Что такое и зачем нужны инженерно-геологические изыскания в строительстве

Многие хоть что-то, да слышали о геологии. Но в преобладающем большинстве при произношении данного слова представляются нефтяные вышки или большие карьеры, а также золотопромывочные промбриборы.

• Что же такое геология для строительства или геологические изыскания?

– Инженерно геологические изыскания для строительства – это обязательные подготовительные мероприятия, которые проводятся перед началом возведения любого капитального объекта. Данные исследовательские работы позволяют дать подробный анализ состава грунтового основания, расположенного непосредственно в пятне застройки, с определением его гранулометрического состава, классификацию типов грунтов и мощности каждого слоя, физико-механических и просадочных характеристик, уровня залегания подземных вод. Выполнение инженерно-геологических изысканий на местности с составлением официального отчёта, осуществляются силами специализированных организаций, зарегистрированных и имеющих соответствующие сертификаты СРО, дающие право на осуществление данной деятельности.

• Необходимы ли изыскания для одноэтаэного строения?

– Да, безусловно. Под поверхностью земли в зоне влияния Вашего здания могут находиться грунты с низкой несущей способностью.

Задачи и цели инженерно-геологических изысканий

Определить характеристики грунтового основания.

• Каким образом устанавливается тип породы?

– Грунты отличаются по возрасту, плотности, условиям породообразования (только в Московском регионе за последние пару сотен тысяч лет было 3-4 оледенения) –  а от этого всего зависят их свойства. И не всегда породы (казалось бы) старшего возраста обладают лучшими свойствами, чем на поверхности. Для это и выполняются инженерно-геологические изыскания именно на выделенном под строительство (или другие виды разрешённого использования) земельном участке проводятся для достижения следующих целей и решения определённых задач:

• Анализ послойного описания каждой скважины, определение отметки устья, оценка рельефа местности.
• Определение слоя растительных органических, либо техногенных грунтов, подлежащих удалению с площадки строительства.
• Определение типа и мощности каждого слоя грунтового основания по скважинам.
• Определение реального уровня грунтовых вод.
• Прогнозирование уровня подъёма грунтовых вод, оценка потенциальной подтопляемости территории.
• Анализ химического состава и коррозионной активности грунтов.
• Определение физико-механических свойств грунтов.
• Оценка пригодности естественного основания для размещения рассматриваемого объекта капитального строительства.
• Помощь в проектировании фундаментов – для расчётной схемы каркаса используется упругая модель грунтов, которая собирается по результатам инженерно-геологических мероприятий.
• Определение необходимости использования природного грунта, либо обоснование требований замены основания, его укрепления по различным методикам.
• Оформление рабочей документации.
• Предоставление отчёта о проведении инженерно-геологических изысканий в органы государственной экспертизы и в Госархстройнадзор.
• Составление сметной документации, оценка рентабельности будущего проекта строительства, в случае его согласования и реализации.

Результаты, полученные в ходе выполнения инженерно-геологических рабочих процессов, являются промежуточными и используются смежными организациями, чаще всего, проектировщиками или подрядчиками, для принятия плановых или экстренных мер для обеспечения нужд строительного производства.

Физико-механические свойства горных пород и грунтов

• В чем различие между породой и грунтом?

– Песок – это грунт, а вот если в него добавить “клей” и скрепить все частицы, чтоб получился единый монолит – это уже будет порода: песчаник. Асфальт тоже в далеком приближении можно назвать породой. В нашей практике даже был случай, когда на месте хранения горюче-смазочных материалов происходила утечка в течение нескольких лет. Весь этот мазут просачивался через верхний слой песка и “ложился” на слой глины, да так все сцементировал, что пришлось использовать алмазные коронки для бурения этой толщи.

