Реферат: Методы инженерно-геологических изысканий в строительстве
Федеральное агентство по образованию
Нижегородский ГосударственныйАрхитектурно-Строительный Университет
Кафедра оснований, фундаментов иинженерной геологии
РЕФЕРАТ
Методы инженерно-геологических изысканий в строительстве.
Подготовил студентка гр.ЭУН 05-1
заочного отделения
Петрова О.Н.
Проверил к.г.-м.н.
профессор Гришина И.Н.
Нижний Новгород
2007г.
Содержание.
Введение 3
1.<span Times New Roman""> Инженерно-геологические исследования для строительства. 5
2.<span Times New Roman""> Инженерно-геологические изыскания для строительствазданий и сооружений. 9
3.<span Times New Roman""> Инженерно-геологические изыскания для строительствапромышленных сооружений. 11
4.<span Times New Roman""> Инженерно-геологические изыскания для градостроительныхработ. 14
Заключение 16
Литература 17
ВВЕДЕНИЕ.
В последнее время значительное место в строительнойпрактике занимает вопрос реконструкции, перепрофилирования и реставрации зданийи сооружений, как правило, в пределах существующей городской застройки. Это накладываетособую ответственность на инженеров-геологов, которые должны оценить степеньизменений в геологической среде за период эксплуатации зданий и сооружений ивыработать рекомендации по дальнейшим проектным решениям в связи с изменившейсягеологической обстановкой.
Таблица 1.
Этап строи-
тельства
Виды работ
Организации
Исполнитель
1
2
3
4
5
Инвестиции
Техническое задание на инженерно-геологи-
ческие изыскания
Инженерно-геологи
ческие изыскания
Проектирование
Строительство ская шениям в связи с изменившейся геологической обстановкой. дальнейштрукции, перепрофилирования и реставрации здани
Заказчик
Проектная
Изыскательская
Проектная
Строительная
Заказчик
Инженер-строитель
Инженер-геолог
Инженер-строитель при участии инженера-геолога
То же
Цель инженерно-геологических исследований – получитьнеобходимые для проектирования объекта инженерно-геологические материалы, таккак ни один объект нельзя построить без этих данных.
Задача исследований – изучение геологическогостроения, геоморфологии, гидрогеологических условий, природных геологических иинженерно-геологических процессов, свойств горных пород и прогноз их измененийпри строительстве и эксплуатации различных сооружений.
Введение инженерно-геологических изысканийрегламентируется основным нормативным документом в строительстве «Строительныминормами и правилами» СНиП 11-02 – 96 «Инженерные изыскания для строительства».Данный документ определяет порядок, состав, объём и виды выполняемых работизысканий для различных этапов проектирования, строительства и эксплуатацииобъектов и различных геологических обстановках, а так же состав документации порезультатам изысканий, порядок их предоставления и приёмки, а так жеответственность исполнителей и заказчиков (проектировщиков).
Состав исследований определяется программой,согласованной с проектной организацией. В состав работ входят: сбор, изучение ианализ имеющихся геологических материалов по району строительства;инженерно-геологическая и гидрогеологическая съёмка; буровые игорно-проходческие разведочные работы; геофизические исследования; опытныеполевые работы; стационарные наблюдения; лабораторные исследования грунтов иподземных вод; камеральная обработка и составление отчёта.
1.Инженерно-геологические исследования для строительства.
Во всех случаях исследования должны начинаться сосбора имеющихся материалов о природных условиях района (геологическом строении,гидрогеологических условиях, климате, гидрологии, почвенном покрове,топографии). Эту работу выполняют в подготовительный период до начала полевыхработ; изучают материалы, хранящиеся в геологических фондах и другихорганизациях, опубликованные работы, собирают данные об опыте строительства иэксплуатации аналогичных сооружений в местных природных условиях. Тщательныйсбор и анализ имеющихся материалов, дополнительный в ряде случаеврекогносцировочным обследованием района, позволяет целенаправленно составитьпрограмму исследований и значительно сократить объём их работ.
После проведения необходимыхорганизационно-хозяйственных мероприятий изыскательский отряд или партиявыезжает на место будущего строительства и приступает к работам (съёмка,буровые, геофизические и другие работы).
Окончательная обработка полевых материалов ирезультатов лабораторных анализов производится в стационарных условиях втечение камерального периода. Камеральная обработка материалов завершаетсясоставлением инженерно-геологического и гидрогеологического отчётов.
