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.