Тема 17
Інженерно-геологічні вишукування
при проектуванні автомобільних доріг, залізниць і мостових переходів
Інженерно-геологічні вишукування для дорожнього будівництва проводяться
з метою отримання вихідних даних для проектування траси, земляного полотна,
штучних споруд (включаючи мостові переходи), станційних вузлів, робітничих
поселень і ін. У завдання вишукувань входять також пошуки й розвідка місцевих
будівельних матеріалів і джерел водопостачання.
Виконуються ці вишукування спеціалізованими проектно-дослідницькими
інститутами, а на експлуатованих дорогах підрозділами служби доріг та відомчими
організаціями.
До інженерно-геологічного обґрунтування проектування автомобільних доріг
та залізниць ставляться підвищені вимоги, з огляду на значну їхню довжину при
малій ширині смуги вишукувань і високу чутливість до виникаючих змін
геологічного середовища. Особливо трудомісткі й відповідальні
інженерно-геологічні вишукування під нові автомобільні дороги й залізниці в
районах поширення багаторічної мерзлоти, у сейсмічно активних зонах, при
наявності заболочених територій, на схилах зі зсувами, осипами, сніговими
лавинами та ін.
Інженерно-геологічні вишукування для будівництва автомобільних доріг та
залізниць ведуться на стадіях (етапах): передпроектних
робіт (для великих та складних об'єктів), проекту й робочої документації.
На стадії передпроектних робіт
для обґрунтування
будівництва нової дороги або реконструкції існуючої в завдання
інженерно-геологічних вишукувань входить отримання інформації, необхідної для вибору найбільш
оптимального напрямку траси, а також розміщення на місцевості мостових
переходів, виїмок, насипів, тунелів і інших об'єктів. Всі технічно важливі
рішення в подальшому проектуванні дороги повинні бути прийняті вже на цій
стадії робіт.
До складу робіт входять збір і обробка наявних архівних і опублікованих
робіт, дешифрування аеро- і космознімків,
аеровізуальне спостереження (при необхідності). Для великих об'єктів та в
складних інженерно-геологічних умовах проводиться рекогносцирувальне обстеження
й інженерно-геологічна зйомка із супутніми їй геофізичними, буровими й
дослідними роботами (у невеликому обсязі). Зйомкою повинні бути охоплені
не тільки райони намічених варіантів трас дороги, але й прилягаючі території. Це важливо для
обґрунтування захисних заходів від небезпечних геологічних процесів, що мають
розвиток поблизу траси дороги.
У результаті проведених робіт складається звіт, що включає схематичну
інженерно-геологічну карту району в масштабі 1:100 000 – 1:200 000, з
характеристикою варіантів трас доріг і обґрунтуванням обраного варіанту.
Інженерно-геологічні вишукування на стадії проекту проводяться по обраному варіанті
траси в смузі шириною від 0,2 до 0,5 км. Детально вивчається не тільки траса дороги, але й
ділянки розміщення місць індивідуального проектування (глибокі виїмки, високі
насипи, штучні споруди й ін.).
До складу інженерно-геологічних робіт входять: 1) інженерно-геологічна
зйомка; 2) буріння свердловин і проходка гірських виробок; 3) дослідні роботи;
4) стаціонарні спостереження; 5) лабораторні дослідження й 6) камеральні
роботи.
Свердловини при інженерно-геологічній зйомці проходяться по всій
проектованій трасі дороги з відстанями між ними 350-500 м і глибиною 3-5 м.
На ділянках зі складними інженерно-геологічними умовами (зсувні схили,
заболочені ділянки й ін.) передбачаються окремі поперечники з 3-5
свердловинами, а також зменшуються відстань між ними й збільшується їхня
глибина.
На ділянках трас лінійних споруд індивідуального проектування (штучні
споруди, виїмки, насипи й ін.) розміщення й глибина свердловин приймається
відповідно до нормативних показників.
