Инженерно-геологические изыскания

14.1. Этапы планирования и проектирования
дорожного строительства и этапы
инженерно-геологических изысканий

Схема развития и размещения отраслей хозяйства включает раздел о развитии транспортных коммуникаций, развитии и реконструкции сети железных и автомобильных дорог. Однако степень детальности проработок схемы не позволяет обосновать в технико-экономическом отношении конкретную трассу дороги. Для выбора варианта трассы дороги, выполняемого в рамках схемы развития и реконструкции дорожной сети, проводят инженерно-геологические изыскания. Проектирование дороги на выбранном варианте трассы проводят в одну (рабочий проект) или две (проект и рабочая документация) стадии. В одну стадию проектирование дороги проводят в том случае, если строительство осуществляют по типовым и повторно используемым проектам.

14.2. Инженерно-геологические изыскания
при планировании дорожного строительства

Цель планирования дорожного строительства при реализации схемы развития и реконструкции дорожной сети заключается в выборе на основании вариантных проработок технико-экономического характера варианта трассы дороги и в размещении на нем мостовых переходов, тоннелей, площадок станционных узлов, базовых карьеров строительных материалов и других узловых дорожных комплексов. Инженерно-геологические изыскания при этом проводятся преимущественно в камеральных условиях. По содержанию они отвечают этапам I и IIа. В процессе изысканий собирают, систематизируют и обрабатывают фондовые и архивные материалы — геологические и инженерно-геологические карты (масштабы государственного картирования), аэрокосмофотоматериалы, материалы инженерно-геологических изысканий прошлых лет для обоснования проектов различных сооружений, особенно линейных. Собирают сведения о почвах, геологическом и геоморфологическом строении, рельефе; гидрогеологических условиях; экзогенных геологических процессах; дорожных строительных материалах. В ходе обработки материалов большое внимание уделяется дешифрированию аэрофотоматериалов и составлению специальной (для дорожного строительства) карты инженерно-геологических условий масштаба 1 : 50 000 — 1 : 25 000. Во многих случаях изыскания, заключающиеся в работе с накопленной информацией, оказываются достаточными для решения инженерной задачи. Итогом этих работ является карта инженерно-геологических условий специального назначения с разрезами по трассе и с пояснительной запиской.

При планировании дорожного строительства в неосвоенных районах и районах со сложными природными условиями анализ накопленной инженерно-геологической информации не позволяет дать ответ на все вопросы инженерной задачи. Решение некоторых вопросов требует дополнительной информации. Для ее получения проводят инженерно-геологическую рекогносцировку.

Рекогносцировку выполняют в пределах: 1) барьерных для дороги участков (лавино-, селе-, оползнеопасные склоны, осыпи, участки развития современного соляного и гипсового карста, глубокие болота, подземные льды и др.); 2) узловых комплексов; 3) ключевых участков, намеченных по карте инженерно-геологических условий. В состав рекогносцировки входят маршрутное обследование участков, геофизические и горно-буровые работы. Результаты инженерно-геологической рекогносцировки представляют в виде схематических инженерно-геологических карт участков крупного масштаба, геологических разрезов, данных геофизических работ.

14.3. Инженерно-геологические изыскания
для обоснования проекта

Изыскания для проекта начинают после получения технического задания, к которому должны прилагаться: план трассы масштаба 1 : 5000 — 1 : 10 000, с изогипсами, шириной 0,5–1 км. На плане показаны узловые комплексы со всеми инженерными сооружениями (станции, мосты, трубы, выемки, насыпи и т. д.); продольный профиль трассы дороги с проектными линиями и красными отметками; планы участков долин, намеченных для переходов трассы через реки, овраги.

На выбранной трассе выполняют инженерно-геологическую съемку масштаба 1 : 5000 — 1 : 10 000 полосы шириной 0,2–0,3 км в обе стороны от оси. Если трасса проходит в очень сложных условиях, то на отдельных участках масштаб съемки может быть укрупнен до 1 : 2000. В районе интенсивного развития экзогенных геологических процессов допускается расширение полосы съемки с охватом области с неустойчивой структурой или проведение съемки масштаба 1 : 5000 — 1 : 25 000 на территории, шириной отвечающей сечению всей долины.

