О взаимодействии изыскательских и проектных организаций и о геотехнической экспертизе в условиях отмены обязательного применения СНиПов

А.А. Чайкин, кандидат геолого-минералогических наук, генеральный директор ГП МО «Мособлгеотрест»,

Р.С. Зиангиров, доктор геолого-минералогических наук, профессор, главный геолог ГУП МО «Мосгоргеотрест»,

Д.И. Эппель, кандидат геолого-минералогических наук, главный геолог ГП МО «Мособлгеотрест»

После принятия принципиального решения о необходимости строительства того или иного объекта все звенья строительного производства можно выстроить в виде следующей последовательности:

И ® П ® С ® Э ® Л (Р),

где И - инженерные изыскания;

П - проектирование фундамента и функциональной части здания;

С - строительство объекта;

Э - эксплуатация объекта;

Л (Р) - ликвидация или реконструкция объекта.

Продолжительность (ориентировочно) каждого этапа строительного производства и ориентировочная стоимость показаны в таблице.

Этапы строительного производства, их продолжительность и стоимость

Таблица

 

Из таблицы видно, что инженерные изыскания (ИИ) это первое, самое непродолжительное по срокам и самое дешевое по стоимости звено. Однако это не должно создавать иллюзию о незначительности этого звена. Сложилось ошибочное мнение, основанное на том, что архитекторы, инженеры-конструкторы и инженеры-строители могут вещественно представить продукт своей деятельности, тогда как изыскатели могут представить лишь информацию об окружающей среде. Необходимость выполнения инженерных изысканий, и их качество, включая оценку инженерно-геологических условий (ИГУ) площадки и их полноценный учет при проектировании и строительстве, становятся ясными только после возникновения аварийной ситуации в результате проявления недопустимых деформаций, перекосов и кренов построенного здания, что влечет за собой увеличение сроков строительства и повышение стоимости.

Между тем, в результате выполнения инженерно-геологических изысканий (ИГИ) проектировщик получает информацию, которая позволяет обоснованно выбрать тип основания и фундамента, варьировать размерами здания и нагрузками на основание и принять решение о необходимости улучшения свойств грунтов основания и т.п. В результате ИГИ появляется информация о геологическом строении массива грунтов, о рельефе и гидрографии территории, о гидрогеологических условиях, о составе и свойствах грунтов, о геологических процессах, включая тектонические и техногенные движения (деформации) массива грунтов, о сейсмичности участка, о карсте, оползнях и других процессах, определяющих условия строительства и эксплуатации зданий.

Но «дешевые» и формально выполненные инженерные изыскания не позволяют получить достоверную и качественную информацию об ИГУ площадки проектируемого строительства и могут создать иллюзию, о надежности грунтов основания.

Сложившееся пренебрежительное отношение к инженерным изысканиям и игнорирование их в проекте ИГУ площадки чревато принятием неверных технических решений относительно конструкций фундаментов, правил производства работ и с самого начала закладывает основу для экономических потерь, как на этапе строительства, так и при эксплуатации зданий и сооружений.

Именно качество оценки ИГУ площадки и полнота учета инженерно-геологической информации при проектировании здания и при его строительстве определяют степень риска возникновения негативных ситуаций в процессе строительства и эксплуатации здания (сооружения).

В связи с этим инженер-геолог выполняет особую задачу и несет повышенную ответственность в процессе планирования, проектирования, строительстве и последующего мониторинга ответственных зданий и сооружений.

Сложность решаемых инженером-геологом задач по правильной оценке ИГУ и их учету в проекте определяет также необходимость оценки ИГУ площадки и параметров ИГУ во времени, на период, равный примерно периоду жизни (эксплуатации) здания (сооружения), т.е. на 30-50 лет.

Инженерно-геологические условия площадки (территории) расположения проектируемого сооружения изучаются в последовательности от общего к частному (детальному). В соответствии с этим процесс ИГИ делится на стадии. Информация, полученная на каждой стадии, служит обоснованием проекта сооружения на соответствующей стадии его разработки.

ИГИ выполняются по программе, составляемой изыскательской организацией и утверждаемой проектной организацией и инвестором, на основании Технического задания, выдаваемого заказчиком (инвестором, проектировщиком).

Именно Техническое задание на изыскания регламентирует сроки выполнения ИГИ, методику, объем и содержание необходимых для проектирования данных об ИГУ площадки проектируемого строительства.