Глибину свердловин при висоті
насипів до 12 м приймають 3 – 5 м на слабостискальних і 10 –
15 м на сильностискальних ґрунтах. Для виїмок – на
1-3 м нижче глибини сезонного промерзання (від дна виїмки).
Для
інженерно-геологічного обґрунтування проекту автомобільної дороги або залізниці
за результатами виконаних робіт представляють наступні необхідні матеріали: 1)
інженерно-геологічні карти масштабу 1:2 000 – 1:10 000 смуги уздовж траси
дороги шириною 0,3 – 0,5 км і ділянок, на яких земляне полотно буде зводитися по
індивідуальних проектах (високі насипи, глибокі виїмки, штучні споруди); 2)
інженерно-геологічні розрізи по осі земляного полотна дороги й на ділянках
індивідуального проектування; 3) відомості нормативних і розрахункових показників
властивостей ґрунтів по кожному виділеному інженерно-геологічному елементу; 4)
дані гідрогеологічного вивчення траси дороги із вказівкою місць водозаборів,
розміщення дренажних систем і ін.; 5) матеріали по забезпеченню споруджуваної
дороги природними будівельними матеріалами (дані про їхні родовища, включаючи
показники якості й запаси корисної копалини, умови розкриття й розробки).
Інженерно-геологічні вишукування на стадії робочої документації проводяться для
уточнення інженерно-геологічних умов траси, а також на ділянках перетрасування й зміщення положення окремих проектованих штучних
споруд на місцевості.
За результатами польових і лабораторних робіт складають звіт про
інженерно-геологічні умови проектованої залізничної або автомобільної дороги.
Інженерно-геологічні вишукування
мостових переходів. Поняття „мостовий перехід” містить у собі міст, підходи до мосту, регулювальні й
захисні споруди. Мости залежно від своєї довжини поділяються на малі, середні й
великі.
Інженерно-геологічні
вишукування для малих мостів (довжиною менше 25 м) проводяться в складі
вишукувань по трасах автомобільних доріг і залізниць як для об'єктів
індивідуального проектування, а саме штучних споруд.
Склад і об’єми інженерно-геологічних вишукувань для будівництва
середніх (довжиною від 25 до 100 м) і великих мостів (довжиною понад 100 м)
визначаються відомчими будівельними нормами ВБН 156-88 „Інженерно-геологічні
вишукування залізничних, автодорожніх і міських мостових переходів”.
До складу інженерно-геологічних вишукувань для вибору місця й траси
мостового переходу входять: збір і систематизація всіх матеріалів вишукувань
минулих років, інженерно-геологічна рекогносцировка, інженерно-геологічна
зйомка, геофізичні дослідження, буріння свердловин і гірничопрохідні
роботи з відбором проб ґрунтів і води, польові дослідження ґрунтів (при
необхідності), лабораторні роботи, стаціонарні спостереження й камеральні
роботи.
Згідно ВБН 156-88, рекогносцировка проводиться уздовж осей намічених
варіантів мостового переходу й уздовж водотоку вище й нижче за течією на
300-500 м від осі. Знімальні роботи в масштабі 1:5 000 – 1:10 000 виконуються по всіх
варіантах мостового переходу із проходженням при необхідності свердловин і
гірських виробок. Ширина смуги зйомки на кожному варіанту повинна бути не менше 300 м.
Велику увагу до початку польових робіт приділяють збору й аналізу наявних
фондових і інших матеріалів по геології, геоморфології й гідрогеології району,
а також дешифруванню аеро-космознімків.
Вишукування на стадії обґрунтування передпроектної
документації завершуються
складанням звіту з порівняльною характеристикою інженерно-геологічних умов
кожного з вивчених варіантів і рекомендаціями з вибору основного варіанту мостового переходу.
Найважливіше значення для вибору основного варіанту траси мостового
переходу має геологічна будова долини (літологічний склад і умови залягання
четвертинних і корінних порід). Найбільш сприятливими основами для опор мосту є нетріщинуваті (або малотріщинуваті)
скельні породи, щільні льодовикові відклади, потужні товщі алювіальних
піщано-гравійних відкладів. Міцнісні й деформаційні
характеристики цих порід повинні забезпечувати стійкість і довговічність мосту
й підходів до нього.