При одностадийном проектировании съемка сопровождается проведением детальной инженерно-геологической разведки. Выработки располагают на местах размещения (в пределах предполагаемой сферы взаимодействия) каждого отдельно проектируемого дорожного сооружения (этап III). Глубина выработок определяется глубиной сферы взаимодействия. На участках выемок скважины должны быть заглублены ниже проектной отметки выемки до нижней границы активной зоны. Наряду с горно-буровыми работами в ходе детальной разведки проводят опытные инженерно-геологические работы с целью получения показателей деформационных и прочностных свойств грунтов основания проектируемых сооружений. В состав опытных работ входят: статические нагрузки на штампы, сдвиги целиков, обрушения, выпирания, раздавливания призм, вращательный и круговой срез и др. Перечисленные работы проводят на участках высоких (> 12 м) насыпей (нагрузки на штампы, прессиометрия); на участках дорожных выемок (полевое определение прочностных свойств грунтов, в особенности в скважинах); в пределах областей с неустойчивой структурой, на которых ведут наблюдения за ЭГП.

В состав изысканий включают электропрофилирование трассы или сейсморазведку. В процессе опробования выработок разрез должен быть расчленен на МГТ-2 (а при одностадийном проектировании — на МГТ-3). Доверительную вероятность оценок средних значений при расчетах оснований по деформациям принимают равной 0,85, а для мостов и труб — 0,90 (0,98 при расчетах по несущей способности).

Гидрогеологические исследования, проводимые по трассе, должны осветить гидрогеологические условия и выявить связь с подземными водами экзогенных геологических процессов. Для этого в процессе съемки полосы трассы и разведки проводят гидрогеологические наблюдения и гидрогеологическое опробование. На участках узловых комплексов ведут опытно-фильтрационные работы с целью проектирования технического и питьевого водоснабжения.

В ходе изысканий осуществляют разведку дорожных строительных материалов (песок, гравий, щебень, доменный и котельный шлаки, отходы горно-обогатительных предприятий). Оценка запасов должна быть проведена по категории В, а запасов крупных месторождений, которые будут обслуживать дорогу после строительства (базовые карьеры), — по категории А.

Проектировщику представляют карту инженерно-геологических условий трассы масштаба 1 : 5000 — 1 : 10 000, разрез по трассе, попикетное (через 100 м) описание инженерно-геологических условий, поперечники по косогорам и барьерным сечениям трассы масштаба 1 : 200 — 1 : 500, материалы опробования и полевых опытных работ, геофизических работ, гидрогеологических исследований и разведки месторождений стройматериалов. При двухстадийном проектировании на основании карты инженерно-геологических условий и других материалов изысканий на трассе выделяют участки типового и индивидуального проектирования.

14.4. Инженерно-геологические изыскания
для рабочей документации

Инженерная задача на стадии рабочей документации заключается в составлении проектов дорожных сооружений (в том числе защитных) на участках индивидуального проектирования и участках перетрассирования, проведения окончательных расчетов оснований, в составлении проекта производства строительных работ. Появление участков перетрассирования связано с тем, что при рассмотрении проекта дороги утверждающей инстанцией в него могут быть внесены коррективы, требующие перетрассирования отдельных участков. На таких участках в ходе изысканий для РД (этап III) проводят горно-буровые работы с опробованием и попикетное описание. В результате работ составляют инженерно-геологические разрезы участков перетрассирования трассы и поперечники. На участках индивидуального проектирования ведут детальную разведку в пределах предполагаемой сферы взаимодействия отдельных сооружений. Работы (горно-буровые, опытные инженерно-геологические, опробование) располагают в соответствии с конструктивными принципами по расчетным сечениям сферы взаимодействия, осям или контурам сооружений. Для областей с неустойчивой структурой на основании горно-буровых работ, опробования, специальных работ, дополненных элементами режимных наблюдений ЭГП, получают данные для расчета ЭГП (прогноза), используемые при обосновании проектов защитных мероприятий. Инженерно-геологическая информация, получаемая при изысканиях для обоснования РД, представляется по сооружениям. Она должна содержать инженерно-геологические разрезы предполагаемой сферы взаимодействия (с выделенными инженерно-геологическими элементами), оценками показателей, используемых в расчетах. Разрезы сопровождаются инженерно-геологическими за­ключениями.

