений. Под изменениями геокриологических условий понимаются не просто изменения естественного температурного режима и глубины сезонного оттаивания грунтов и как результат, формирование нового техногенного температурного режима грунтов основания и глубины их сезонного оттаивания, интенсификация криогенных процессов в результате строительства и эксплуатации зданий и сооружений. Вопрос ставится шире: как в связи с геокриологическим прогнозом вести строительство и какие мероприятия и приемы необходимо запланировать, чтобы создать оптимальные геокриологические условия для работы сооружения или здания. Геокриологический прогноз позволяет управлять геокриологическим процессом в целях практики и преобразовывать геокриологические условия.
В заключение следует отметить, что ГОСТы, СНиПы и СП в инженерной геокриологии, в соответствии с которыми выполняются инженерно-геокриологические изыскания, постоянно совершенствуются. Этому способствуют появление новых, более качественных строительных материалов, создание более совершенных технологий проектирования и строительства инженерных сооружений в криолитозоне.
Вопросы для самоконтроля
В чем причина отсутствия унификации на картах мелкомасштабного районирования криолитозоны?
Какую роль играют стадии проектирования и изысканий в унификации массивов количественной информации?
Какие уровни ответственности зданий вы знаете?
Какие масштабы карт используют при геокриологичеком районировании и при геокриологической съемке?
Назовите стадии проектирования инженерных сооружений?
Существует ли связь стадий проектирования с классом
ответственности зданий и сооружений?
Какие основные задачи решает инженерно-геокриологическая мелкомасштабная съемка?
Перечислите, какие здания при проектировании относятся к высокой степени ответственности?
В каких случаях составляются геокриологические карты специального назначения?
Какие задачи решаются при проведении крупномаштабной инженерно-геокриологической съемки?
Рекомендуемая литература
Ершов Э.Д. Общая геокриология / Э.Д. Ершов. – М.: Изд-во Моск. гос. ун-та, 2002. – 682 с.
Инженерная геокриология: Справочное пособие / Под ред. Э.Д. Ершова. – М.: Недра, 1991. – 439 с.
Методы геокриологических исследований: Учебн. пособ. / Под ред. Э.Д. Ершова. – М.: Изд-во моск. гос. ун-та, 2004. – 512 с.
Основания и фундаменты на мерзлых грунтах.ТСН 50-305-2004 Читинской области / Разработаны под рук. Д.М. Шестернева и П.И. Сальникова. – Якутск: Изд-во ИМЗ СО РАН, 2004. – 28 с.
Основы мерзлотного прогноза при инженерно-геологических исследованиях / Под ред. В.А. Кудрявцева. – М.: МГУ, 1974. – 432 с.
СНиП 2.02.04. – 88. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990. – 56 с.
СНиП 23-01-99. Строительная климатология. – М.: ГУП ЦПП Госстроя России. – 2000. – 60 с.
СП 11-105-97. Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть IV. Правила производства работ в районах распространения многолетнемерзлых грунтов. – М.: Госстрой России, 1999. – 48 с.
Романовский Н.Н. Основы криогенеза литосферы / Н.Н. Романовский. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1993. – 336 с.