CC BY
75
ВЕСТНИК ofon, ~
2/2013
ИНЖЕНЕРНЫЕ ИЗЫСКАНИЯ И ОБСЛЕДОВАНИЕ ЗДАНИИ. СПЕЦИАЛЬНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО
УДК 624.131
А.А. Кашперюк, П.И. Кашперюк, Н.Н. Коршунова*
ФГБОУВПО «МГСУ», *ФГБОУ ВПО «РУДН»
ОСОБЕННОСТИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ ПРИ ЗАСТРОЙКЕ ГОРОДСКИХ КВАРТАЛОВ И КРУПНЫХ ЗАГОРОДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ
Рассмотрены некоторые особенности инженерно-геологических изысканий на крупных по площади городских территориях с возможным локальным развитием мощных толщ техногенных грунтов. Приведены примеры влияния объема и состава изысканий на надежность выявления геологического строения, состава, состояния и физико-механических свойств грунтов основания. Дана оценка деформационных свойств насыпных грунтов и возможность их использования в качестве непосредственного основания жилого дома в Марфино. Статья носит полемический характер и будет полезна для изыскателей в практическом отношении и при актуализации новых российских стандартов.
Ключевые слова: инженерно-геологические изыскания, насыпные грунты, основание, объем изысканий, деформационные свойства грунтов, статическое зондирование, осадка фундамента, геодезический мониторинг, усиление грунтов.
В последние десятилетия при интенсивном освоении территорий под жилищное, офисно-торговое и коттеджное строительство в г. Москве и Подмосковье, когда застраиваются целые кварталы и территории площадью значительно более 1 га, для разработки генерального плана застройки, т.е. на стадии обоснования инвестиций в строительство, сложилась практика, когда при инженерно-геологических изысканиях часто заказчики и проектировщики пользуются положением СП 11-105—97, п. 6.7, допускающим выполнять инженерно-геологические изыскания в объеме необходимом для стадии проекта [1]. Это значит, что крупные площадки, как правило, разбуриваются по сетке 50^50 м или еще реже, исходя из предположения, что 1...2 скважины попадут в контур проектируемого здания, с составом работ, предусмотренных для стадии проектирования. В дальнейшем материалы таких инженерно-геологических изысканий в составе утверждаемой части проекта соответствующей очереди застройки передаются в Государственную экспертизу и, как правило, получают положительные заключения.
Очевидно, что такой подход к объемам изысканий может быть оправдан для объектов первой и второй геотехнических категорий (П-Ш уровня ответственности сооружения) только на участках с простыми (I) и в отдельных случаях средней сложности (II) инженерно-геологическими условиями, когда в активной зоне основания сооружений наблюдаются закономерные изменения состава и морфометрических параметров слоев (геологических тел), слагающих грунтовую толщу. Однако известно, что в случае наличия выкли-
нивающихся слоев или линз, ширина которых меньше расстояния между скважинами, разбуренными по сетке, может иметь место не менее 11 вариантов горизонтального (планового) их расположения, как показано на рис. 1, когда в четырех точках сетки это геологическое тело (или в нашем случае ИГЭ) может быть не вскрыто [2].
Рис. 1. Схема возможного планового залегания выклинивающих слоев и линз различных по составу и свойствам грунтов внутри участка разбуренного по сетке
Это значит, что при производстве инженерно-геологических изысканий по сетке 50^50 м на участках II и III категории сложности инженерно-геологических условий существует большая вероятность выпадения из поля зрения исследователя геологического тела (слоя или линзы), площадь распространения которого в пределах ячейки сетки может достигать 2000 м2, при том, что площадь секции типовых многоэтажных жилых домов составляет 412,5 м2 [3].
Примером уязвимости указанного выше подхода к инженерно-геологическим изысканиям могут являться изыскания, проведенные филиалом ФГУП НИЦ «Строительство» НИИОСП в 2007—2009 гг. на площадках первой и второй очереди строительства жилого комплекса кварталов № 51 и 52 в районе Марфино в г. Москве, суммарной площадью 45 га. На этой территории в процессе инженерно-геологических изысканий было пробурено по сетке 75^75 м, с отдельными сгущениями скважин до 30 м, 179 скважин глубиной до 26 м, включая 5 скважин до 50 м, общим метражом 5242 п. м.
