CC BY
236
УДК 624.131.3
Н.Н. Ракитина, А.Д. Потапов*
ГУП «Мосгоргеотрест», *ФГБОУ ВПО «МГСУ»
ДОСТОВЕРНОСТЬ И ДОСТАТОЧНОСТЬ ИНЖЕНЕРНЫХ ИЗЫСКАНИЙ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА: ПРАВИЛО ДВУХ Д
Рассмотрено современное состояние обеспечения качества инженерных изысканий для строительства. Основными критериями повышения качества проектирования зданий и сооружений промышленного, гражданского и иного назначения является достоверность и достаточность результатов инженерно-геологических изысканий. Показаны примеры недостаточного изучения инженерно-геологической обстановки при проектировании сооружений, которые привели к развитию аварийных ситуаций. Рассмотрение причин развития аварий сооружений показало, что они вызваны недостаточностью проведенных изысканий, недооценкой сложности инженерно-геологических условий. При выполнении инженерно-геологических изысканий работы были сосредоточены непосредственно в контуре проектируемого здания, а особенности инженерно-геологических и гидрогеологических условий за пределами площадки оказались значительно более сложными. В процессе строительства при проходке котлована произошла активизация суффозионных процессов, что привело к аварии. Недооценка использования данных геологических фондов в рассмотренном примере показывает, что даже при наличии фондовых материалов, которые в данное время почти не пополняются, возможны ошибки из-за пресловутой экономии средств на изыскания. Требования к обеспечению достоверности и достаточности инженерно-геологических изысканий, именуемые авторами как «правило двух Д», заключены в действующих нормативно-правовых актах. Практика исполнения требований в значительной степени показывает, что стремление к экономии средств на этапе выполнения проектно-изыскательских работ приводит к дополнительным затратам на дополнительное проектирование, ликвидацию последствий аварий и работы по новому проекту. Авторами критически оценено развитие инженерно-геотехнических изысканий взамен инженерно-геологическим изысканиям, что не является методически и теоретически обоснованными и влечет за собой исключение из практики инженерных изысканий рассмотрение инженерно-геологических условий за пределами площадки непосредственно под проектируемым сооружением. Выдвинута рекомендация по повышению качества экспертизы результатов изысканий и обязательному наполнению геологических фондов.
Ключевые слова: инженерные изыскания, строительство, инженерно-геологические изыскания, качество, достоверность, достаточность, инженерно-геологические условия, требования к качеству, экспертиза, геологические фонды.
В нашей стране во все большей степени активизируется строительство, которое по мнению и практическому опыту ведущих экономистов мира, является «локомотивом» социально-экономического развития. Нарастающие объемы нового строительства, а также значительные объемы реконструкции и перепрофилирования зданий и сооружений требуют повышения качества проектно-изыскательских работ. Проектные решения базируются на результатах инженерных изысканий, это неоспоримо и дополнительного обсуждения не требует. Среди видов инженерных изысканий особое место занимают инженерно-геологические изыскания, попытки замены которых на пресловутые
90
© Ракитина Н.Н., Потапов А.Д., 2013
геотехнические изыскания несостоятельны, особенно в нашей стране с исключительно сложной инженерно-геологической обстановкой, широким распространением и развитием многочисленных негативных геологических процессов [1—4].
В последние годы на многочисленных семинарах и форумах, посвященных инженерно-геологическим изысканиям, а также в профессиональных научно-аналитических журналах геологической направленности, изыскателями-производственниками и учеными все более активно обсуждается вопрос качества результатов инженерных изысканий и повышения достоверности инженерно-геологической информации, используемой при проектировании объектов промышленного и гражданского строительства, не говоря уже о подземном, гидротехническом, энергетическом строительстве [5—7].
В Федеральном законе от 30.12.2009 № 384-Ф3 «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений»1 указано, что «Результаты инженерных изысканий должны быть достоверными и достаточными (выделено авторами) для установления проектных значений параметров и других проектных характеристик здания или сооружения, а также проектируемых мероприятий по обеспечению его безопасности. Расчетные данные в составе результатов инженерных изысканий должны быть обоснованы лицом, выполняющим инженерные изыскания, и содержать прогноз изменения их значений в процессе строительства и эксплуатации здания или сооружения» (ст. 15 п. 1).