Все горные породы и любые типы грунтового основания, залегающего на исследуемой территории, отличаются своим гранулометрическим составом и следующими физико-механическими характеристиками:

• Количество и размеры фракций каждого образца, в процентном содержании, а тоже в мм.
• Плотность грунта в естественном состоянии, кг/м³.
• Объёмный вес частиц грунтового основания, кг/м³.
• Несущая способность, предел прочности на сжатие структуры – МПа, либо кгс/см2.
• Угол внутреннего трения природного марала – геометрические градусы.
• Модуль деформации материала, МПа.
• Коэффициент пористости рассматриваемого образца, безразмерная величина.
• Степень влагонасыщения, в процентах.
• Удельная влагоёмкость, то есть, безразмерная величина, определяющая, какое количество воды может поглотить в себя грунт при погружении в водную среду, по отношению к собственному весу или объёму.
• Коэффициент удельного сцепления частиц глинистых, песчаных, скальных, полускальных или пылеватых грунтов, кПа.
• Пластичность – качественный показатель способности частиц грунта деформироваться при механическом воздействии без разрушения структуры и молекулярных связей.
• Выветрелость – способность грунта сохранять структуру и форму при агрессивном воздействии окружающей среды в естественных условиях – под ультрафиолетовыми лучами, при сильных порывах ветра, во время дождей, при выпадении снега.

Благодаря проведению полевых испытаний, геологи составляют сводную таблицу физико-механических свойств грунтов, залегающих в толще основания под застройку. В совокупности с инженерно-геологическими разрезами, это позволяет создать точную модель упругого основания и присоединить её к расчётной схеме каркаса здания для успешного проведения статического расчёта и определения деформативности, несущей способности фундаментов.

Виды и состав инженерно-геологических изысканий

Инженерно-геологические изыскания на практике делятся на 3 различных группы по критерию объекта исследования и прикладного применения. Ниже подробно описаны все виды инженерно-геологических изысканий, которые назначаются при возведении объекта недвижимости, капитального строительства, либо при освоении земельного участка.

Геофизические (в составе геологических)

Самые распространённый тип инженерно-геологических изысканий, которые подразумевают получение следующих сведений:

• Определение мощности слоя каждого инженерно-геологического элемента во всех скважинах.
• Проверка наличия линз слабых грунтов.
• Оценка гранулометрического состава и диаметра фракций каждого забранного образца грунтового основания.
• Определение несущей способности образца посредством его сжатия на трёхосном приборе.
• Проверка морозостойкости, модуля деформации, водонасыщения, коэффициента фильтрации и других физико-механических характеристик грунтового основания.
• Определение пригодности грунта с реальными физико-механическими характеристиками для размещения предполагаемого объекта капитального строительства.
• Выдача рекомендаций по выбору типа фундамента, необходимости устройства свайного поля, частичной или полной замене грунтового основания на послойно уплотнённую песчано-гравийную смесь, либо выдача других указаний по укреплению природной структуры.

На основании полевых и камеральных работ данной категории, назначается тип фундамента, принимается решение об устройстве свайного поля, а также о полной или частичной замене грунтового основания для увеличения расчётного сопротивления упругого материала под подошвой каркаса здания.

Гидрологические

Данный тип изысканий, как правило, никогда не проводится как самостоятельное эмпирическое исследование грунтового основания и предполагает достижение следующих результатов:

• Определение текущего уровня грунтовых вод.
• Прогнозирование сезонного подъёма уровня грунтовых вод.
• Замер и расчёт коэффициента фильтрации водоносных пластов.
• Определение общего дебета воды в скважине.
• Исследования химического состава грунтовых вод.
• Определение степени агрессивности к различным строительным материалам, используемым при возведении объекта.
• Оценка потенциальной подтопляемости территории в паводковый период.
• Рекомендации по использованию обмазочной, оклеечной или проникающей гидроизоляции.
• Рекомендации по устройству дополнительных дренажей, иглофильтров для эффективного водопонижения.

По результатам гидрологического анализа определяется необходимость использования проникающей, обмазочной или оклеечной изоляции, а также обеспечение строительного водопонижения, устройства кольцевого дренажа.