Объём выполняемых инженерно-геологических исследованийбывает различен. Это связано со стадией проектирования (предварительные илидетальные исследования), геологической изученностью района (изученный,малоизученный, неизученный), сложностью геологического строения (сложныескладки, горизонтальное залегание слоёв и т. д.), особенностями свойств грунтов(грунты, требующие и не требующие специальных работ), конструктивными особенностями сооружений и ихкапитальностью.
Основной объём инженерно-геологических работприходиться на исследования, проводимые период до проектирования. На этом этапеинженерно-геологические исследования обеспечивают получение необходимых данных,связанных с геологией местности, со свойствами грунтов и получением инженерныхвыводов. Изучение геологии местности позволяет установить лучший участок длястроительства, влияние геологических процессов на сооружение и влияние самогосооружения на природную обстановку. Изучение грунтов позволяет определить ихсвойства, решить вопрос о необходимости улучшения их свойств и составитьпредставление о наличии в данном районе тех или иных строительных материалов.Важное место занимают инженерные выводы. При этом устанавливается глубиназаложения фундаментов и величина допускаемых давлений на грунт, прогнозируютсяустойчивость сооружения, величины ожидаемых осадков и т. д.
В период строительства при проходке котловановпроизводят сверку наблюдаемых геологических данных с геологическимиматериалами, полученными в период инженерно-геологических исследований допроектирования. При наличии расхождений назначают дополнительныеинженерно-геологические работы для подтверждения правильности выполненного проекта или внесенияв него необходимых исправлений.
При эксплуатации зданий и сооружений во многих случаяхцелесообразны работы, связанные с подтверждением прогноза устойчивостиобъектов. Так проводят наблюдения за характером и величиной осадок, режимомгрунтовых вод и рек, размывом берегов, устойчивостью склонов и т. д. Кэтому периоду относят работы, получившиеназвания инженерно-геологической экспертизы. Задачей таких исследований является установление причинвозникновения деформаций зданий и сооружений.
Инженерно-геологические работы обычно выполняют в триэтапа: 1) подготовительный; 2) полевой; 3) камеральный.
Подготовительные работывключают изучение района по архивным, фондовым и литературным материалам.Осуществляется подготовка к полевым работам.
В полевой период проводят всеинженерно-геологические работы, предусмотренные проектом для данного участка:
— инженерно-геологическая съёмка;
— разведочные работы и геофизические исследования;
— опытные полевые исследования грунтов;
— изучение подземных вод;
— анализ опыта местного строительства и т. д.
В течение камерального периода производятобработку полевых материалов и результатов лабораторных анализов, составляютинженерно геологический отчёт с соответствующими графическими приложениями ввиде карт, разрезов и. т.д.
Инженерно-геологический отчёт является итогоминженерно-геологических изысканий. Отчёт передаётся проектной организации, и наего основе выполняется необходимая проектная документация для строительства. Вобщем виде отчёт состоит из введения, общей и специальной частей, заключения иприложений. Во введении указывают место проведения изыскательских работ и времягода, исполнители и цель работ. В общей части, в её отдельных главах даётсяописание:
— рельефа, климата, населения, растительности;
— геологии с приложением геологических карт иразрезов;
— карт строительных материалов, которые необходимы длявыполнения строительных работ.
В специальных главах большое внимание уделяетсягрунтам и подземным водам. Грунты являются основным объектом исследований.Поэтому указываются, какие грунты, их свойства, выраженные в цифрах, чтонеобходимо для определения расчётных характеристик, пригодность грунта длястроительства объекта.
Подземные виды оцениваются в двух направлениях: какисточники водоснабжения при строительстве и эксплуатации объекта и как онимогут помешать строительству. В этом случае даются рекомендации построительному водопонижению и устройства дренажей на период эксплуатацииобъекта.
В заключительной части отчёта даётся общаяинженерно-геологическая оценка участка по пригодности для данногостроительства, указываются наиболее приемлемые пути освоения территории,заостряется внимание на вопросах охраны окружающей среды.
Отчёт обязательно должен иметь приложение, в которомдаётся различный графический материал (карты, разрезы, колонки скважин и др.),а также таблицы свойств грунтов, химических анализов воды, каталоггеологических выработок и др.
Инженерно-геологические заключения.В практикеинженерно-геологических исследований очень часто вместо больших отчётовприходиться составлять инженерно-геологические заключения. Выделяется три видазаключений: 1) по условиям строительства объекта; 2) о причинах деформациизданий сооружений и 3) экспертиза. В первом случае заключение носит характеринженерно-геологического отчёта. Такое заключение может быть выполнено длястроительства отдельного здания.