Однако ИГИ не заканчиваются с завершением проекта сооружения. ИГИ могут продолжаться как на стадии строительства, так и в период эксплуатации сооружений. На этом этапе выполняются дополнительные исследования, производится документация строительных котлованов, и реализуется авторский контроль, ведется мониторинг за изменением параметров геологической среды и т.п.

В течение последних 40 лет все работы по проведению инженерно-геологических изысканий для обоснования проектов оснований и фундаментов промышленных и гражданских сооружений проводились в соответствии со строительными нормами и правилами (СНиП).

В действующих нормативных документах на проведение инженерно-геологических изысканий были указаны требования к тем материалам (информации), которые необходимы для обоснования проектов по действующим СНиПам на проектирование (например, СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений», СНиП 1.02.07-87 «Инженерные изыскания для строительства»).

В связи с тем, что в действующем СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений» регламентировалась необходимость определения осадки, устойчивости и времени протекания осадки, изыскатели на основании проведения лабораторных, полевых и натурных исследований определяли значение модуля общей деформации (Ео) для каждого слоя, прочностные характеристики (угол внутреннего трения -j, удельное сцепление - С), коэффициент фильтрации - Кф, плотность грунтов - r и др.

Для получения однообразных результатов исследований в СССР, а затем и в РФ была создана система ГОСТов, регламентирующая методику определения основных показателей свойств грунтов, необходимых для определения осадки, устойчивости и несущей способности фундаментов.

В стране была создана сеть территориальных изыскательских организаций, работавших по регламентированным методикам и обеспечивающих проектные организации необходимой инженерно-геологической информацией, представляемой в техническом заключении установленного содержания и оформления.

В бывшем Госстрое успешно действовала хорошо налаженная государственная система контроля и надзора за качеством и содержанием инженерных изысканий и проектов зданий и сооружений в целом, проводилось систематическое обучение кадров и др.

В последние 15 лет произошли существенные изменения, как в характере строительства, так и в проведении инженерно-геологических изысканий. Единая организационная система проведения инженерно-геологических изысканий перестала существовать. Появилось много частных, акционерных и полугосударственных организаций, которые проводят изыскания с разным уровнем профессионализма, по различным методикам, без учета реальных значений напряженно-деформационного состояния. Это привело к тому, что ИГУ, включая свойства грунтов одной и той же площадки, стали оцениваться некачественно и часто формально без обоснованного прогноза возможных изменений ИГУ площадки, что в итоге увеличивало вероятность возникновения аварийных ситуаций.

Изменения в характере строительства, особенно на городских территориях, выразились в том, что произошел переход от строительства по типовым проектам, к проектированию и строительству объектов по индивидуальным проектам зданий и сооружений с уникальными характеристиками - строительство зданий этажностью выше 12-16, с обязательной заглубленной подземной частью, с передачей нагрузки через опоры глубокого заложения на прочные слои скальных грунтов и т.д. Все это привело к существенному росту давления на грунт (до 0,8-1,2 МПа, вместо 0,3-0,5 МПа), изменился характер нагрузок на грунты (ветровых, динамических и сейсмических воздействий, в тоже время, для строительства зданий потребовалась проходка глубоких котлованов до 20-30 м и др.), значительно увеличился объем грунтов в активной зоне основания, в работу вовлекались слои основания скальных грунтов и др.

В этих условиях СНиПы, созданные в эпоху типового регламентированного строительства, в основном на дисперсных грунтах и в простых ИГУ оказались мало пригодны, чтобы встретить «вызов времени» и учесть новые требования, как к изысканиям, так и проектированию (см. Федеральный закон от 1 мая 2007г. № 65-ФЗ «О внесении изменений в Федеральный закон «О техническом регулировании» и Постановление Правительства РФ от 5 марта 2007г. № 145 «О порядке организации и проведения государственной экспертизы проектной документации и результатов инженерных изысканий»).

Строительство зданий и сооружений, резко возросшие нагрузки на грунт, приводящие к изменению напряженно-деформационного состояния (НДС) больших массивов грунта и на больших глубинах до 50-70 м, потребовали привлечения для расчета деформаций и устойчивости оснований и фундаментов показателей свойств грунтов с учетом реального НДС массива грунтов и новых схем расчетов, новых моделей грунтовых оснований.

Оказалось, что не все изыскатели готовы предоставить достоверную информацию о свойствах грунтов, находящихся на значительных глубинах и испытывающих резко возросшие дополнительные как статические, так часто и динамические нагрузки. Так в пределах активной зоны основания суммарные напряжения (природные и дополнительные) могут достигать более 3 МПа.

