Производственный и научно-исследовательский
институт по инженерным изысканиям
в строительстве (ПНИИИС)
Госстроя СССР

Рекомендации
по инженерно-геологическим изысканиям
для подземного гражданского
и промышленного строительства

Москва Стройиздат 1987

Рекомендованы к изданию решением инженерно-геологической секции и секции инженерной защиты территорий и вычислительных методов в изысканиях Научно-технического совета ПНИИИС Госстроя СССР.

Приведены требования к составу, содержанию и объему инженерно-геологических изысканий, выполняемых для обоснования подземного строительства при разработке схемы комплексного использования подземного пространства городов, а также для обоснования проектирования и строительства отдельных локальных и линейных сооружений, транспортных тоннелей, подземных переходов, метрополитенов на разных стадиях проектирования.

Предисловие

Рост городов в условиях все возрастающего недостатка свободных земель и поиск путей улучшения окружающей среды вызывает необходимость освоения подземного пространства для гражданского и промышленного строительства. Под землей размещаются и планируется дальнейшее устройство инженерно-транспортных сетей и сооружений, предприятий торговли, общественного питания, бытового обслуживания, связи, зрелищных и спортивных сооружений, объектов промышленного назначения энергетики и др.

Для крупнейших и крупных городов страны (с численностью жителей соответственно более 500 тыс. и 200-500 тыс.), где дефицит городских земель особенно ощутим, разрабатываются схемы комплексного использования подземного пространства, предусматривающие размещение различного вида подземных сооружений в плане и по глубине. В схемах комплексного использования подземного пространства принято ярусное расположение подземных объектов: первый ярус охватывает зону глубин до 4-5 м, второй - от 4-5 до 20 м, третий - более 20 м (ГОСТ 20522-75. Грунты. Метод статистической обработки результатов определений характеристик).

Количество ярусов, глубины их заложения, характер использования могут меняться, определяясь различными причинами. В большинстве городов первый и второй ярусы издавна активно используются для размещения инженерных сетей - водоснабжения, канализации, газоснабжения, тепловых, кабельных сетей и инженерного оборудования: насосных станций, станций перекачки сточных вод, понизительных подстанций и др. В крупных городах к этому перечню добавляются подземные гаражи, склады, пешеходные переходы и др. В городах с населением более 1 млн. чел. сооружаются метрополитены на разных вертикальных уровнях до 50 м и более, но чаще глубина расположения подземных объектов достигает 10-20 м.

Размещение подземных объектов по глубине и в плане, этажность, размеры, конструкция, технология строительных работ во многом определяются инженерно-геологическими условиями. От правильной оценки этих условий изыскателями зависит устойчивость, долговечность подземного сооружения и безопасность производства строительных работ.

При подземном строительстве возрастает значение тех факторов, которые отсутствовали или не играли большой роли при наземном строительстве. К ним относятся: изменение напряженного состояния массива грунтов; возрастание температуры грунтов, обводненности с глубиной; изменение гидродинамических, гидрохимических условий, состояния и свойств грунтов; возникновение комплекса новых геологических процессов и явлений. Своевременно выявить эти факторы и оценить их влияние на производство строительных работ и сооружений является задачей изыскателей.

Уровень изыскательских работ определяется требованиями нормативно-методических документов: Инструкция по инженерным изысканиям для городского и поселкового строительства. СН 211-62; Инструкция по инженерным изысканиям для линейного строительства. СН 234-62; Инструкция по инженерным изысканиям для промышленного строительства. СН 225-79; Инструкция по инженерно-геологическим изысканиям для проектирования и строительства метрополитенов и горных железнодорожных тоннелей. ВСН 190-78, - составленных с учетом технической оснащенности изыскательских организаций и способов производства строительных работ, которые постоянно совершенствуются. Однако, перечисленные нормативные документы распространяются не на все виды подземного строительства. Отсутствуют нормативные документы, устанавливающие нормы изысканий для обоснования схем комплексного использования подземного пространства и для подземных объектов локального характера.

Все это обусловило необходимость разработки настоящих Рекомендаций, в которых излагаются требования к составу, содержанию и объемам инженерно-геологических изысканий для подземного строительства на разных стадиях градостроительного проектирования, в том числе для локальных и линейных сооружений, открытого и закрытого способов производства строительных работ с учетом специфики подземной геологической среды.

Глубина изысканий ограничивается 100 м, что отвечает максимальной глубине заложения метрополитена - типичного для городов подземного сооружения.

Рекомендации составлены на основе обобщения опыта инженерно-геологических изысканий для подземных сооружений, выполненных различными изыскательскими организациями Москвы, Харькова, Киева, Донецка, а также использования названных действующих нормативных документов и собственных разработок авторов.

Рекомендации разработаны ПНИИИС Госстроя СССР (канд. геол.-минер. наук А. И. Снобкова, д-р геол.-минер. наук Ф. В. Котлов) при участии Метрогипротранса Минтрансстроя СССР (канд. геол.-минер. наук Г. Н. Сазонов, канд. техн. наук В. А. Квашнин).

1. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОДЗЕМНОГО ГРАЖДАНСКОГО И ПРОМЫШЛЕННОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

1.1. Инженерно-геологические условия подземной среды во многом формируются факторами, несвойственными условиям наземного строительства, и с глубиной характеризуются следующими особенностями [6]:

возрастают напряженное состояние, температура грунтов, обводненность и водопритоки (до определенных глубин);

изменяются гидродинамические, гидрохимические условия, состояние, физико-механические свойства грунтов;

возрастает влияние структурно-тектонических условий и геодинамического состояния территории в формировании подземных геологических процессов и явлений.

1.2. Напряженное состояние грунтов формируется под влиянием сил гравитации, тектонических движений, гидродинамических, температурных, кристаллохимических факторов. В пределах осадочного чехла платформ до вскрытия массива грунтов подземными выработками давление в нем подчиняется гидростатическому закону, т.е. зависит от глубины выработки и от плотности вышележащих грунтов. На небольших глубинах от поверхности земли - 10-20 м вертикальные напряжения составляют десятые доли МПа, на глубинах 100-200 м - 2-3 МПа и т.д.

В грунтах кристаллического фундамента платформ, складчатых комплексов горно-складчатых областей под влиянием тектонических сил возникают напряжения гораздо большие, чем создаваемые силами гравитации (даже на глубинах 6-15 м). Горизонтальные напряжения в скальных грунтах могут в 2-10 раз превышать вертикальные напряжения. Как правило, очаги концентрации напряжений приурочены к тектоническим зонам. При изысканиях необходимо учитывать естественное напряженное состояние массива грунтов, существование повышенных горизонтальных напряжений и их направление. Это позволит ориентировать подземную выработку в пространстве таким образом, чтобы ослабить влияние повышенных горизонтальных напряжений, рекомендовать способы проходки, сводящие к минимуму деформации грунтов.

1.3. Температура грунтов в массиве и ее изменение зависят от структурно-тектонических условий, состава, состояния, теплопроводности грунтов, плотности теплового потока, близости к интрузиям и пр. Геотермический градиент (прирост температуры грунтов от уровня постоянных годовых температур на каждые 100 м углубления в недра земли) колеблется от 0,1-1 до 20 °С и составляет: в платформенных областях 1-3,5°, в горно-складчатых 1-6°, в пределах кристаллических щитов 0,6-1 °С. Температура грунтов и подземных вод учитывается при проектировании искусственного замораживания грунтов, систем вентиляции горных выработок и сооружений.