Инженерно-геологические особенности участка исследования. Участок расположен на поверхности ледниковой равнины между улицами Академика Комарова, Ботанической и Кашенкин луг, на пустыре, ранее занятом тепличным хозяйством РАСХН. Поверхность территории относительно ровная с небольшим понижением в северо-западном направлении, слаборасчленная, с абсолютными отметками поверхности земли от 162,31 до 165,09 м. Согласно ранее проведенным изысканиям, геологическое строение участка в районе корпуса 70 Б до глубины 25 м, как показано на рис. 2 и 3, представлено сверху вниз следующими отложениями: современными насыпными грунтами мощностью
2
4
1, 2, 3... - контуры геологического тела
место выклинивания геологического тела
ВЕСТНИК
1ГСХ-
2/2013
0,5...1,7 м, среднечетвертичными водно-ледниковыми суглинками с линзами песков гравелистых мощностью 2,5.6,4 м, среднечетвертичными моренными суглинками мощностью 1,9.7,4 м и мощной толщей нижне-среднечетвер-тичных водно-ледниковых песков с прослоями и линзами суглинков и супесей, суммарной мощностью более 15 м. Четвертичные отложения на отметках 134,5.139,0 м подстилаются толщей верхнеюрских отложений волжского и оксфордского ярусов.
скв.З арх. ' 165.60
скв.4 арх. 164.95
©скв.31 163.90
® скв.З арх. 163.90
С3-31 163.90
Условные обозначения:
-контур сооружения
-буровая скважина, её номер
- абсолютная отметка устья
-буровая скважина, её номер
- абсолютная отметка устья, выполненная по сетке
-точка статического зондирования
- абсолютная отметка устья
-линия инженерно-геологического и его номер
-граница, разделяющая коренные и насыпные грунты в основании фундаментов здания
Рис. 2. План расположения горных выработок
Под корпус 70 Б, в августе 2009 г., строители начали укладку фундаментной плиты толщиной 0,6 м в отрытом котловане на отметке 160,50 м. В это же время Генпроектировщик (11-я мастерская Моспроекта 1) убедил заказчика провести дополнительные инженерно-геологические изыскания под строящиеся корпуса, для чего была привлечена изыскательская организация ООО «Компания МАКОМ». Дополнительные изыскания показали, что под большей частью южной секции корпуса 70 Б и восточной половине центральной секции залегает мощная (до 7,6 м), неравномерная по простиранию толща насыпных грунтов, отнесенная в ранее выполненных изысканиях к водно-ледниковым отложениям (рис. 3, 4), а скважиной номер 30 был вскрыт засыпанный колодец глубиной 13,4 м.
Рис. 3. Инженерно-геологический разрез участка по данным ФГУП НИЦ «Строительство»
Рис. 4. Фрагмент инженерно-геологического разреза грунтов основания корпуса 70 Б по линии !Х-!Х
ВЕСТНИК ~
2/2013
Основной ошибкой ранее проведенных в Марфино работ являлось то, что на большей части территории встреченные непосредственно под насыпными грунтами верхнечетвертичные и современные покровные суглинки, с тонкими прослоями песка пылеватого, с редкими включениями дресвы исследователями были отнесены к среднечетвертичным водно-ледниковым грунтам. В связи с этим на участках распространения мощного слоя насыпных грунтов, представленных в керне переслаиванием линз и прослоев песчано-глинистого и даже щебнистого (щебень и дресва известняка с песчаным наполнителем) состава, последние были отнесены к коренным водно-ледниковым отложениям. Здесь хотелось бы отметить, что в городских условиях, когда часто техногенная толща сложена грунтами обратной засыпки или насыпными песками различного генезиса, требуется высокая квалификация и особая внимательность геолога, чтобы в процессе буровых работ не отнести такие грунты к коренным отложениям. Методы полевого определения насыпных грунтов общеизвестны, однако бывает очень сложно в подобной толще найти какие-либо включения, указывающие на техногенное ее происхождение [4]. В пределах характеризуемой площади корпуса 70 Б маркировка насыпной толщи не представляет сложности из-за достаточного наличия в ней отдельных включений крошки кирпича и бетона, а тем более наличия большого количества (до 50 %) дресвы и щебня известняка, не являющихся характерными для водно-ледниковых песчаных и глинистых отложений московского оледенения.
В результате дополнительных изысканий в пределах контура корпуса 70 Б было установлено, что чуть ли не под 50 % площади выполненной фундаментной плиты непосредственным основанием являются насыпные грунты, мощность которых здесь изменяется от 2,9 до 10,0 м (см. рис. 4). Кроме этого, вблизи восточного края южной секции корпуса под фундаментной плитой на глубине 0,5 м от ее подошвы, позже (в процессе бурения инъекционных скважин для закрепления насыпных грунтов основания) был обнаружен гранитный валун более 2 м в поперечнике и толщиной более 0,6 м (глубже не разбуривался). Все это привело к необходимости внесения изменений в проект фундамента, а именно разработать проект усиления насыпных грунтов основания их инъекцированием цементно-песчаным раствором по методике ООО «Геомассив» на глубину 4 м ниже подошвы фундаментной плиты по сетке 2,0^2,0 м.