Заключение о причинах деформации зданий и сооружениймогут иметь различное содержание и объём. В их основу кладутся материалы ранеепроведённых исследований, осмотр местности, сооружения. При необходимостидополнительно выполняется небольшой объём инженерно-геологических исследований.Заключение должно вскрыть причины деформаций и наметить пути их устранения.
Инженерно-геологическая экспертиза проводиться,главным образом, по проектам крупных сооружений. Основой для экспертизыявляется наличие спорных и разноречивых оценок природных условий (в процессеизысканий) или аварий сооружений (в процессе их эксплуатации).
Экспертиза силами крупных специалистов устанавливает:
— правильность приёмов исследований;
— достаточность объёмов работ;
— правомерность выводов и рекомендаций;
— причины аварий и т. д.
По объёму работы экспертиза бывает кратковременная идлительная. В первом случае вопрос решается практически сразу. Выводыизлагаются в виде заключения. Во втором случае экспертиза кроме изученияимеющихся материалов требует выполнения специальных работ по определённойпрограмме с указанием сроков. По окончании работ выводы могут быть изложены ввиде заключения или даже небольшого инженерно-геологического отчёта.
Экспертиза должна давать ответ на поставленныевопросы, содержать необходимые конкретные рекомендации, обоснования идоказательства целесообразности предлагаемых инженерно-геологическихмероприятий.
Инженерно-геологическая съёмка представляетсобой комплексное изучение геологии, гидрогеологии, геоморфологии и другихестественно-исторических условий района строительства. Эта работа даётвозможность оценить территорию со строительной точки зрения.
Масштаб инженерно-геологической съёмки определяетсядетальностью инженерно-геологических исследований и колеблется от 1:200000 до1:10000 и крупнее. Основой для проведения съёмки служит геологическая картаданной территории.
Геоморфологические исследования уточняют характеррельефа, его возраст и происхождение. При геологических работах определяютусловия залегания пород, их мощность, возраст, тектонические особенности,степень выветрелости и т. д. Для этой цели изучают естественные обнажения,представляющие собой выходы на поверхность слоёв горных пород на склонах гор,оврагов, речных долин. Для каждого слоя записывают наименование породы,окраску, состав, примеси, измеряют видимую мощность и элементы залегания. Накарте указывается место нахождения обнажения. Наиболее характерные для данногорайона обнажения зарисовывают и фотографируют.
Районы, где наблюдается большое количество обнажений,называют открытыми, при отсутствии их – закрытыми. В закрытыхрайонах геологическое строение изучают с помощью разведочных выработок (буровыхскважин, шурфов и т. д.). Выработки документируются. Одновременно из нихвыбирают пробы образцов пород для лабораторных исследований.
При инженерно-геологической съёмке изучаютгидрогеологические условия для выяснения обводнённости пород, глубины залеганияподземных вод, их режима и химического состава; выявляют геологические явленияи процессы (обвалы, осыпи, оползни, карсты и т. д.), которые могут вредноотразиться на устойчивости и нормальной эксплуатации зданий и сооружений,изучают опыт строительства на данной территории, определяют физико-механическиесвойства пород полевыми методами, а также в специальных полевых лабораториях.
В процессе инженерно-геологической съёмки производятпоиски месторождений естественных строительных материалов.
На основе полученных данных составляютинженерно-геологическую карту района строительства. Это даёт возможностьпроизвести инженерно-геологическое районирование территории и выделить участки,наиболее пригодные под строительство крупных объектов (промышленныепредприятия, жилые микрорайоны и т. д.).
Аэрокосмические методы.Дляускорения сроков съёмочных работ и повышения их качества используют аэрометоды,которые особенно эффективны в районах, труднодоступных для наземного изучения(заболоченные низменности, пустыни и т. д.). Широкое распространение всовременных условиях получили методы космической съёмки, для которыхразработана специальная аппаратура, методики дешифрирования снимков,позволяющие получать высокоточную и достоверную информацию.
2.Инженерно-геологические изыскания для строительства зданий и сооружений.
Инженерно-геологические изыскания являются начальнымэтапом строительства любого объекта и находятся в полной зависимости от видаобъекта (промышленное предприятие, жилой дом, автомобильная дорога и т. д.).Поэтому изыскания под каждый вид объекта имеют свою специфику, своиособенности, но все изыскания имеют нечто общее, некоторый стандарт.