1.4. Глубина залегания и распространения подземных вод, обводненность грунтов обусловливаются геологической структурой, тектоникой территории, глубиной распространения тектонических нарушений, составом и состоянием грунтов, режимом питания, транзита и разгрузки подземных вод. Является закономерным уменьшение обводненности грунтов на больших глубинах (2000 м и более). Интервалы глубин снижения водопритоков в зависимости от названных факторов значительно варьируют. В горнодобывающих районах страны (Донбасс, Челябинский бассейн и др.) отмечено, что максимальные водопритоки в горные выработки наблюдаются до глубины 150-200 м (50-80 м³/ч). Так как гражданские и промышленные подземные объекты в городах строятся в основном на глубинах до 100 м, они чаще попадают в зону наибольшей обводненности, что следует иметь в виду при изысканиях, проектировании и строительстве. К оценке обводненности следует подходить дифференцированно, с учетом особенностей гидрогеологического разреза.

При изысканиях необходимо уделять внимание напорным водам. За счет напорного водоносного горизонта, расположенного ниже проектной отметки заложения подземного сооружения, возможно подпитывание снизу вышележащих водоносных пластов, которые будут вскрываться выработками. Кроме того, вскрытие напорных вод вызовет внезапное обводнение подземных выработок с неблагоприятными последствиями.

Обводненность грунтов возрастает в районах с большим количеством атмосферных осадков, с пересеченным рельефом (на пониженных участках), в зонах тектонических нарушений и повышенной трещиноватости.

1.5. Изменение состояния и физико-механических свойств грунтов с глубиной происходит у всех литолого-петрографических типов. В пределах глубин, на которых ведется строительство подземных объектов в городах, эти изменения наиболее заметны у дисперсных грунтов. У них уменьшается пористость, увеличивается плотность скелета, прочностные и деформационные свойства.

В глинистых, крупнообломочных и скальных (сланцы) грунтах под воздействием постоянных напряжений развиваются деформации ползучести. Ползучесть в глинистых грунтах проявляется обычно в течение строительного периода и выражается в виде выдавливания. В крупнообломочных грунтах и сланцах ползучесть развивается медленно - в течение ряда лет. Ее неблагоприятные последствия могут сказаться в незакрепленных выработках в период их эксплуатации.

1.6. При вскрытии массива грунтов подземной выработкой происходит разгрузка напряжений. Вокруг выработки в кровле и подошве образуется зона пониженных напряжений, где происходит упругое расширение грунтов, сопровождающееся их разрывом, расслоением, растрескиванием. Грунты разуплотняются, снижается их устойчивость. По поверхностям и в зонах ослабления происходит смещение блоков, глыб, кусков грунта в виде вывалов, обрушений, отжима, стреляний, осыпания, расслоения, выдавливания. Возрастает горное давление. Следствием его является пучение глин, глинистых сланцев, возрастание нагрузки на крепь и обделку сооружений. Нарушение гидрогеологических условий сопровождается развитием таких процессов, как прорывы подземных вод, плывунов, оплывание, растворение, антропогенное карстообразование, механическая суффозия. В газоносных зонах происходят прорывы газов, дегазация грунтов.

Развитие геологических процессов в подземных выработках сопровождается сдвижением грунтов кровли, образованием мульд оседания, трещин на поверхности, провальных воронок, деформацией зданий и сооружений.

1.7. Возникновение некоторых антропогенных геологических процессов и явлений обусловлено применением специальных способов ведения строительных работ.

Проходка под сжатым воздухом, осуществляемая в плывунных и водонасыщенных грунтах с большими гидростатическими напорами, сопровождается в определенных инженерно-геологических условиях утечками и прорывами воздуха через воздухопроницаемые грунты. Под их влиянием происходит выпучивание асфальта, увеличение притоков воды в соседние подземные выработки, подъем уровня грунтовых вод, затопление подвалов зданий, выбросы в атмосферу сжатого воздуха, воды, дисперсных грунтов.

Замораживание глинистых грунтов сопровождается их пучением (до 30-40 см), что приводит к поднятию поверхности земли, фундаментов зданий и сооружений, их деформациям. При оттаивании грунтов развиваются просадки, вызывающие дополнительные деформации поверхности и сооружений.

Искусственное водопонижение вызывает гидростатическое сжатие песчаных грунтов, дегидратационное уплотнение глинистых водоупоров при снятии напоров артезианских вод, сопровождаемые оседанием земной поверхности.

1.8. В период эксплуатации подземного сооружения могут развиваться подъем уровня подземных вод, подтопление, загрязнение водоносных горизонтов, а также завершается процесс сдвижения и оседания земной поверхности над сооружением, возведенным закрытым способом.

Подземные сооружения, перегораживая путь потоку подземных вод, вызывают уменьшение скорости и изменение направления движения потока, что приводит к подъему уровня подземных вод. Утечки хозяйственно-бытовых и промышленных вод из наземных и подземных объектов являются дополнительным источником подъема уровня. Подъем уровня подземных вод сопровождается набуханием глинистых, проседанием лессовых грунтов, снижением прочностных и деформационных свойств различных литологических разностей грунтов. В случае залегания этих грунтов под фундаментами зданий и сооружений могут произойти деформации последних.

Утечки сточных вод из подземных объектов различного назначения могут привести к загрязнению подземных вод - бактериальному, химическому, тепловому. В результате ухудшаются их питьевые качества, приобретаются агрессивные свойства по отношению к бетону, металлу, карстующимся грунтам.

При взаимодействии массива грунтов и подземного сооружения вокруг него изменяется влажностный, температурный и газовый режим в грунтах, что может привести к окислению некоторых минералов (сульфидов и сульфатов железа, магния, натрия), растворению карбонатов и т.д. В результате грунты могут приобрести коррозионные свойства по отношению к материалу обделки сооружения.

Сдвижение грунтов над подземными сооружениями и оседание поверхности вызываются продолжающимся со строительного периода уплотнением грунтов кровли, а также уплотнением грунтов основания сооружений под их весом. Над трассами метрополитена оседание поверхности дополнительно вызывают динамические воздействия от движения поездов.

1.9. В развитии подземных геологических процессов и явлений прослеживаются определенные закономерности, обусловленные зонально-климатическими и регионально-геологическими условиями.

Зонально-климатические условия, характеризуемые температурой воздуха, ее колебаниями, атмосферными осадками, обусловливают интенсивность процессов выветривания, которые ведут к снижению прочностных и деформационных свойств грунтов. Выветривание развивается преимущественно в котлованах, траншеях, длительное время остающихся открытыми. Из подземных выработок, пройденных закрытым способом, процессы выветривания имеют место главным образом в незакрепленных, причем интенсивность их более низкая, чем в открытых выработках.

При всем разнообразии факторов, влияющих на развитие процессов выветривания: климат, петрографические, структурные, текстурные особенности грунтов, трещиноватость, экспозиция склона, степень обнаженности и т.д. - устанавливается определенная связь геологических процессов в открытых котлованах с климатом.

В зоне тропического климата, где высокая температура воздуха, большая влажность и обилие атмосферных осадков обусловливают довольно быстрое выветривание грунтов, происходит смещение последних в откосах котлованов в виде оплывин, оползней, осыпания. Эти же процессы, но в меньшей степени, свойственны и зоне умеренного климата. В семиаридных районах с резкими колебаниями температуры в бортах котлованов развиваются преимущественно осыпание, вывалы грунтов.