Деформационные свойства грунтов основания. Учитывая, что с июля
2009 г. шло интенсивное строительство корпуса 70 Б, сотрудниками ООО НПФ «СИВС» осуществлялся геодезический мониторинг за осадками фундамента строящегося здания с 30 июля 2009 г. по 12 февраля 2010 г., до завершения строительно-монтажных работ по корпусу. Как показано на рис. 5, за весь период наблюдений максимальная деформация плиты не превысила 9,1 мм, а за последний месяц наблюдений деформации вообще отсутствовали. Несмотря на то, что работы по усилению грунтов основания начались только в январе
2010 г., в целом осадки здания на 12.02.2010 г. оказались незначительными (от -2,1 до -9,4 мм), а их относительная неравномерность не представляла какой либо опасности для несущих конструкций. Здесь хотелось бы отметить, что мониторинг за осадками фундаментной плиты такого же рядом стоящего здания (корпуса 70 А), непосредственным основанием которого являлись мо-
ренные суглинки тугопластичной и полутвердой консистенции с модулями общей деформации 22,0 и 30,0 МПа соответственно, показал, что здесь суммарные осадки фундаментной плиты за тот же период наблюдений составили от -6,0 мм до -12,2 мм, т.е. мало чем отличались по величине и неравномерности от осадок корпуса 70 Б.
марки
—♦—цикл 1 —■—цикл 2 цикл 3 —*— цикл 4 —ж—цикл 5 —•—цикл 6 —I—цикл 7
-цикл 8 -цикл 9 —♦—цикл 10 —■—цикл 11 —А—цикл 12 —X— цикл 13 цикл 14
Рис. 5. График суммарных осадок деформационных марок фундаментной плиты мкр. Марфино корпуса 70 Б за период с 30.07.09 по 12.02.10 г.
Это значит, что деформационные свойства грунтов под корпусом 70 Б мало чем отличались по величине от моренных суглинков, являющихся непосредственным основанием корпуса 70 А и частично корпуса 70 Б. Выше мы отмечали, что значение модулей деформации моренных суглинков под корпусами составляет 22,0 МПа для тугопластичных суглинков и 33,0 МПа для суглинков полутвердой консистенции. Выполняя натурные испытания грунтов под корпусом 70 Б методом статического зондирования, вблизи скважин 30 и 32 в толще насыпных грунтов для двух преобладающих разностей (для ИГЭ 1б и ИГЭ 1в) согласно таблицам СП 11-105—97 были определены модули деформации, которые составили соответственно 16,0 и 35,0 МПа (рис. 6).
Таким образом, совершенно очевидно, что модуль деформации насыпных грунтов под фундаментной плитой корпуса 70 Б мало отличается от значений модуля деформаций коренных моренных суглинков. На этом основании и с учетом осадок фундамента здания, полученных в процессе геодезического мониторинга, необходимость усиления грунтов под фундаментной плитой корпуса 70 Б могла быть исключена, о чем авторы настоящей статьи информировали проектировщиков, но окончательное решение (и это не требует какой-либо критики) принимает проектировщик.
Выводы. 1. Базируясь на приведенных в статье положениях, следует отметить, что инженерно-геологические изыскания в городских условиях на крупных по площади участках не могут ограничиваться объемом буровых работ и
ВЕСТНИК
1ГСХ-
2/2013
натурных испытании грунтов по сетке, а на стадии проекта должны в основном проводиться в пределах контура проектируемого объекта, в соответствии с требованиями действующей нормативной документации.
Рис. 6. Результаты статического зондирования насыпных грунтов
2. В процессе буровых работ особое внимание геологов должно быть направлено на идентификацию техногенных грунтов различного происхождения, которые в г. Москве и Подмосковье могут достигать мощности 10 м и более. Наибольшие затруднения связаны с определением грунтов обратной засыпки, которые зачастую трудно отличимы от коренных грунтов.
3. Проведенные исследования показали, что в отдельных случаях результаты статического зондирования насыпных грунтов, согласно рекомендациям СП 11-105—97, ГОСТ 20069—81 и МГСН 2.07.—01, позволяют с достаточной степенью точности определить значения их модулей деформации.
4. Сравнение значений модулей деформаций коренных и насыпных грунтов, являющихся непосредственным основанием при плитном типе фундаментов, позволяет прогнозировать неравномерность и величину осадок фундаментов как в различных частях здания, так и в целом для плиты.