Все это происходит на фоне, по существу, устранения государства от контроля за качеством изысканий и проектирования и строительства зданий и сооружений, а также резким спадом (снижением) уровня профессиональной подготовки изыскателей и проектировщиков и неготовностью изыскателей в техническом и методическом отношении к адекватному решению вопросов, поставленных жизнью. В этих условиях резко возрастает роль еще функционирующих научно-исследовательских организаций (ПНИИИС, НИИОСП) и профессиональных союзов и ассоциаций.

В 2002 г. был принят Федеральный Закон № 184-ФЗ от 27.12.2002 г. Согласно этому закону обязательное применение СНиП прекращалось. Сегодня каждый инженер имеет право производить расчеты по такой схеме и с использованием таких моделей, которые он считает справедливыми и правильными для проектирования данного сооружения в конкретных инженерно-геологических условиях. Так, например, в настоящее время проектирование оснований и фундаментов разными проектными организациями производится как с использованием теории упругости (линейно деформируемых тел) как указано в СНиП 2.02.01-83*, так и с использованием других, в том числе нелинейных моделей, учитывающих совместную работу грунтового основания и фундамента.

Обычно все эти расчеты проводятся по сертифицированным программам с использованием компьютера. Но от инженера геолога по-прежнему требуется определение характеристик грунтов по стандартным методикам, которые не всегда отражают реальную работу грунта как основания сооружения.

В связи с этим для разных методов расчета оснований и фундаментов сооружения требуется получение различных характеристик грунтов оснований (прочностных, деформационных, реологических, фильтрационных и т.д.) с учетом напряженно-деформированного состояния массива грунтов.

Решение этих задач требует от инженеров-геологов более высокой квалификации хорошо оснащенных лабораторий, нового изыскательского оборудования.

Взаимоотношения между проектировщиками/заказчиками и инженерно-геологическими организациями осуществляются с помощью «технического задания на проведение изысканий».

В техническом задании в самом общем виде указывается для какого сооружения инженеры-геологи должны предоставить информацию и в соответствии с какими нормативными документами.

Исходя из этого, отчеты по инженерно-геологическим изысканиям содержат в себе информацию об инженерно-геологических условиях площадки, необходимую для того, чтобы проектировщик мог выбрать тип оснований и фундаментов (плита, свайный фундамент и т.д.) и приспособить к ним типовой проект здания.

В настоящее время широкое распространение получила такая очень краткая форма технического задания на проведение инженерно-геологических изысканий на одной странице, подписанная проектировщиком (заказчиком), где заказчик в самой общей форме регламентирует требования к инженерно-геологическим и инженерно-экологическим изысканиям, необходимым для проектирования.

Пользуясь этим, некоторые инженерно-геологические организации вместо проведения полевых, лабораторных и натурных исследований в последние годы в отчетах часто приводили и продолжают приводить значения характеристик грунтов, почерпнутые из справочников, СНиПов, ведомственных норм (ВСН). Эти данные естественно могут значительно отличаться от результатов реальных полевых и лабораторных исследований. Использование этих характеристик при проектировании ответственных зданий приводит к тому, что конструкции фундаментов оказываются недостаточно обоснованными, так как таблицы нормативных значений показателей свойств грунтов, приводимые в таблицах СНиПов, являются справочными и не могут отражать реальные свойства грунтов данной конкретной площадки.

Таким образом, та информация, которую традиционно представляют изыскатели, не может полностью удовлетворить проектировщиков, ведущих проектирование зданий и сооружений по индивидуальным проектам. В то же время и проектировщики не всегда четко и ясно представляют особенности взаимодействия здания с грунтовым массивом и то, каким образом можно адекватно учесть особенности такого взаимодействия в конструкциях фундаментов и зданий.

Решение этой сложной задачи может быть произведено в двух плоскостях:

1. Необходимо повысить качество инженерных изысканий с упором на испытания грунтов в условиях естественного залегания для получения интегральных характеристик физико-механических свойств грунтов в том диапазоне нагрузок и при таких воздействиях, которые реализуются в пределах активной зоны оснований фундаментов.

2. Проектировщик (заказчик, инвестор) обязан четко формулировать требования к материалам инженерно-геологических и инженерно-экологических изысканий в виде развернутого технического задания и программы исследований.