В районах с арктическим климатом, с которым связана многолетняя мерзлота, строительство подземных сооружений открытым и закрытым способами, а также эксплуатация их будут сопровождаться оттаиванием или промерзанием грунтов в зависимости от расположения объекта в зоне сплошной, прерывистой или островной мерзлоты, времени производства работ, теплового режима эксплуатации сооружения. Изменение термического режима грунтов сопровождается развитием процессов солифлюкции, проседания оттаявших грунтов, морозного пучения, образования наледей, прорывом подземных вод и т.д.

1.10. Влияние регионально-геологических условий, выраженных структурно-тектоническими особенностями, литолого-петрографическим составом, структурой и текстурой грунтов, сказывается следующим образом.

В платформенных областях, где пласты залегают горизонтально или со слабым уклоном, скальные грунты разбиты трещинами на крупные блоки. Разрывные нарушения редки, слабо выражены зоны дробления. При подземном строительстве происходят вывалы грунтов по трещинам, осыпание обломков в зонах дробления.

В геосинклинальных областях пласты имеют моноклинальное залегание, осложненное мелкой и пологой складчатостью. При падении пластов в сторону подземной выработки следует ожидать вывалы, обрушения. Сводовая часть антиклинальной складки является зоной повышенной трещиноватости и концентрации напряжений, что при вскрытии ее повлечет разгрузку напряжений со смещением разбитых трещинами грунтов в выработку.

Горно-складчатые области с крутыми углами падения крыльев складок и интенсивной трещиноватостью в местах перегиба складок, разрывными нарушениями, с зонами повышенной трещиноватости и дробления являются наиболее неблагоприятными для подземного строительства. Оно будет осложнено процессами стреляния, вывалами, обрушениями и др. В некоторых районах можно ожидать прорыв термальных вод по трещинам в выработку.

1.11. Литолого-петрографический состав, структура и текстура грунтов определяют их свойства и поведение в подземных выработках.

Монолитные скальные грунты имеют высокую прочность, устойчивость и в большинстве случаев не требуют облицовки. Проявление подземных геологических процессов весьма ограничено и связано с наличием зон и поверхностей ослабления, которые обусловлены трещиноватостью и текстурными особенностями грунтов - слоистостью, сланцеватостью, комковатостью и пр., а также с разгрузкой тектонических напряжений. В подземных выработках будут происходить вывалы глыб в местах пересечения трещин, стреляние. Слоистые и сланцеватые скальные грунты выветриваются, рассланцовываются, расслаиваются на тонкие плитки и пластины, которые осыпаются, сползают или обрушаются. Эти грунты обладают также реологическими свойствами, в них развиваются деформации ползучести. В скальных растворимых грунтах при изменении гидродинамических условий, вызванных подземным строительством, могут развиваться по трещинам карстовые процессы.

В подземных горных выработках, проходимых в дисперсных грунтах, в зависимости от их обводненности развиваются сыпуны, осыпание, плывуны, оползни, обвалы, оплывание, механическая суффозия и др. В подавляющем большинстве случаев подземное строительство в дисперсных грунтах ведется с укреплением выработок.

Знание рассмотренных закономерностей развития подземных геологических процессов и явлений позволит предвидеть места их проявления, объемы и рекомендовать мероприятия по предупреждению этих процессов.

1.12. Геодинамическое состояние территории характеризуется наличием эндогенных и экзогенных геологических процессов и явлений. Первые представлены землетрясениями, вулканизмом, современными тектоническими движениями, вторые - оползнями, эрозией, карстом, механической суффозией и др. Эти природные процессы существенно осложняют подземное строительство и потому требуют особого внимания при изысканиях.

В сейсмических районах на подземные сооружения воздействуют: в дополнение к обычному геостатическому давлению - инерционные нагрузки от веса сооружения, от масс грунта на обделку сооружения, сейсмическое горное давление, вызванное прохождением сейсмических волн; сейсмоуплотнение нескальных грунтов; сейсмогравитационные процессы (сейсмообвалы и сейсмооползни на склонах); сейсмотектонические движения по разломам. Наиболее неблагоприятными инженерно-геологическими условиями для расположения подземных сооружений являются: приповерхностная толща грунтов (приблизительно до 4-5 м глубины), дисперсные и обводненные грунты, скальные сильно трещиноватые грунты, зоны тектонических нарушений, контакты грунтов разных по составу и свойствам.

Современные тектонические движения представляют опасность возможностью подвижек блоков пород по надвигам, сбросам и другим тектоническим разрывным нарушениям.

Экзогенные геологические процессы проникают нередко на большую глубину. Выветривание распространяется в глубь массива до 100 м, карст - до 1000 м, поверхности скольжения оползней обнаруживаются на глубинах до 120 м и более, древние эрозионные врезы в виде погребенных долин, каньонов достигают глубины 50-100 м.

1.13. Подземное строительство в городах осуществляется в измененной геологической среде. Изменен режим подземных вод, а также термический режим и свойства грунтов, напряженное состояние массива, геодинамическое состояние территории.

1.14. Режим подземных вод изменен под воздействием эксплуатационных и строительных откачек, утечек хозяйственных, промышленных, поливных вод, конденсации влаги под зданиями и асфальтовыми покрытиями, подпора подземных вод водохранилищами, созданием искусственных дрен. В районах длительных эксплуатационных откачек формируются депрессионные воронки глубиной до 110 м и радиусом до 70 км. Понижению уровня подземных вод сопутствуют геологические процессы: гидростатическое уплотнение песчаных грунтов, дегидратационное уплотнение глинистых водоупоров, ведущее к оседанию поверхности земли; деструкционные осадки в связи с разложением органического вещества; механическая суффозия, карст, увеличение глубины зоны сезонного промерзания и др.

Повышение уровня подземных вод достигает в зоне влияния водохранилищ 100 м, а в результате подтопления застроенных территорий - 30 м. При повышении уровня подземных вод происходит гидростатическое взвешивание грунтов, приводящее к их разуплотнению, заболачивание, набухание, размокание, просадка лессовых грунтов, развитие оползней, повышение балльности землетрясений и др.

При изысканиях для подземного строительства необходим тщательный анализ гидрогеологических условий с привлечением архивных материалов и изучением истории хозяйственного освоения территории, что позволит правильно установить расчетный уровень, предвидеть изменения свойств грунтов и геологических процессов.

1.15. Термический режим грунтов и подземных вод изменяется под влиянием тепловых воздействий от зданий и сооружений и города в целом, а также охлаждения грунтов и подземных вод вследствие нарушения теплового баланса. В геокриозоне в первом случае развиваются процессы деградации многолетней мерзлоты, оттаивание мерзлых грунтов с образованием чаш протаивания мощностью до 30 м, что сопровождается потерей несущей способности грунтов, оседанием поверхности и деформацией строений, термокарстом, солифлюкцией, увеличением водопритоков в подземные выработки. Во втором случае происходит аградация мерзлоты, морозное пучение грунтов, образуются наледи, гидролакколиты. При подземном строительстве следует иметь в виду вероятность вскрытия грунтов, которые ранее считались мерзлыми, в талом состоянии, и наоборот, что позволит избежать непредусмотренных осложнений при возведении и эксплуатации объекта, вызванных ухудшением прочностных свойств грунтов и проявлением подземных геологических процессов.

Вне геокриозоны учет измененного термического режима грунтов и вод важен при проектировании строительства с помощью замораживания грунтов.