Результаты инженерно-геологических исследований в видеотчёта поступают в строительную проектную организацию. Отчёты должны иметь дляинженера-проектировщика материалы по семи основным позициям результатов инженерно-геологическихизысканий:
— оценка пригодности площадки для строительстваданного объекта;
— геологический материал, позволяющий решать всевопросы по основаниям и фундаментам;
— оценка грунтового основания на восприимчивостьвозможных динамических воздействий от объекта;
— наличие геологических процессов и их влияние наустойчивость будущего объекта;
— полную характеристику по подземным водам;
— все сведения по грунтам, как для выбора несущегооснования, так и для производства земляных работ;
— по влиянию будущего объекта на природную среду.
Проектирование крупных объектов осуществляется постадиям: технико-экономическое обоснование (ТЭО), технический проект и рабочиечертежи. Название стадий инженерно-геологических изысканий соответствует стадияпроектных работ, за исключением стадии ТЭО, где геологические работы получилиназвание рекогносцировочных инженерно-геологических изысканий. Следуетотметить, что в практике строительства последовательность стадий проектированияне всегда соблюдается. Проектирование крупных объектов может быть проведено вдве стадии, проектирование жилого дома в одну стадию. В соответствии с этимистадиями проводятся инженерно-геологические изыскания.
На ранних стадиях проектированияинженерно-геологические изыскания охватывают обширные площади, применяются неочень точные, но сравнительно простые и экономичные технические средства. Помере перехода к более поздним стадиям площади изысканий сужаются и применяютсяболее сложные и точные методы геологических работ.
На выделенной под строительство площадке на каждомотдельном этапе инженерно-геологические изыскания выполняют в определённойпоследовательности:
— собирают общие сведения по территории излитературных публикаций и архивных материалов изыскательских организаций; сведенияо климате, рельефе, населении, речной сети и т. д.;
— производят осмотр строительной площадкиинженеры-проектировщики совместно с инженером-геологом; определяют степень еёзастройки, осматривают ранее построенные здания, дорожную сеть, рельеф,растительность и т. д.; в целом определяют пригодность участка под застройку ивырабатывают техническое задание на изыскания;
— выполняют инженерно-геологические изыскания; вполевых условиях изучают геологическое строение площадки, гидрогеологию,геологические процессы, при необходимости на грунтах ставят опытные работы;отобранные пробы грунтов и подземных вод изучают в лабораториях;
— по окончанию полевых и лабораторных работ вкамеральный период составляют инженерно-геологический отчёт, который защищают впроектной организации, после чего он становиться документом и используется дляпроектирования объекта.
3.Инженерно-геологические изыскания для строительствапромышленных сооружений.
Проектирование промышленных сооружений чаще всего выполняютв две стадии. С начала разрабатывают проектное задание, а на его основе впоследующем технический проект и рабочие чертежи. По сложным объектам могутпроизводиться дополнительные изыскания, необходимые для доработки и уточненияранее выполненных изысканий. Иногда по отдельным несложным объектамисследования могут выполняться одновременно для проектного задания и рабочихчертежей.
Каждому этапу проектирования предшествуют своиинженерно-геологические изыскания: проектному зданию – предварительные, рабочимчертежам – детальные.
Промышленное предприятие представляет собой сложныйкомплекс различных зданий и сооружений. Поэтому параллельно с изысканиями ипроектированием основного сооружения выполняют аналогичные работы по линиямсвязи, ЛЭП, магистральным трубопроводам, подъездным и внутризаводским путямавтомобильных, железных и канатных дорог, по сооружениям водоснабжения,канализации и т. д.
Предварительные изыскания.В техслучаях, когда это необходимо, вначале выполняют инженерно-геологические работына уровне технико-экономического доклада (ТЭД). Основная цель – выборстроительной площадки. Далее работы проводят по изучению выбранной площадки. Втех случаях, когда площадка задана, инженерно-геологические исследованияначинают непосредственно на этой площадке. На этом этапе осуществляется работас целью общей инженерно-геологической оценки выбранной площадки. В состависследований входит:
— инженерно-геологическая съёмка;
— проходка разведочных выработок и геофизическиеработы;
— полевые опыты работы по грунтам и подземным водам;
— лабораторные исследования и камеральные работы ссоставлением инженерно-геологического отчёта.
Во многих случаях площадки характеризуются сложными,специфическими условиями. Это требует проведения дополнительных работ, состав исодержание которых зависят от особенностей условий площадок. К таким условиямотносят районы сейсмические, болотистые, карстовые, оползневые, а так жеплощадки с вечномёрзлыми породами, лессовыми просадочными отложениями иучастки, сложенные насыпными и намывными грунтами.