Экологические (как отдельные или в составе геологических)

Инженерно-экологические мероприятия назначаются всегда при строительстве жилых зданий, детских учреждений и других объектов недвижимости, к которым предъявляются повышенные санитарно-гигиенические требования. Благодаря экологическим изысканиям, заказчик или проектировщик получает следующую важную информацию:

• Проверка наличия палочек болезнетворных бактерий в органических слоях грунтового основания.
• Определение радиационного фона в песчаных, обломочных и других твёрдых сыпучих грунтах.
• Химический анализ грунтовых вод, оценка эпидемиологической ситуации на рассматриваемой территории.
• Рекомендации по необходимости применения специальной гидроизоляции со свинцовыми вставками, обработке грунтового основания специальными антибактериальными составами.

Инженерно-экологические изыскания также являются обязательной формальностью при сдаче исходно-разрешительной документации в органы государственной экспертизы, что изначально исключает риск негативного влияния рационного фона на человека и способствует общему оздоровлению нации.

Этапы и порядок проведения работ

При заказе инженерно-геологических изысканий представители специализированной организации выполняют следующие виды работ в строгом соответствии с определённой технологической картой:

1. Подготовительные работы:

• Анализ задания на проведение инженерно-геологических изысканий.
• Изучение топосъёмки, переданной от геодезиста.
• Анализ местности, на которой планируется проведение полевых работ.
• Составление плана работ.
• Оформление сметы, согласование цены с заказчиком, подписание договора.
• Обследование объекта при выезде на место.
• Подготовка основного и вспомогательного оборудования к работе.

2. Полевые работы:

• Разметка мест для бурения скважин на месте.
• Последовательное бурение всех скважин, в соответствии с предварительно разработанным планом.
• Замер мощности каждого слоя по результатам извлечения частиц грунта из скважины.
• Определение уровня грунтовых вод, согласно границе водонасыщения извлечённых образцов.
• Забор опытных образцов для проведения детального анализа в условиях лаборатории с сертифицированным оборудованием.
• Испытание грунтового основания в лабораторных условиях – сжатие на трёхосном приборе, проверка деформативных свойств, определение гранулометрического состава при помощи комбинации вибросит.

3. Камеральные работы:

• Анализ результатов испытаний грунтов в лаборатории.
• Составление сводных таблиц физико-механических свойств.
• Анализ прогнозируемого уровня подъёма грунтовых вод.
• Оценка степени агрессивности грунтового основания, подземных вод к бетонам, арматуре и другим строительным материалам.
• Разработка чертежей – графического изображения скважин, построение инженерно-геологических разрезов.
• Оформление официального отчёта, в строгом соответствии с требованиями нормативных документов, с указанием выводов и рекомендаций.

По результатам изысканий эксперты составляют официальный отчёт, который подразумевает обязательное выполнение всех требований нормативных документов, а также предоставление смежной проектной организации достоверных сведений о реальных характеристиках грунтового основания и оценки потенциальной подтопляемости территории.

Разрешение на проведение изысканий

Для выполнения инженерно-геологических изысканий специализированной проектной организации требуются следующие виды разрешительной документации, во избежание наступления негативных правовых последствий:

• Техническое задание от владельца земельного участка, предназначенного для возведения частного жилого дома для индивидуально использования и не требующего передачи рабочего проекта в органы государственной экспертизы.
• Задание на проведение инженерно-геологических изысканий, оформленное силами проектной организации с согласованием девелопера, застройщика или другого временного правообладателя земельного участка, предназначенного под размещение объекта капитального строительства.
• Органы госархстройнадзора, при условии, что объект, предполагаемый к возведению, относится к самому высокому классу ответственности.
• Департамент природопользования, при условии, что место проведения работ рассматриваемой категории относится к охраняемым природным зонам, либо в пластах проходит водоносный горизонт, обеспечивающих водоснабжение жилых объектов.
• Ведомственные организации, являющиеся балансодержателями земельного участка, при условии, что размещение объекта предполагается именно на рассматриваемой территории.

Разрешение для дачного участка оформляется на простом бланке и имеет свободную форму. В остальных случаях, геологической организации требуется ряд согласований, каждое из которых подтверждается синей печатью соответствующей организации.