1.16. На изменение напряженного состояния грунтов влияют статические, динамические нагрузки, вскрытие массива грунтов уже существующими открытыми и подземными выработками. Статические нагрузки от веса зданий и сооружений колеблются от 0,01 до 2 МПа. С ними связано уплотнение грунтов с образованием осадочных воронок глубиной от долей сантиметра до 100 см и более. Динамические нагрузки вызваны вибрацией от городского транспорта, различных механизмов, строительных и иных взрывов. Вибрационные и ударные механизмы уплотняют песчаные грунты в радиусе до 5 м, осадки при этом достигают 0,4-0,5 м.

Статические и динамические нагрузки меняют эпюру напряжений, способствуя возрастанию последних. Эти факторы должны учитываться при расчете прочности подземного сооружения.

С существованием открытых и подземных выработок (котлованов карьеров, шахт, рудников и т.д.) связано образование зон разгрузки напряжений, в пределах которых грунты теряют монолитность, прочность, приходят в движение, перемещаясь в сторону выработанного пространства. Вдоль бортов открытых выработок образуются призмы сдвижения, ширина которых обусловлена углом сдвижения и может достигать 60 м. При закрытом способе работ сдвижение грунтов может распространиться до земной поверхности. Строительство подземных сооружений в подработанном массиве может сопровождаться неравномерными осадками.

1.17. Особенности инженерно-геологических условий подземного строительства необходимо учитывать на всех его этапах, так как с ними связан выбор: местоположения, номенклатуры сооружений и их планировки, глубины заложения, размеров, конструкций, строительных материалов, расчетных схем прочности, а также устойчивость, выбор способов, технологии, очередности строительных работ; инженерная подготовка территории - наземная и подземная, выбор технических средств защиты подземных сооружений от неблагоприятных геологических процессов и мер борьбы с ними; проектирование предупредительных мероприятий по охране окружающей среды и защите наземных зданий и сооружений.

2. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.1. В настоящих Рекомендациях излагаются требования к инженерно-геологическим изысканиям для проектирования и строительства подземных сооружений гражданского и промышленного назначения на территории городов, осуществляемых на разных стадиях градостроительного проектирования.

2.2. Рекомендации не распространяются на гидротехническое и шахтное строительство горных тоннелей, подземных хранилищ нефти, нефтепродуктов, воды, сжиженных и природных газов, а также на районы распространения многолетнемерзлых грунтов и районы с сейсмичностью более 7 баллов.

2.3. По назначению выделяются следующие виды подземных сооружений [14]:

инженерно-транспортные сети и сооружения;

предприятия торговли, общественного питания, бытового обслуживания и связи;

зрелищные и спортивные здания и сооружения, отдельные помещения административных и других общественных зданий;

объекты промышленного назначения и энергетики;

объекты коммунально-складского хозяйства;

объекты инженерного оборудования;

сооружения гражданской обороны.

2.4. По конфигурации в плане различают подземные сооружения линейные - метрополитены, транспортные, коллекторные тоннели, коммуникации всех видов и локальные - отдельные сооружения разного назначения.

2.5. Подземные сооружения в зависимости от глубины расположения возводятся двумя способами: закрытым, без вскрытия поверхности земли, и открытым - со вскрытием поверхности.

В сложных инженерно-геологических условиях применяются специальные способы проходки - водопонижение, замораживание, кессонирование, искусственное закрепление грунтов.

2.6. Инженерно-геологические изыскания для обоснования проектирования подземного гражданского и промышленного строительства проводятся на всех стадиях градостроительного проектирования, представленных: технико-экономическими обоснованиями генплана, генеральным планом и проектом детальной планировки города, проектами планировки промышленной зоны, застройки микрорайона, квартала, градостроительного комплекса; предпроектной документацией, проектом, рабочей документацией, рабочим проектом сооружения.

2.7. Задачей инженерно-геологических изысканий является комплексное изучение инженерно-геологических условий подземного строительства, направленное на получение необходимых и достаточных материалов, позволяющих наиболее экономично запроектировать, построить и эксплуатировать сооружение, а также выбрать направление и вид инженерных защитных мероприятий.

2.8. Инженерно-геологические изыскания для проектирования и строительства подземных сооружений следует выполнять в соответствии с требованиями главы СНиП II-9-78 "Инженерные изыскания для строительства. Основные положения" и главы СНиП 2.02.01-83 "Основания зданий и сооружений", а также с учетом особенностей подземного строительства, охарактеризованных в разд. 1 данных Рекомендаций.

2.9. Содержание, виды и объемы инженерно-геологических изысканий определяются стадией проектирования, сложностью инженерно-геологических условий, степенью изученности территории, назначением, размерами и конструктивными особенностями подземных сооружений.

2.10. Инженерно-геологические изыскания выполняются на основании технического задания, полученного от заказчика, по программе, согласованной с ним.

Программа составляется по фондовым, литературным данным, с использованием аэрофото- и космических снимков, маршрутных наблюдений и содержит сведения об объемах, содержании, видах инженерно-геологических работ, сроках их выполнения. В процессе изысканий, при необходимости и по согласованию с заказчиком, в программу могут быть внесены изменения и дополнения.

В программе инженерно-геологических изысканий должны быть даны:

наименование и местоположение объекта, его административная принадлежность;

краткая физико-географическая характеристика района;

сведения об инженерно-геологической изученности района изысканий;

обоснование категорий сложности инженерно-геологических условий, состава, объемов и методов изысканий;

обоснование площадей и мест проведения отдельных видов изысканий;

требования, связанные с охраной окружающей среды при выполнении изысканий;

особые требования к организации, технологии производства и безопасности ведения работ.

К программе изысканий следует прилагать: копию технического задания, графики сроков выполнения изысканий и представления заказчику отчетных материалов, смету на изыскания.

2.11. В состав инженерно-геологических изысканий входят:

сбор, анализ и обобщение литературных и фондовых данных об инженерно-геологических условиях территории проектируемого подземного строительства;

инженерно-геологическая рекогносцировка;

инженерно-геологическая съемка;

инженерно-геологическая разведка.

2.12. Сбор, анализ и обобщение литературных и фондовых данных осуществляются путем:

составления карты фактического материала (изученности территории);

сбора и изучения материалов, характеризующих все факторы инженерно-геологических условий;

сбора и дешифрирование аэрофото- и космических снимков;

составления карточек (таблиц) имеющихся данных по буровым, геологосъемочным, гидрогеологическим и другим работам и сводных таблиц физико-механических свойств грунтов;

составление схематических карт инженерно-геологических условий и инженерно-геологических разрезов.

2.13. При сборе фондовых материалов могут использоваться данные изысканий разных лет, но к отбору материалов следует подходить избирательно, используя те или другие характеристики инженерно-геологических условий в зависимости от их надежности.

Большинство скважин может быть использовано для характеристики геологического разреза. Если в отдаленных скважинах обнаружены аномальные уровни подземных вод или значения некоторых параметров физико-механических свойств грунтов, то следует выяснить и проанализировать причины таких отклонений, которыми могут быть временные или эксплуатационные откачки, подтопление, развитие карстово-суффозионных процессов, оползней, подработка территории и др. В зависимости от установленных причин, их наличия или прекращения действия в период планируемых изысканий, аномальные данные следует учитывать или исключать из обработки.

2.14. Состав, содержание работ при инженерно-геологической рекогносцировке, съемке, разведке должны отвечать требованиям главы СНиП II-9-78.