Все материалы работ обобщают и представляют в видеинженерно-геологического отчёта с приложениями обзорной карты районастроительства масштаба 1:25000-1:100000 с указанием границ изучаемой площадки,инженерно-геологической карты и разрезов, колонок разведочных выработок, таблицпоказателей пород и подземных вод, графиков наблюдений, фотографий природныхусловий. Отчёт даёт общую инженерно-геологическую оценку площадки с учётомособенностей проектируемых зданий и сооружений.
Детальные изыскания.Этиизыскания чаще всего выполняют применительно к объединенной стадиипроектирования – технический проект и рабочие чертежи. Их целью являетсядетализация и уточнение инженерно-геологических данных, полученных на стадиипроектного задания (предварительных исследований) для каждого здания исооружения. Для проектирования второстепенных объектов бывает достаточноматериалов предварительных исследований. В целях уточнения иногда дополнительнопроходят 1-2 буровые скважины.
На этой стадии основным являются разведочные выработкии опытные работы. Разведочные выработки располагают в зависимости от размещенияфундаментов – по периметру или осям здания. Количество выработок зависит отряда факторов, в том числе от этажности здания и сложности геологическогостроения площадки. Ориентировочное расстояние между выработками дано в табл. 2.
Таблица 2.
Сооружения
Геологические условия
простые
средние
сложные
Одноэтажные
60
30
7-15
Многоэтажные
30
15
7
Глубина разведочных выработок зависит от особенностейи сложности геологического строения. При небольшой глубине залегания скальныхпород выработки должны быть на 0,5 – 1 м врезаны в эти породы. В случае еслистроительная площадка сложена более или менее однородной толщей достаточнопрочных пород ( глины, суглинки и т.д.), глубина выработок принимается равнойполуторной-двойной ширине фундаментов, но не менее 6-8 м. при более сложныхусловиях их глубина доводится до 20-25 м и более.
На участках распространения (водонасыщенных песков,илов и т.д.) скважины должны достигнуть их и на 2-3 м войти в породы, которыемогут служить надежным основанием. Ориентировочные глубины скважин приведены втабл. 3.
Таблица 3.
Ширина здания, м
Количество этажей
1
2
3
4
30
3
6
10
16
120
4
10
14
24
Полевые опытные инженерно-геологические работы.Производяттолько под наиболее ответственные сооружения. Их целью являются уточненияпрочностных и деформативных показателей грунтов в пределах контура здания.Опытные гидрогеологические работы выполняют для получения окончательных данныхдля расчета дренажных сооружений, определения притоков воды в котлованы и др.
По окончанию изысканий этого этапа составляется отчет,дающий исчерпывающие данные по грунтам оснований отдельных зданий и сооруженийи агрессивности грунтовых вод. В отчете приводятся также рекомендации попроведению мероприятий, обеспечивающих защиту фундамента, подземных сооруженийи перечень прочих инженерных мероприятий, обеспечивающий устойчивость зданий исооружений в период их строительства и эксплуатации.
4.Инженерно-геологические изыскания для градостроительных работ.
Проектирование городского и поселкового строительстваосуществляется стадийно. В настоящеевремя оно складывается из проектов: планировки и планы размещения первоочередногостроительства; детальной планировки и проекта застройки.
Соответственно этому инженерно-геологическиеисследования проводят так же по стадиям, применительно к каждому видупроектирования.
Исследования для проекта планировки и плана размещенияпервоочередного строительства.Инженерно-геологические исследования для проектапланировки городов (посёлков) должны дать оценку значительной территории сточки зрения возможности использования её для строительства. Геологическиеработы проводят в сочетании с другими исследованиями и проектными проработками;экономическими, климатическими, гидрогеологическими, экологическими,санитарно-гигиеническими и т. д.
По изучаемой территории должны быть получены сведенияо рельефе, гидрологии, климате, почвах, растительности, геологическом строении,гидрогеологии, природных геологических явлениях и инженерно-геологическихпроцессах (оползнях, карсте, просадках, сейсмике и т. д.), составе и свойствахгрунтов.
Инженерно-геологические изыскания проводят в трипериода: подготовительный, полевой и камеральный. Инженерно-геологический отчётслужит основанием для составления проекта планировки и плана размещенияпервоочередного городского и поселкового строительства.
Исследования для проекта детальной планировки.Проектдетальной планировки существующего города (посёлка) включает в себяархитектурно-планировочную и техническую организацию районов застройки первойочереди, устанавливает последовательность застройки, решает вопросыблаг