Проблема достоверности (Д) и достаточности (Д) инженерных изысканий (т.е. соблюдения правила двух Д) весьма актуальна, особенно в условиях исполнения Градостроительного кодекса РФ от 29.12.2004 № 190-ФЗ2 «Результаты инженерных изысканий могут быть направлены на экспертизу одновременно с проектной документацией или до направления проектной документации на экспертизу» (ст. 49 п. 3.2). В случае, если изыскания направляются на экспертизу одновременно с проектной документацией, это значит, что проектирование велось на основании материалов инженерно-геологических изысканий, достоверность и достаточность которых никем не оценена, т.е. правило двух Д не выполняется.
Ситуация складывается парадоксально: заказчик изысканий естественно стремится к экономии средств и поэтому утверждает минимальные объемы изысканий, а изыскатель вынужден для достижения требований действующих нормативов искать «нетрадиционные» методы для их реализации, вплоть до «дорисовки» результатов бурения скважин, полевых и лабораторных испытаний грунтов. Проектирование на основе «отчасти придуманного» инженерно-геологического отчета может привести к аварийным ситуациям на строительной площадке, а также к деформациям уже построенного здания, последствием которых в лучшем случае будут являться материальные потери заказчика (застройщика), не говоря уже о возникающих опасностях социального риска.
1 Федеральный закон от 30.12.2009 № 384-Ф3. Технический регламент о безопасности зданий и сооружений // Российская газета. 31.12.2009. № 255.
2 Градостроительный кодекс Российской Федерации от 29.12.2004 № 190-ФЗ // Российская газета. 30.12.2004. № 290.
Компетентный проектировщик, представляющий сложившиеся проблемы и знающий, что работает с непроверенными материалами инженерно-геологических изысканий, проектирует фундаменты с необоснованным запасом прочности во избежание ненормативных осадок и деформаций сооружений. Такое усиление фундаментов так же в свою очередь приводит к повышенным материальным затратам заказчика (застройщика). К слову следует отметить, что непрофессиональное «полуграмотное» рвение отдельных чиновников к фиктивному освобождению изыскательских организаций от излишних административных барьеров, постепенно разрушает сложившуюся эффективную систему экспертизы изыскательских материалов и уже наносит урон изыскательским работам последующих лет в связи с отказом от обязательного направления, прошедшего экспертизу отчета по изысканиям в геофонды. Последнее означает неоправданное завышение объемов непосредственного прямого исследования грунтов на площадке при отсутствии фондового материала, который не только мог сократить объемы бурения, но и необходим для сопоставления полученных данных с материалами предыдущих работ, что кстати требуется в актуализированной редакции СНиП 11-02—96 «Инженерные изыскания для строительства»3, а кроме того такое сопоставление необходимо для прогноза изменения инженерно-геологических условий площадки строительства.
В настоящее время в городском строительстве все большее распространение получают высотные здания со значительно заглубленной подземной частью (7 и более метров), а кроме того при реконструкции существующих зданий часто возникает необходимость создания аналогичной заглубленной подземной части. В таких случаях требуются исследования геологического разреза и свойств грунтов за пределами площадки, предназначенной для строительства. Однако убедить заказчика согласовать программу изысканий, в соответствии с которой скважины расположены вне строительной площадки, даже если этого требуют местные геологические условия, практически невозможно. Увы, это уже приводило к аварийным ситуациям в г. Москве. Примером могут служить описанные ниже такие ситуации.
В частности, в 2005 г. были выполнены изыскания под строительство жилого комплекса, имеющего двухэтажную подземную часть, на ул. Дмитрия Ульянова в г. Москве.
На основании результатов бурения геолого-литологическое строение до глубины 40 м описано следующим образом: с поверхности до глубины 0,4...2,8 м участок покрыт насыпными грунтами, подстилаемыми надморенными флю-виогляциальными отложениями московского оледенения, представленными мягкопластичными и тугопластичными суглинками, пластичными супесями, пылеватыми песками средней плотности, общей мощностью 1,5.5,8 м. Ниже по разрезу залегают моренные отложения московского оледенения, представленные тугопластичными суглинками мощностью от 0 до 2,3 м. Глубже залегают межморенные флювиогляциальные вводно-ледниковые отложения, представленные тугопластичными суглинками, пластичными супесями и
3 СНиП 11-02—96. Инженерные изыскания для строительства. Основные положения. Актуализированная редакция. М. : Минрегион РФ, 2013.