2.15. Инженерно-геологические изыскания для обоснования проектирования подземных сооружений должны быть направлены на изучение и оценку:

инженерно-геологических условий территории на момент проектирования;

возможного изменения геологической среды под влиянием строительства и эксплуатации подземных сооружений;

влияния измененных городом инженерно-геологических условий на строительство и эксплуатацию подземных сооружений;

а также на разработку мероприятий по борьбе с неблагоприятными геологическими явлениями, вызванными подземным строительством.

2.16. В результате инженерно-геологических изысканий должны быть выявлены и изучены:

характер рельефа;

геологическое и геоморфологическое строение, стратиграфия, литология;

тектонические структуры, разрывные и складчатые нарушения;

распространение, условия залегания, состояние, физико-механические и тепловые свойства грунтов;

гидрогеологические условия: характер водоносных горизонтов, уровни, направление и скорость движения подземных вод, фильтрационные свойства грунтов, обводненность, ожидаемые водопритоки в подземные горные выработки, величины напоров, температура, химический состав подземных вод, их агрессивность по отношению к материалу обделки сооружения, режим подземных вод, гидростатическое давление на конструкции сооружений;

природные и антропогенные геологические процессы и явления: оползни, обвалы, карст, суффозия, линейная эрозия, древние погребенные эрозионные размывы, просадки лессовых грунтов и др.;

местоположение ранее эксплуатируемых колодцев, буровых скважин, отработанных подземных горных выработок, засыпанных карьеров, оврагов, через которые возможны прорывы подземных вод, разжиженных грунтов;

направление, характер и размеры происшедших изменений компонентов геологической среды под влиянием деятельности человека: рельефа - срезка, засыпка, создание выемок, насыпей; подземных вод - повышение и понижение их уровня, загрязнение, повышение агрессивности; свойства грунтов - улучшение или ухудшение их; геологических процессов и явлений - усиление или ослабление их развития. Учет этих изменений позволит проектировщику предусмотреть необходимые меры защиты сооружений или отказаться от них частично либо полностью, что обеспечит нормальную эксплуатацию или снижение стоимости строительства;

направление, характер и размеры ожидаемых изменений геологической среды под влиянием подземного строительства, выражающиеся в развитии специфических подземных геологических процессов, указанных в п. 1.6.

2.17. Особое внимание при изысканиях для подземного строительства должно быть обращено на выявление и изучение:

характера залегания грунтов;

грунтов с низкой несущей способностью; грунтов, обладающих плывунными и тиксотропными свойствами; глин текучей консистенции, торфов, заторфованных разностей, илов, сапропелей;

зон и поверхностей ослабления в массиве грунтов, представленных разрывными нарушениями, сильнотрещиноватыми, рассланцованными грунтами, контактами различных по литологии грунтов, прослоями слабых разностей и др.;

участков повышенного горного давления, возможного развития в процессе строительства неблагоприятных антропогенных геологических процессов - обрушений, вывалов, выдавливания, прогибания грунтов, прорывов подземных вод, плывунов;

участков с большими водопритоками, гидростатическими напорами, низкой водоотдачей;

устойчивости водоупоров против прорыва напорных вод;

поведения грунтов при вскрытии их траншеями, котлованами, карьерами, шурфами, скважинами, подземными горными выработками;

зон, опасных в отношении выделения газов, с высокой температурой.

При этом определяются границы распространения в плане и по глубине участков распространения указанных неблагоприятных инженерно-геологических условий.

Для подземных объектов, сооружаемых закрытым способом, дополнительно должны быть выявлены наличие, условия залегания, литолого-петрографический состав грунтов с хорошей несущей способностью, которые могут быть рекомендованы для размещения в них подземных объектов.

2.18. При инженерно-геологических изысканиях для обоснования проектирования и строительства подземных сооружений необходимо иметь в виду изменения инженерно-геологических условий, которые произошли под влиянием деятельности человека, для чего следует собрать сведения:

о существовавших в прошлом и впоследствии засыпанных карьерах, ямах, шурфах, воронках, землянках, подвалах и прочих искусственных выемках, оврагах, балках, а также буровых скважинах (и нанести их на план);

о наличии поблизости постоянно действующих водозаборных скважин, сооружаемых шахтных стволов, котлованов, подземных тоннелей метрополитена, из которых ведутся временные откачки подземных вод, влияющие на положение их уровня;

о подъеме уровня грунтовых вод и его причинах (наличии сооружений, оказывающих барражирующий эффект), утечках из водонесущих коммуникаций и их местонахождении, оросительных каналов, искусственных водоемов; сбросах сточных вод, конденсации влаги под асфальтовыми покрытиями, зданиями, сооружениями, применении сжатого воздуха при строительстве метрополитена, подземных коллекторов;

об изменении свойств грунтов под влиянием их осушения и обводнения, выветривания;

об активизации карстовых и карстово-суффозионных, оползневых, обвально-осыпных, селевых процессов, вызванных соответственно откачками подземных вод, обводнением, подрезкой, нагрузкой склонов, вырубкой лесов и кустарников, выпасом скота и пр.

2.19. При проектировании подземных сооружений необходимо исходить из расчетного уровня грунтовых вод, установленного с учетом закономерностей сезонных и многолетних колебаний.

Расчетный уровень следует учитывать в период производства строительных работ, так как время их проведения не всегда может быть предусмотрено в проектах, а также в период эксплуатации сооружения.

2.20. По степени сложности инженерно-геологические условия подземной среды выделяются в три категории: простые (I), средней сложности (II) и сложные (III). Ведущими признаками определения степени сложности инженерно-геологических условий являются устойчивость грунтов, их обводненность, наличие геологических процессов и явлений. Характеристика территорий по степени сложности дана в табл. 1.

2.21. Изучение инженерно-геологического разреза территории осуществляется с помощью инженерно-геологических выработок (буровых скважин, шурфов, штолен, шахт, дудок, канав, закопушек, расчисток), статического, динамического, ударно-вибрационного зондирования, пенетрационно-каротажных, геофизических исследований.

Таблица 1

Примечание. Если обнаруживается фактор, определяющий более высокую категорию сложности, то сложность условий принимается более высокой.

2.22. Глубина инженерно-геологических выработок, зондировочных, пенетрационно-каротажных работ определяется отметкой заложения и сферой влияния подземного сооружения на подстилающие грунты.

В сложных инженерно-геологических условиях, характеризующихся наличием специфических по составу и свойствам грунтов (лессовых просадочных, засоленных, набухающих, заторфованных, искусственных, рыхлых песчаных, текучих и текучепластичных глинистых, элювиальных), зон тектонических нарушений, а также развитием неблагоприятных геологических процессов и явлений, инженерно-геологические выработки вскрывают зону их распространения на всю мощность или до глубины, где они не окажут вредного воздействия на устойчивость сооружения.

На участках распространения скальных грунтов инженерно-геологические выработки заглубляются на 1-2 м в слабовыветрелые грунты. В случае большой мощности элювия скальных грунтов инженерно-геологические выработки проходятся на глубину, соответствующую сфере влияния сооружения с заглублением ниже на 1-2 м.

На участках развития неблагоприятных геологических процессов и явлений инженерно-геологические выработки должны пройти зону их активного развития и заглубиться в устойчивые грунты не менее чем на 2 м. На участках болот инженерно-геологические выработки заглубляются на 1-2 м ниже кровли минерального дна.

При необходимости обоснования проекта водопонижения инженерно-геологические выработки проходятся до водоупора.