Нормативные, регламентирующие документы

Инженерно-геологические изыскания, чаще всего, являются регламентной процедурой, отчёты предоставляются в специализированные экспертные и регулирующие государственные органы. Таким образом, мероприятия рассматриваемой категории проводятся в строгом соответствии со следующими нормативными документами:

• СП 47.13330.2016. «Инженерные изыскания для строительства».
• ГОСТ 12071-2000 «Инженерно-геологические изыскания».
• СП 446.1325800.2019 «Инженерно-геологические изыскания для строительства».
• ГОСТР 58889— 2020 «Инженерные изыскания».

В отчёте каждая официально зарегистрированная на территории РФ изыскательская компания, которая располагает соответствующим сертификатом СРО, указывает все приведённые выше ссылки на требуемую нормативную документацию, так как именно на предмет соответствия им, эксперт проверяет комплектность и содержание результата работы.

Срок действия результатов инженерно геологических изысканий для проектирования и строительства

Отчёт о проведении инженерно-геологических изысканий имеет ограниченный срок действия, который устанавливается требованиями регулирующих законов и нормативных документов, составляет следующий период:

• 36 месяцев, со дня выпуска отчёта до начала проектирования, в общем случае.
• 24 месяца, при возведении объекта в условиях плотной жилой застройки городской агломерации.
• 12 месяцев и менее, если полностью меняется проект или вид разрешённого использования земельного участка, проводится рекультивация территории.

В некоторых случаях, данные периоды могут назначаться индивидуально, если техногенные факторы оказали влияние на территорию застройки жилого массива, либо другого объекта капитального строительства.

Результаты инженерно-геологических изысканий

По результатам всех официально проводимых инженерно-геологических мероприятий составляется отчёт, который содержит в себе следующую обязательную информацию, позволяющую сделать выводы о пригодности грунтового основания для размещения объекта капитального строительства:

1. Текстовые материалы:

• Обложка, введение, ссылки на СП, ГОСТ и другие типы нормативной документации, используемой при оформлении отчёта.
• Подробная информация о заказчике и исполнителе работ.
• Краткая характеристика будущего объекта капитального строительства.
• Описание территории, на которой предполагается размещение объекта.
• Анализ каждого слоя грунтового основания.
• Описание каждой скважины с указанием мощности слоя, абсолютной отметки его подошвы.
• Описание используемого при испытаниях лабораторного оборудования.
• Физико-механические характеристики грунтов, залегающих под пятном застройки.
• Сводная таблица описанных ранее характеристик.
• Информация о текущем уровне грунтовых вод с прогнозом их вероятного сезонного подъёма.
• Оценка потенциальной подтопляемости территории.
• Выводы и рекомендации эксперта, оценка пригодности исследуемого основания под размещение планируемого объекта капитального строительства, советы по устройству фундамента, замене основания, инъецирования структуры цементным раствором.
• Число, подписи ответственных лиц, синяя печать изыскательской организации.
• Копии сертификатов СРО, аттестатов сотрудников, результатов поверки лабораторного оборудования и других правоустанавливающих документов.

2. Графические материалы:

• Топографическая съёмка планируемой территории с нанесёнными на ней границами участка.
• План расположения скважин с обозначением пятна застройки, маркировкой инженерно-геологических разрезов.
• Деталировка каждой скважины с изображением отметки устья, подошвы всех слоёв, уровня грунтовых вод, который представлен в виде реальной, чёрной, и пунктирной, то есть, предполагаемой отметки в паводковый период.
• Инженерно-геологические разрезы, построенные между соседними скважинами с применением законов интерполяции.
• Графики и наглядные кривые деформации грунтов под воздействием сжимающих усилий во время проведения их испытаний на трёхосном приборе в лабораторных условиях.

Каждый отчёт является официальным документом, который предполагает наступление ответственности для его авторов и руководства компании. Таким образом, документ проверяется сразу несколькими техническими специалистами на предмет отсутствия ошибок, достоверности приведённых в документе сведений, а также соответствия нормативных требованиям.