разнозернистыми песками, общей мощностью 9,3...15,8 м. Ниже встречены озерно-ледниковые отложения, представленные глинами и суглинками мягко-пластичной и тугопластичной консистенции, тонкослоистыми, с включением органических веществ мощностью от 0,5 до 6,3 м. Глубже залегают тугопла-стичные моренные суглинки днепровского оледенения мощностью 3,7.6,6 м, подстилающиеся подморенными флювиогляциальными отложениями, представленные суглинками тугопластичной консистенции, супесями пластичной консистенции и пылеватыми, и средней крупности песками средней плотности. Общая мощность четвертичных отложений на участке составила 34,0.36,9 м. Гидрогеологические условия участка характеризуются распространением над-моренного отложения на глубине 1,4.7,5 м и основного надъюрского, зафиксированного на глубине 23,4.26,0 м. Видно, что инженерно-геологические условия участка строительства не являются простыми для проектирования, строительства и дальнейшей эксплуатации сооружения.
В соответствии с проектом ограждение котлована для выполнения работ по возведению подземной части и фундированию, устроенное способом «стена в грунте», должно было закрепляться двумя ярусами грунтовых анкеров.
В процессе строительства подземной части, после проходки котлована до уровня, соответствующего отметке установки нижнего яруса анкеров, выяснилось, что с одной стороны вне контура котлована залегают слабые грунты, не описанные, а значит и не встреченные при изысканиях. Требуемую проектную несущую способность грунтовых анкеров, корни которых установились в слабом слое, обеспечить не удалось. В результате этого было принято оперативное решение корректировать проект, взамен анкеров на этом участке были установлены распорки, сокращающие используемое подземное пространство строящегося жилого комплекса.
Выполненные в 2006 г., дополнительные изыскания по периметру площадки определили залегание в разрезе озерно-ледниковых текучепластичных суглинков, имеющих линзовидное залегание мощностью до 1 м. Определенные в лаборатории характеристики свойств данного инженерно-геологического элемента (ИГЭ) показали его низкие прочностные и деформационные свойства: сцепление 22 кПа, угол внутреннего трения 11°, модуль деформации 5 МПа. За пределами площадки мощность этих грунтов предположительно возрастает и они приобретают более широкое распространение. В случае, если изыскания были бы выполнены на территории, покрывающей всю площадь закрепления анкеров, при проектировании подземной части сооружения наличие слабых грунтов было учтено, а значит не было бы необходимости корректировки проекта, изменения технологии строительства и дополнительного расхода средств.
Следущий пример: в районе дома № 30 по Ленинградскому проспекту 11 сентября 2006 г. произошел провал грунта, площадью около 300 м2, глубиной до 5.6 м (рисунок). В результате под грунт провалился многотонный самосвал, рухнула мачта городского освещения.
Причиной данной аварии признано воздействие строительства многофункционального офисного комплекса с подземной автостоянкой по адресу Ленинградский проспект, вл. 39, расположенного вблизи от площадки нового строительства, но не на участке изысканий.
Провал грунта по адресу: г. Москва, Ленинградский проспект, д. 30 (фото Н.Н. Ракитиной)
Инженерно-геологические изыскания для строительства комплекса были выполнены в 2004 г. Анализ геологического строения и гидрогеологических условий показал, что данная площадка обладает сложными инженерно-геологическими условиями, особенно для заглубленного подземного строительства. В отчете об инженерно-геологических изысканиях на участке строительства было отмечено, что в связи с высоким залеганием уровня грунтовых вод высока возможность возникновения барражного эффекта.
Однако заказчик из соображений экономии не согласовал проведение опытно-фильтрационных работ на участке. Тем более не выполнялось и гидрогеологическое моделирование. В процессе изысканий не удалось учесть то, что через территорию застройки проходит палеодолина р. Таракановки, которая была заключена в коллектор в середине 50-х гг. ХХ в.
«Стена в грунте», заложенная под строительство многофункционального офисного комплекса по адресу Ленинградский проспект, вл. 39, перекрыла движение потока грунтовых вод, изменив направление и скорость фильтрации подземных вод. Грунтовые воды, обладающие критическим градиентом подземного потока, устремились в палеодолину р. Таракановки, что привело к активизации механической суффозии. Подземные воды в короткие сроки вымыли мелкие фракции песка, в результате чего образовались пустота и оседание грунта на площади около 300 м2.