2.23. Распределение инженерно-геологических выработок по площади или по трассе должно быть неравномерным и отвечать задаче выявления особенностей подземной геологической среды, которые указаны в п. 2.17. Они сгущаются на участках сложного геологического строения (наличие прослоев и линз слабых грунтов, пестрый литологический состав отложений, характеризующихся разной обводненностью и водоотдачей, неровный рельеф поверхности скальных грунтов и др.), развития геологических процессов, сочленения различных форм рельефа.

Проходку инженерно-геологических выработок следует сочетать с геофизическими исследованиями.

2.24. С целью сокращения объемов буровых работ расстояние между скважинами может быть увеличено за счет замены отдельных скважин точкой зондирования, пенетрационно-каротажных или геофизических работ.

Количество точек определяется решаемой задачей, изученностью и сложностью инженерно-геологических условий и должно быть обосновано программой работ.

2.25. При изысканиях для линейных сооружений необходимо закладывать поперечники: на участках распространения невыдержанных по простиранию, мощности, литологическому составу и свойствам грунтов, характеризующихся разной обводненностью и водоотдачей, со сложным чередованием водоносных и водоупорных слоев; на территории развития неблагоприятных геологических процессов и явлений, засыпанных искусственных и естественных понижений в рельефе, у сочленения различных геоморфологических элементов.

Расстояние между поперечниками определяется сложностью инженерно-геологических условий участка трассы. Протяженность поперечников в обе стороны от трассы зависит от сложности инженерно-геологических условий и ширины изучаемой полосы трассы. На поперечниках проходится не менее трех выработок.

2.26. Для подземных объектов, сооружаемых открытым способом: горным (в котлованах), "стена в грунте", "опускного колодца" - инженерно-геологические выработки размещаются по основным осям или по контуру сооружения.

Для подземных объектов, сооружаемых закрытым способом, инженерно-геологические выработки проходятся как для самих объектов, так и для сооружений, обеспечивающих подступ к ним (шахтные стволы, штольни).

Для самих подземных объектов инженерно-геологические выработки располагаются вдоль контура, но за его пределами, на расстоянии не менее 3 м от него. Допускается проходка инженерно-геологических выработок в пределах контура сооружения - по контуру и по основным осям. В таком случае инженерно-геологические выработки должны быть тщательно затампонированы во избежание прорыва воды, плывунов и разжиженного грунта через них в процессе строительства.

Для штолен инженерно-геологические выработки располагаются вдоль их осей на расстоянии не менее 3 м от контура.

Для шахтных стволов проходится одна-две инженерно-геологические выработки.

Количество инженерно-геологических выработок зависит от сложности инженерно-геологических условий площадки (трассы), размера сооружения в плане (протяженности трассы), чувствительности его к неравномерным осадкам.

2.27. Лабораторные исследования физико-механических свойств грунтов назначают в зависимости от особенностей грунтов, вида подземного сооружения, применяемых специальных способов работ, стадии проектирования. В состав определяемых параметров физико-механических свойств грунтов входят помимо общепринятых специфические характеристики, использование которых необходимо для проектирования специальных способов работ (водопонижения, замораживания, кессонирования, искусственного закрепления грунтов), а также для предварительных расчетов конструкции сооружений. Такими характеристиками являются: теплоемкость, теплопроводность, морозостойкость, коэффициент воздухопроницаемости, водоотдача, высота капиллярного поднятия, модуль упругости, коэффициент Пуассона, коэффициент бокового давления, коэффициент разрыхления, коэффициент крепости по Протодъяконову, временное сопротивление растяжению, скалыванию, изгибу, реологические, тиксотропные свойства, скорость распространения продольных сейсмических волн.

Номенклатура специфических параметров физико-механических свойств грунтов устанавливается проектировщиком в техническом задании. Если инженерно-геологические условия требуют применения специальных способов работ, которые не были предусмотрены проектировщиком, изыскатель должен определять параметры, необходимые для их проектирования, по согласованию с заказчиком.

Состав лабораторных исследований физико-механических свойств грунтов, включающий общепринятые и специфические параметры применительно к основным видам грунтов, приведен в табл. 2.

Механические свойства грунтов изучаются с учетом бытовых давлений, соответствующих проектируемым глубинам заложения подземных сооружений.

Допускается определять деформационные свойства только для грунтов, залегающих в основании сооружения.

Таблица 2

Примечание. Обозначения: "х" - анализ выполняется обязательно; "с" - анализ выполняется по специальному заданию; "-" - анализ не выполняется.

2.28. На стадии разработки предпроектной документации подземного сооружения лабораторными методами изучаются физико-механические свойства литологических видов грунтов. Определяются следующие классификационные показатели:

для глинистых грунтов - число пластичности, консистенция, просадочность, способность к набуханию, засоленность, содержание органического вещества;

для песчаных грунтов - гранулометрический состав, плотность сложения, степень водонасыщения;

для крупнообмолочных грунтов - размер крупнообломочного материала, его соотношение с заполнителем, состав и состояние заполнителя;

для скальных грунтов - петрографический состав, временное сопротивление одноосному сжатию в водонасыщенном состоянии, растворимость и размягчаемость в воде.

Прочностные и деформационные свойства грунтов определяются в основном по таблицам нормативных значений этих показателей, корреляционным зависимостям, приведенным в нормативных и справочных документах, по аналогии. При необходимости определяются механические свойства отобранных образцов грунтов лабораторными методами. Для особо ответственных объектов производятся исследования механических свойств грунтов полевыми методами в шурфах, шахтах, штольнях, скважинах, что должно быть предусмотрено программой изысканий.

Количество образцов грунтов для каждого литологического вида должно составлять не менее трех в пределах геоморфологического элемента. Если изучаемая территория охватывает большую площадь и располагается в пределах одного геоморфологического элемента, то число образцов должно быть увеличено.

2.29. На стадиях разработки проекта, рабочей документации, рабочего проекта подземного сооружения лабораторными методами изучаются физико-механические свойства инженерно-геологических элементов в соответствии с п. 2.27. Количество образцов, отбираемых в пределах глубин инженерно-геологических выработок, определяется в соответствии с главой СНиП 2.02.01-83 и ГОСТ 20522-75. В совокупности с исследованными ранее образцами оно должно обеспечить получение не менее 10-12 частных значений характеристик физико-механических свойств, а при изысканиях на трассе - не менее 10-12 частных значений на 1 км для вычисления расчетных параметров. Отбор, упаковку, транспортировку и хранение образцов следует производить согласно ГОСТ 12071-84. Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов.

2.30. На стадии разработки рабочей документации отбор образцов грунтов для лабораторного определения их свойств осуществляется на участках применения специальных способов работ, распространения слабых грунтов, а также из инженерно-геологических элементов, свойства которых были недостаточно изучены на предыдущей стадии проектирования.

2.31. Состав параметров физико-механических свойств грунтов, изучаемых полевыми экспресс-методами (статическое, динамическое, ударно-вибрационное зондирование, пенетрационный каротаж) определяется возможностями применяемых методов. Испытания грунтов полевыми экспресс-методами производятся в соответствии с действующими стандартами.

2.32. Прочностные и деформационные свойства грунтов, определенные лабораторными методами, а также полевыми экспресс-методами, должны уточняться полевыми методами вращательного среза в скважинах, сдвига целиков, выпирания, обрушения, раздавливания призм грунта в шурфах, шахтах, штольнях, испытаниями грунтов штампом в шурфах, шахтах, скважинах и прессиометрами согласно действующим стандартам.