В связи с вышеизложенным необходимо изменить содержание задания (от проектировщиков и заказчиков) на проведение инженерно-геологических изысканий с подробным указанием тех особенностей ИГУ, включая конкретные показатели свойств грунтов, необходимых для рационального проектирования фундаментов зданий (сооружений). В зависимости от задания на проведение инженерно-геологических изысканий, организации составляют программу исследований и смету (или договорную цену) на проведение изысканий, в объемах и по составу сформулированных в техническом задании. В программе должна быть четко указана глубина бурения (исследования) для характеристики свойств грунтов не только в пределах активной зоны, но и зоны, определяющей условия эксплуатации сооружения, а также прогноза возникновения опасных геологических процессов (оползни, суффозионно-карстовые процессы и т.д.)

Это позволит повысить качество устройства фундаментов зданий и сооружений в Москве и в других регионах Российской Федерации и снизит вероятность возникновения аварийных ситуаций.

Ниже приводятся те положения, которые целесообразно отражать в техническом задании и в программе на проведение инженерно-геологических изысканий.

1. Следует указать, привести характеристики предполагаемого здания: количество этажей, размеры в плане, глубина подземной части и т.п.

2. Следует указать предполагаемый тип фундамента, приближенно максимальное давление под подошвой (плитой) фундамента и нагрузки на опоры после окончания строительства. В этом случае назначаются разведочные скважины такой глубины, чтобы можно было охарактеризовать слои грунтов как в пределах активной зоны влияния здания, так и более глубокие слои грунтов, определяющих условия эксплуатации здания и затронутых опасными процессами (карст, растворимые грунты, сильно сжимаемые грунты, раздробленные, трещиноватые скальные грунты и т.п.).

3. Необходимо указать вероятную расчетную модель грунта и какие характеристики грунтов, необходимых для расчетов по выбранной схеме (модуль общей деформации по прямой ветви нагружения и при разгрузке, угол внутреннего трения, коэффициент сцепления, коэффициент бокового давления грунта, коэффициент постели и др.), указать вероятный диапазон давления и характер внешнего воздействия (статическое, динамическое, циклическое), условия работы грунта (дренированное, недренированное), учесть степень переуплотнения грунтов, структурную прочность, анизотропию грунтов.

4. В задании и программе необходимо указать, что исследования механических свойств грунтов основания необходимо проводить на образцах, как при природной влажности, так и при водонасыщении, а также насыщении образцов грунта технологическими растворами (щелочи, кислоты и т.д.)

5. Следует указать, что все нормативные характеристики грунтов должны определяться по результатам прямых лабораторных и полевых исследований на данной строительной площадке.

При оценке ИГИ допускается, при соответствующем обосновании, использование характеристик свойств грунтов-аналогов, а также косвенных методов. Так механические свойства песчаных и глинистых грунтов могут быть также оценены по результатам статического зондирования с использованием корреляционных уравнений, полученных для грунтов данного региона.

Необходимо отметить, что применение в расчетах модуля деформации, полученного с использованием прессиометров, разрешается только в случае наличия обоснованного параллельными опытами коэффициента анизотропии грунта.

6. Следует указать не только характеристики гидрогеологических условий: максимальные и минимальные отметки уровня подземных вод, но и привести характеристику техногенных стоков.

7. Следует оценить вероятность риска проявления опасных геологических процессов (суффозия, карст, оползень, землетрясение и т.д.).

В методике проведения инженерно-геологических изысканий, изложенной в программе изысканий следует отметить:

1. Система грунтоносов и методы их погружения (задавливание, забивка, вибронагружение и т.д.) для получения образцов грунта при бурении скважин.

2. Характер консервации образцов для сохранения природной плотности - влажности.

3. Способ бурения (колонковое, «всухую» с доливом воды и т.п.).

В настоящее время ни изыскатели, ни проектировщики не всегда готовы в полной мере соответствовать сформулированным требованиям. Решение этого вопроса видится в постоянном повышения квалификации изыскателей и проведении обстоятельной геотехнической экспертизы на разных стадиях и материалах инженерных изысканий, и принятых проектных решений. В этой связи резко возрастает роль специалистов геотехников, которые должны быть как в составе изыскательских, так и проектных организаций.

Список литературы

Абелев М.Ю., Абелев К.М. Форма взаимодействия между проектными и изыскательскими организациями в связи с отменой обязательного применения СНиП. Ж-л «Основания, фундаменты и механика грунтов», № 4, 2006, с.25-28.

Инструкция по инженерно-геологическим и геоэкологическим изысканиям в г. Москве. Москомархитектура, 2004, с.103

Информационный вестник Мособлэкспертизы №3, 2007 г.