Если бы в ходе изысканий инженерно-геологическая организация произвела анализ палеогидрографической обстановки района, выполнила опытные откачки и на их основании дала четкие сведения о направлении потока подземных вод, а также предоставила сведения о суффозионных свойствах песка, можно было бы спрогнозировать вынос песчаных частиц и выбрать соответствующие проектные решения. Но эти работы не были включены в техническое задание на инженерно-геологические изыскания, не вошли в программу работ исходя из ложных представлений заказчика и проектировщика об экономии средств на изыскания.
Из вышеизложенного следует, что для исполнения Федерального закона от 30.12.2009 № 384-Ф3 «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» программу работ необходимо оценивать и проводить ее экспертизу до проведения изысканий на предмет достаточности видов и объемов работ. Это должно выполняться компетентными специалистами, имеющими доступ к фондовым материалам по району изысканий. Достоверность и достаточность изысканий (выполнение правила двух Д) должны быть оценены до начала проектирования так же квалифицированными специалистами, имеющими возможность сравнить проверяемые материалы с фондовыми данными.
Кроме того, для оценки качества проведенных изысканий необходимо осуществлять выборочный полевой контроль работы инженерно-геологических организаций. В процессе полевого контроля должны проверяться:
способ привязки скважин и точек опытных работ на местности;
способ бурения скважин, правильность ведения буровых журналов;
соблюдение методик отбора, упаковки и транспортирования проб;
соблюдение методик выполнения полевых испытаний грунтов.
В этом случае при посещении площадки изысканий экспертирующей комиссией качество полевых работ, а также, соответственно, качество инженерно-геологических изысканий будут возрастать.
Однако для реализации выполнения правила двух Д полномочия организаций, занимающихся контролем проведения инженерных изысканий должны быть определены законодательно и должно быть остановлено разрушение системы экспертизы результатов инженерных изысканий и восстановлено обязательное формирование геологических фондов.
Библиографический список
1. Москва. Геология и город / под ред. В.И. Осипова, О.П. Медведева. М. : Московские учебники и картолитография, 1997. 400 с.
2. Инженерно-геологические изыскания в сложных условиях / Н.А. Платов, А.Д. Потапов, Н.А. Лаврова, И.А. Потапов, М.А. Калашников. М. : Изд-во МГСУ, 2011. 130 с.
3. Брюхань А.Ф., Брюхань Ф.Ф., Потапов А.Д. Инженерно-экологические изыскания для строительства ТЭС. М. : Изд-во АСВ, 2008. 193 с.
4. Потапов А.Д. Геотехника, есть ли повод для дискуссии // Инженерная геология. 2009. № 11. С. 15—19.
5. Кашперюк П.И., Потапов А.Д. Предмет геотехники — основания сооружений?! // Инженерная геология. 2010. № 1. С. 12—15.
6. К вопросу о необходимости модернизации нормативных документов по инженерно-геологическим изысканиям в районах распространения карстовых и суффози-онных процессов / М.А. Калашников, П.И. Кашперюк, И.А. Потапов, В.П. Хоменко, А.Д. Потапов // Инженерные изыскания. 2010. № 10. С. 8—10
7. Зиангиров Р.С., Потапов А.Д. Еще раз о правильном понимании терминов «геотехника» и «инженерно-геотехнические изыскания» // Инженерные изыскания. 2012. № 9. С. 9—12.
Поступила в редакцию в декабре 2013 г.
Об авторах: Ракитина Наталья Николаевна — геолог службы Геонадзора, ГУП «Мосгоргеотрест», г. Москва, Ленинградский проспект, д. 11, geolog305@yandex.ru;
Потапов Александр Дмитриевич — доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой инженерной геологии и геоэкологии, Московский государственный строительный университет (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, adp1946@mail.ru.
Для цитирования: Ракитина Н.Н., Потапов А.Д. Достоверность и достаточность инженерных изысканий для строительства: правило двух Д // Вестник МГСУ. 2014. № 1. С. 90—97.