Инженерно-геологические изыскания при реконструкции существующих дорог или проектировании второго пути по содержанию напоминают инженерно-геологическую рекогносцировку. При обследовании дороги отмечаются деформации земляного полотна, состояние покрытия, состояние дорожных сооружений. Изучаются места проявления инженерно-геологических процессов (пучения, наледей), проводятся опросы сотрудников службы эксплуатации. При необходимости осуществляются горно-буровые работы и опробование.

14.5. Инженерно-геологические изыскания
для переходов через реки

Инженерно-геологические изыскания для проектирования переходов через реки выполняют: в одну стадию (рабочий проект) для малых мостов и труб, строительство которых ведут по типовым и повторно используемым проектам; в две стадии (проект и рабочая документация) — для средних и больших мостов. Инженерно-геологические изыскания для проекта (рабочего проекта) включают инженерно-геологическую съемку участка перехода масштаба 1 : 5000 — 1 : 25 000. Ширина полосы съемки — 0,2–0,5 км в обе стороны от оси трассы, длина — все сечение речной долины с участками подхода к мосту. Цель геофизических работ, проводимых методами ВЭЗ и электропрофилирования, — выявить погребенный рельеф коренных пород, установить наличие ЭГП (карста, суффозии, оползневого). Помимо геофизических исследований в изыскания включают динамическое и статическое зондирование, пенетрационный каротаж, вращательный срез, искиметрию скважин. С их помощью устанавливают геологическое строение трассы перехода с детальностью до МГТ-2 (не в пределах русла реки) и определяют показатели свойств грунтов, в том числе для установления их несущей способности. Горные и буровые работы располагают по трассе перехода. При одностадийном проектировании выработки располагают на местах размещения сооружений — опор моста, береговых устоев. Глубину скважин задают с таким расчетом, чтобы был вскрыт разрез грунтов сферы взаимодействия. В пойменной части долины скважины размещают на участках озер и стариц, чтобы вскрыть слабые по прочности и сильно сжимаемые старичные и озерные отложения.

На стадии РД изыскания чаще всего сводятся к детальной разведке (этап III), но иногда по трассе перехода проводят инженерно-геологическую съемку масштаба 1 : 2000 — 1 : 5000. Ширина полосы съемки — 0,2 км в обе стороны от оси трассы. Детальную разведку ведут в местах расположения сооружений и их элементов (опор моста, береговых устоев, эстакад, насыпей, регуляционных сооружений). На месте каждой опоры (моста, эстакады) закладывают не менее одной скважины на глубину активной зоны; на участках насыпей высотой более 8 м скважины проходят по оси насыпи через 0,1–0,2 км. На участках насыпей высотой более 12 м и участках распространения слабых грунтов выработки закладывают на поперечниках длиной 0,2–0,3 км. Для определения показателей сжимаемости грунтов на местах строительства опор мостов проводят опытные нагрузки на штампы в скважинах, опытные нагрузки на сваи (при проектировании опор на сваях).

На стадии РД для крупных и уникальных мостов иногда прибегают к строительству опытных опор. В ходе строительства ведут инженерно-геологические наблюдения с целью изучения процесса уплотнения основания (величина, режим); выявления условий производства строительных работ (водопонижения, технологии проходки выработки и др.). Опытно-строительные работы ведут по особой программе.