Уточнение прочностных и деформационных свойств грунтов производится при наличии в разрезе:

грунтов, физические характеристики которых выходят за пределы области применения таблиц нормативных значений прочностных и деформационных характеристик грунтов, приведенных в главе СНиП 2.02.01-83;

грунтов, для которых не установлены зависимости между механическими и физическими характеристиками свойств по данным статистической обработки материалов массовых испытаний, выполненных ранее;

неоднородных песчано-глинистых, трещиноватых, тонкослоистых и других грунтов, для которых результаты определения механических свойств лабораторными методами недостоверны.

2.33. Полевые методы определения прочностных и деформационных свойств грунтов применяются в зависимости от стадии проектирования, ответственности сооружения, или по требованию проектировщика. Количество определений прочностных и деформационных свойств грунтов полевыми методами должно быть не менее указанного в табл. 3. Опыты выполняются с учетом ранее произведенных испытаний.

Для особо ответственных объектов, сооружаемых открытым или закрытым способом, полевыми методами определяются прочностные свойства каждого инженерно-геологического элемента по всему разрезу, деформационные - начиная с отметок заложения и на глубину зоны влияния сооружения.

По согласованию с проектировщиком допускается не определять деформационные свойства грунтов полевыми методами.

2.34. На подрабатываемых территориях значения модуля деформации грунтов, полученные компрессионными и полевыми (статическое, динамическое зондирование, пенетрационный каротаж) методами, должны уточняться испытанием грунтов штампом в скважинах или шурфах. При этом давления должны доводиться до предельных значений.

Таблица 3

При компрессионных и штамповых испытаниях грунтов должны определяться модули остаточных, упругих и полных деформаций.

2.35. На подрабатываемых территориях прочностные и деформационные характеристики грунтов должны определяться при их природном состоянии. На участках прогнозируемого или развивающегося подтопления механические свойства грунтов определяются при полном водонасыщении.

Расчетные значения этих характеристик принимаются равными их нормативным значениям по главе СНиП II-9-78 "Здания и сооружения на подрабатываемых территориях".

2.36. На ранее подработанных территориях, где физико-механические свойства грунтов подвергались изменению в связи с нарушением сплошности массива, необходимо анализировать характер распределения прочностных и деформационных параметров различных инженерно-геологических элементов по площади, сопоставляя его с планом размещения отработанных подземных горных выработок и целиков. При выявленных различиях в значениях модуля деформации, удельного сцепления и угла внутреннего трения в 1,5-2 раза и более аномальные участки (пониженных значений) оконтуриваются, их параметры исключаются из общей статистической обработки и рассчитываются отдельно. Следует акцентировать внимание проектировщиков на необходимость раздельного учета характеристик механических свойств грунтов в подобных случаях.

2.37. Отбор проб подземных вод на химический анализ производится с целью определения содержания ингредиентов, агрессивности по отношению к бетону, металлу, а также с целью прогноза изменения химического состава под влиянием сброса и утечек промышленных вод из близрасположенного предприятия или из сооружаемого подземного объекта.

Отбор проб осуществляется из вскрытых инженерно-геологическими выработками водоносных горизонтов, уровень которых превышает проектную отметку заложения сооружения, находится ниже этой отметки, но может повыситься и затопить подземное сооружение при сезонном подъеме или под влиянием антропогенных факторов. Если уровень подземных вод временно снижен откачками, следует использовать данные химических анализов прошлых лет.

Выполняется стандартный химический анализ, согласно требованиям главы СНиП II-28-73 "Защита строительных конструкций от коррозии" и ГОСТ 9.015-74 с изм. ЕСЗКС. "Подземные сооружения. Общие технические требования".

2.38. Опытно-фильтрационные работы проводятся на участках, где уровень подземных вод располагается выше основания подземного сооружения, с целью расчета водопритока в котлованы, шахтные стволы, штольни, траншеи и другие подземные выработки, а также для проектирования водопонизительных и дренажных систем. Определяются гидрогеологические параметры водоносных слоев (горизонтов) и грунтов зоны аэрации (коэффициенты фильтрации, уровне- и пьезопроводности, водоотдачи, недостатка насыщения, перетекания), направление и скорость движения подземных вод.

2.39. Опытно-фильтрационные работы включают пробные одиночные, опытные одиночные и кустовые откачки воды из скважин, опытные наливы воды в скважины и экспресс-опыты (откачки и наливы) в скважинах. Опробуются все водоносные горизонты в пределах проектируемой глубины заложения подземного сооружения и нижезалегающий водоносный горизонт, если из него ожидается водоприток.

Пробные откачки из одиночных скважин производятся для получения предварительной оценки фильтрационных свойств водовмещающих грунтов и химического состава подземных вод на стадиях разработки предпроектной документации, при рекогносцировке. Они проводятся на одну ступень понижения при продолжительности откачек от 0,5 до 2 сут.

Опытные откачки из одиночных скважин производятся для определения ориентировочных значений коэффициентов фильтрации грунтов и водопроводимости пластов, установления зависимости дебита от понижения и применяются в простых гидрогеологических условиях (однородные или однородно-анизотропные пласты) на всех стадиях проектирования. Они производятся на одну ступень понижения, а для установления зависимости дебита от понижения - на две-три ступени. Продолжительность откачки на каждую ступень испытания должна быть не менее двух и не более 5 сут. Величина понижения уровня должна быть не менее 1 м.

Опытные кустовые откачки применяются в сложных гидрогеологических условиях, когда водоносный горизонт слагается несколькими слоями дисперсных грунтов различной проницаемости или скальными трещиноватыми грунтами с сильно выраженной анизотропией фильтрационных свойств, и позволяют получать все гидрогеологические параметры с высокой достоверностью. Откачки проводятся при одной ступени понижения с минимальной продолжительностью 3 сут. Величина понижения в возмущающей скважине должна быть не менее 3 м в безнапорных водоносных горизонтах и не менее 4 м в напорных [10].

Изменение фильтрационных свойств грунтов по глубине скважины изучается путем поинтервальных откачек при пробных одиночных и опытных одиночных или кустовых откачках. Целесообразно вместо поинтервальных откачек проводить расходометрию.

Дополнительно к опытным откачкам производятся экспресс-откачки или экспресс-наливы с целью массового определения фильтрационных свойств грунтов, а также для изучения фильтрационных свойств слабопроницаемых грунтов.

Опытно-фильтрационные работы проводятся согласно ГОСТ 23278-78. Грунты. Методы полевых испытаний проницаемости.

Направление и скорость движения подземных вод определяются методом заряженного тела, резистивиметрией, термометрией, индикаторным методом.

2.40. Геофизические исследования проводятся с целью расчленения разреза, определения рельефа кровли скальных грунтов, мощности коры выветривания, выявления древних эрозионных размывов, определения уровня грунтовых вод, направления, скорости течения и мест разгрузки подземных вод, установления зон тектонических нарушений, интенсивности трещиноватости, оконтуривания подземных полостей естественного и искусственного происхождения, определения физико-механических свойств грунтов, их коррозионной активности, наблюдений за движением оползневых масс на склоне, измерения величин естественных и блуждающих токов и др.

В городах возможность применения геофизических методов ограничена ввиду высокого уровня промышленных помех и большой плотности застройки, затрудняющей разметку линий с приборами. В связи с этим предпочтение следует отдавать скважинным методам - электрическому каротажу, сейсмоакустическому каротажу, резистивиметрии, расходометрии.