N.N. Rakitina, A.D. Potapov
RELIABLE AND ADEQUATE ENGINEERING SURVEYS FOR CONSTRUCTION:
THE RULE OF TWO D
In the article the current state of quality supply of engineering surveys for construction is discussed. The main criteria for improving the design quality of buildings and structures for industrial, civil and other purposes is the reliability and adequacy of the results of engineering-geological surveys. The authors show the examples of inadequate study of engineering-geological conditions in the design of structures that led to emergency situations. Consideration of the reasons of accidents in structures showed that they are caused by lack of research conducted, the underestimation of the complexity of geological conditions. In the process of conducting geotechnical investigations the works were focused directly in the enclosure of a designed building, and the features of geological and hydrogeological conditions of the off-site were much more complex. In the process of construction during the sinking of the pit activation suffusion processes occurred, which led to an accident. Underestimation of the use of these geological funds in this example shows that even in the presence of fund materials, which are currently almost not increased, errors may occur due to the notorious savings for research. The requirements to ensuring the reliability and adequacy of engineering-geological surveys, which the authors call "The Rule of two D" (in Russian — Reliability and Adequacy), lie in the existing legal acts. The practice of fulfilling requirements to a large extend shows that the desire to save money at the stage of design and exploration works results in additional costs for additional design, recovery from accidents and works on a new project. The authors critically evaluated the development of engineering and geotechnical engineering instead of geological survey, which is not methodologically and theoretically substantiated and leads to the excluding from engineering surveys the consideration of the off-site geotechnical conditions directly below the designed structure. The authors give the recommendations for improving the examination quality of the results of surveys and recommendations on obligatory increase of geological funds.
Key words: engineering surveys, construction, engineering-geological surveys, quality, accuracy, sufficiency, engineering-geological conditions, requirements for quality, examination, geological funds.
References
1. Osipov V.I., Medvedev O.P., editors. Moskva. Geologiya i gorod [Moscow. Geology and the City]. Moscow, Moskovskie uchebniki i kartolitografiya Publ., 1997, 400 p.
2. Platov N.A., Potapov A.D., Lavrova N.A., Potapov I.A., Kalashnikov M.A. Inzhenerno-geologicheskie izyskaniya v slozhnykh usloviyakh [Geotechnical Investigations in Complicated Conditions]. Moscow, MGSU Publ, 2011, 130 p.
3. Bryukhan' A.F., Bryukhan' F.F., Potapov A.D. Inzhenerno-ekologicheskie izy-skaniya dlya stroitel'stva TES [Engineering and Ecological Studies for the Construction of Thermal Power Plants]. Moscow, ASV Publ., 2008, 193 p.
4. Potapov A.D. Geotekhnika, est' li povod dlya diskussii [Geotechnics, is There a Reason for Debate]. Inzhenernaya geologiya [Engineering Geology]. 2009, no. 11, pp. 15—19.
5. Kashperyuk P. I., Potapov A.D. Predmet geotekhniki — osnovaniya sooruzheniy?! [Is the Base of Structures the Subject of Geotechnics?!]. Inzhenernaya geologiya [Engineering Geology]. 2010, no. 1, pp. 12—15.
6. Kalashnikov M.A., Kashperyuk P.I., Potapov I.A., Khomenko V.P., Potapov A.D. K vo-prosu o neobkhodimosti modernizatsii normativnykh dokumentov po inzhenerno-geologiches-kim izyskaniyam v rayonakh rasprostraneniya karstovykh i suffozionnykh protsessov [On the Question of the Need of Normative Documents Modernization on Engineering and Geological Surveys in the Areas of Karst and Suffusion Processes]. Inzhenernye izyskaniya [Engineering Surveys]. 2010, no. 10, pp. 8—10.
7. Ziangirov R.S., Potapov A.D. Eshche raz o pravil'nom ponimanii terminov «geotekh-nika» i «inzhenerno-geotekhnicheskie izyskaniya» [Once More on the Correct Definition of the Terms "Geotechnics" and "Engineering and Geotechnical Surveys]. Inzhenernye izyskaniya [Engineering Surveys]. 2012, no. 9, pp. 9—12.
About the authors: Rakitina Natal'ya Nikolaevna — geologist, Geologic Supervision Services, Mosgorgeotrest, 11 Leningradskiy Prospekt, Moscow, Russian Federation; geolog305@yandex.ru;
Potapov Aleksandr Dmitrievich — Doctor of Technical Sciences, Professor, Head, Department of Engineering Geology and Geoecology, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; adp1946@mail.ru.
For citation: Rakitina N.N., Potapov A.D. Dostovernost' i dostatochnost' inzhenernykh izyskaniy dlya stroitel'stva: pravilo dvukh D [Reliable and Adequate Engineering Surveys for Construction: The Rule of Two D]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2014, no. 1, pp. 90—97.