Інженерно-геологічні вишукування на стадії проекту на ділянці, обраній для розміщення
мостового переходу, повинні підтвердити правильність його вибору, а також дати додаткову інженерно-геологічну й
гідрогеологічну інформацію, необхідну для проектування всього комплексу споруд мостового
переходу й підходів до нього. На стадії проекту повинен бути даний прогноз зміни геологічного
середовища в період будівництва й експлуатації, а також виявлені й оцінені запаси
ґрунтових будівельних
матеріалів.
Для вирішення цих питань уздовж осі мостового переходу на ділянці
шириною 100-200 м виконують детальну інженерно-геологічну зйомку в масштабі 1:2
000 – 1:5 000, що супроводжується комплексом різноманітних
інженерно-геологічних досліджень.
Основним видом інженерно-геологічних робіт є буріння свердловин як у
руслі ріки, так і на заплавних підходах до мосту. Кількість свердловин і їхня
глибина визначаються залежно від довжини проектованого мосту, складності
інженерно-геологічних умов і ступеня вивченості ділянки робіт.
Для середніх мостів, як правило, бурять три-п'ять свердловин глибиною 10
– 15 м, а для великих мостів – шість-вісім і більше свердловин глибиною 15– 30
м, іноді до 40 – 50 м. Якщо на обраній ділянці залягають алювіальні або інші
пухкі відклади, їх проходять на повну потужність і урізаються в товщу щільних
корінних порід. Буріння свердловин супроводжується відбором монолітів ґрунту і зразків
порушеної структури.
Кілька свердловин необхідно проходити й на підходах до мосту: у
середньому 1 свердловина глибиною 4 – 6 м буриться через кожні 200 – 300 м у
районі заплавної тераси.
Буріння свердловин у руслі ріки можливо лише взимку при наявності
достатньої товщі льоду, або в літній період – із плотів або понтонів.
На стадії проекту для вивчення геологічних умов будівництва фундаментів
опор мосту, підходів до нього й регулюючих споруд проводяться також геофізичні
дослідження (електро- і сейсморозвідка), польові
випробування ґрунтів за допомогою статичних навантажень, статичне й динамічне
зондування, лабораторні дослідження властивостей ґрунтів і хімічного складу
підземних вод та ін.
За результатами виконаних робіт складають детальну інженерно-геологічну
карту й геологічні розрізи по осі мосту і його підходів, а також по осі дамб і
іншим регулюючим спорудам.
На стадії робочої документації уточнюють дані, отримані на стадії проекту,
зокрема, по інженерно-геологічних умовах основ опор мосту. Тривають роботи зі збору
гідрометричних і гідрологічних даних про рівневий і
льодовий режим ріки, швидкостях течії й ін., необхідних для прогнозу розвитку
підмивання й розмиву русла й берегів ріки. Якщо буде потреба збільшення
об’ємів запасів ґрунтових будівельних матеріалів ведеться їх додаткова
розвідка. У
складних інженерно-геологічних умовах тривають стаціонарні спостереження за
динамікою розвитку небезпечних геологічних процесів.
По закінченні
робіт складають технічний звіт про результати інженерно-геологічних вишукувань
мостового переходу з необхідними графічними й табличними додатками (план
ділянки мостового переходу масштабу 1:1 000, на який наносять берегові
підвалини й опори; інженерно-геологічну й геоморфологічну карту масштабу 1:2
000 – 1:10 000, інженерно-геологічні розрізи, розрахункові й нормативні
показники властивостей ґрунтів, дані, що характеризують гідрологічний режим
ріки й інтенсивність розвитку несприятливих геологічних процесів та ін.).
У звіті
приводяться загальні висновки про інженерно-геологічні умови будівництва
мостового переходу й даються необхідні рекомендації із забезпечення його
стійкості й довговічності.