Из наземных геофизических методов в городских условиях рекомендуются: электроразведка на постоянном токе в модификации ВЭЗ и профилирование; электроразведка методом естественного поля с градиент-установкой; сейсморазведка методом преломленных волн; непрерывное сейсмоакустическое профилирование на акваториях. Достоверность интерпретации результатов геофизических исследований повышается при комплексном применении методов или их модификаций. Выбор комплекса геофизических методов определяется решаемой задачей, глубиной заложения подземного сооружения и осуществляется в соответствии с главой СНиП II-9-78. Объем геофизических исследований устанавливается в соответствии с СН 225-79. При проведении электроразведки следует применять компенсаторы для гашения электрических помех, при выполнении сейсморазведки необходимо предусматривать ослабление помех механического и электрического происхождения путем выбора времени производства работ, места расположения профилей, применения методов накопления полезного сигнала, с помощью аппаратурной фильтрации и др.

2.41. На подрабатываемых территориях поиски устьев старых шахтных стволов, шурфов, отработанных подземных горных выработок, располагающихся на небольших глубинах от поверхности (до 100 м), мест выхода под перекрывающую толщу тектонических нарушений, пластов полезных ископаемых следует осуществлять комплексом геофизических методов, включающих эманационную, газовую, магнитометрическую съемки, электроразведку и другие с последующим бурением контрольных скважин для подтверждения выявленных аномалий.

2.42. С повышением класса подземных сооружений детальность инженерно-геологических изысканий возрастает.

2.43. При необходимости, по спецзаданию выполняются работы по измерению напряженного состояния массива грунтов, опытному водопонижению, опытному закреплению грунтов, моделированию напряженного состояния массива, геологических процессов, изучению горного давления, определению коэффициента упругого отпора, прочностных характеристик ослабленных контактов и прослоев в скальных грунтах, а также по производству микробиологических исследований с целью выявления бактерий и влияния их на обделку подземного сооружения при кессонном способе работ. Для проведения этих работ следует привлекать специализированные научно-исследовательские организации.

2.44. Для прогноза изменения режима подземных вод и развития неблагоприятных геологических процессов в естественных условиях и под влиянием антропогенных факторов проводятся стационарные наблюдения. Наблюдения за режимом подземных вод ведутся в специально оборудованных скважинах, выбранных из числа имеющихся инженерно-геологических выработок. При необходимости бурятся дополнительные наблюдательные скважины. Если на участке производились кустовые откачки, нагнетания или наливы, то следует оставлять для стационарных наблюдений за режимом подземных вод по одной наблюдательной скважине на каждом опытном кусте.

На участках развития неблагоприятных геологических процессов оборудуются гидрогеологические наблюдательные скважины, закладывается реперная сеть, осуществляются геодезические и геофизические работы. На подрабатываемых территориях проводятся наблюдения за уровнями поверхностных водотоков и водоемов с привлечением специалистов-гидрологов. В местах ожидаемых максимальных деформаций земной поверхности, образования уступов, трещин, провалов устанавливаются грунтовые и стенные реперы и проводятся периодические нивелировки с привлечением геодезической службы горнодобывающего предприятий. На трещинах, образовавшихся в стенах зданий и сооружений, ставятся маяки, за состоянием которых ведутся наблюдения.

Наблюдения проводятся в пунктах, намеченных на ранних стадиях изысканий, продолжаются на последующих стадиях, а при необходимости - в период строительства и эксплуатации сооружения.

Размещение пунктов стационарных режимных наблюдений и сами наблюдения производятся в соответствии с существующими методическими руководствами и рекомендациями [1-5, 7, 11, 16].

2.45. Прогнозирование изменений инженерно-геологических условий под влиянием проектируемого строительства основывается на анализе: инженерно-геологических условий на момент изысканий; характера воздействия строительства и эксплуатации подземного сооружения на компоненты геологической среды - грунты, подземные воды, геологические процессы и явления; на учете данных стационарных режимных наблюдений.

Определяются места возможных прорывов напорных и безнапорных подземных вод, плывунов, повышенных водопритоков, горного давления, больших оседаний земной поверхности, обрушений, выдавливания, вывалов грунтов, подъема уровня грунтовых вод вследствие барражирующего воздействия сооружений.

На подрабатываемых территориях в дополнение к вышеуказанному необходимо использовать прогнозные данные о характере и величинах деформаций земной поверхности, полученные от службы горно-геологического обоснования проектирования, имеющейся в проектной организации. Анализ этих данных, а также геологического строения и литологического состава грунтов позволит выявить участки возможного повышения и понижения уровня грунтовых вод, подтопления, заболачивания, оползневых смещений вследствие подработки.

В зависимости от обеспеченности необходимой информацией прогноз может быть качественным, количественным или качественным для одних процессов и количественным для других. При прогнозе следует шире использовать метод аналогий.

2.46. Инженерно-геологические выработки, пройденные в процессе инженерно-геологических изысканий, за исключением переданных заказчику для продолжения стационарных наблюдений, подлежат ликвидации тампонажем или засыпкой грунтом с разделением водоносных и водоупорных слоев.

2.47. По результатам инженерно-геологических изысканий составляется технический отчет (заключение), состоящий из текстовой части, текстовых и графических приложений.

2.48. На стадии предпроектной документации составляется техническое заключение, в котором характеризуется: состав, объем, методы, сроки выполнения работ, физико-географические условия, геологическое строение, гидрогеологические и геодинамические условия, физико-механические свойства грунтов по всей изучаемой территории и по вариантам площадок (трасс), особенности инженерно-геологических условий площадок (трасс) с выделением неблагоприятных факторов и оценкой их влияния на подземное строительство; возможное изменение инженерно-геологических условий под влиянием строительства и эксплуатации подземного сооружения. В "Выводах" обосновывается выбор площадки (трассы) для строительства и даются рекомендации по размещению пунктов стационарных режимных наблюдений на выбранной площадке (трассе).

Текстовые и табличные приложения содержат:

техзадание на производство инженерно-геологических изысканий;

программу изыскательских работ;

сводные таблицы результатов определений физико-механических свойств грунтов и химического состава подземных вод по фондовым материалам и данным выполненных изысканий;

сводную таблицу нормативных значений свойств литологических видов грунтов;

каталоги выработок, точек зондировочных и опытно-фильтрационных работ.

Графические приложения содержат:

карту фактического материала;

карту инженерно-геологических условий и предварительного инженерно-геологического районирования площадок (трасс) для особо ответственных объектов;

схематические инженерно-геологические разрезы по площадкам (трассам);

инженерно-геологические колонки горных выработок, масштаб 1:100;

листы результатов обработки опытно-фильтрационных работ.

2.49. На стадиях - проект, рабочая документация, рабочий проект составляется технический отчет.

Текстовая часть отчета содержит следующие главы:

Введение. Излагаются задачи инженерно-геологических изысканий, краткие сведения о проектируемых подземных объектах; характеризуются состав, объем, методика, сроки выполнения изысканий, состав исполнителей.

Физико-географические условия. Описываются местоположение района изысканий, климат, рельеф, гидрографическая сеть, геологические процессы и явления; указывается глубина сезонного промерзания грунтов; отмечаются особые условия, оказывающие влияние на строительство, - наличие подрабатываемых или подработанных территорий, засыпанных пойм речек, ручьев, карьеров, оврагов и др.

Изученность природных условий. Указывается количество пробуренных ранее скважин, выполненных точек зондирования, геофизических работ, их размещение на территории, глубины, назначение, организации-исполнители, время производства работ и их основные результаты. Приводятся сведения о наличии деформационных зданий и сооружений.