Библиографический список
1. СП 11-105—97. Свод правил по инженерным изысканиям для строительства. Общие правила производства работ. М. : Госстрой России, 1997. 34 с.
2. Бондарик Г.К. Теория геологического поля. М. : РИЦ ВИМС, 2002.
3. Тимофеев В.Ю., Кашперюк П.И. Особенности инженерно-геологических изысканий на территориях многофункциональных торговых комплексов на примере ТРЦ «Мега» // Инженерные изыскания. 2010. № 10. С. 24—27.
4. Гамсахурдиа Г.Р. Некоторые вопросы геотехники: статическое зондирование // Инженерные изыскания. 2009. № 8. С. 38—49.
Поступила в редакцию в декабре 2012 г.
Об авторах: Кашперюк Александра Александровна — студент кафедры механики грунтов, оснований и фундаментов, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, (499)129-18-72, npf-sivs@yandex.ru;
Кашперюк Павел Иванович — кандидат геолого-минералогических наук, член-корреспондент Академии промышленной экологии, доцент, профессор кафедры инженерной геологии и геоэкологии, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, (495)723-11-41, npf-sivs@yandex.ru;
Коршунова Наталья Николаевна — кандидат архитектуры, старший преподаватель кафедры промышленной архитектуры, ФГБОУ ВПО «Российский университет дружбы народов» (ФГБОУ ВПО «РУДН»), 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6, 89166886079@mail.ru.
Для цитирования: КашперюкА.А., КашперюкП.И., КоршуноваН.Н. Особенности инженерно-геологических изысканий при застройке городских кварталов и крупных загородных территорий // Вестник МГСУ. 2013. № 2. С. 64—72.
P.I. Kashperyuk, A.A. Kashperyuk, N.N. Korshunova
GEOLOGICAL ENGINEERING SURVEYS BEFORE THE IMPLEMENTATION OF CONSTRUCTION PROJECTS IN URBAN AND EXTENSIVE SUBURBAN AREAS
The authors discuss peculiarities of engineering geological surveys of contaminated urban and rural soils. The authors provide examples of the influence produced by the scope and composition of geological engineering surveys on the reliability of foundation soils. The authors also provide their assessments in terms of deformation-related properties of filled soils and their employment as immediate foundation soils for a residential house in Marfino. The article is polemical, and it may raise animated discussions of the problem.
The authors believe that geological engineering tests held in urban areas and preceding the implementation of any construction projects should not be limited to cone penetration and field tests of soils limited to the grid, and at the stage of the project design, any tests shall be held within the perimeter of a designed building according to the effective legislation.
BECTHMK ,,-ft, ~
2/2013
In the course of field tests, geologists must pay special attention to the identification of contaminated soils of different origin, especially if the foundation is made of plates. The depth of the contamination may reach 10 meters in Moscow and in the Moscow Region. Identification of backfill soils may be particularly difficult.
Key words: geological engineering survey, contaminated soil, foundation soil, deformation properties of soils, cone penetration test, settling, geodesic monitoring, stabilization of soil.
References
1. SP 11-105—97. Svod pravil po inzhenernym izyskaniyam dlya stroitel'stva. Obshchie pravila proizvodstva rabot [Construction Rules 11-105—97. Collection of Rules Governing Geological Engineering Surveys. General Work Process Rules]. Moscow, Gosstroy Rossii Publ., 1997, 34 p.
2. Bondarik G.K. Teoriya geologicheskogo polya [Theory of the Geological Field]. Moscow, RITs VIMS Publ., 2002.
3. Timofeev V.Yu., Kashperyuk P.I. Osobennosti inzhenerno-geologicheskikh izyskaniy na territoriyakh mnogofunktsional'nykh torgovykh kompleksov na primere TRTs «Mega» [Geological Engineering Surveys of Soils That Accommodate Trade Malls Exemplified by Mega Center]. Inzhenernye izyskaniya [Engineering Surveys]. 2010, no. 10, pp. 24—27.
4. Gamsakhurdia G.R. Nekotorye voprosy geotekhniki: staticheskoe zondirovanie [Several Problems of Geotechnics: Cone Penetrating Testing]. Inzhenernye izyskaniya [Engineering Surveys]. 2009, no. 8, pp. 38—49.
About the authors: Kashperyuk Aleksandra Aleksandrovna — student, Department of Soils, Foundation Soils and Foundations, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; npf-sivs@yandex. ru; +7 (499) 129-18-72;
Kashperyuk Pavel Ivanovich — Candidate of Geological and Mineral Sciences, Associate Member of the Academy of Industrial Ecology, Associate Professor, Professor, Department of Engineering Geology and Geo-ecology, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; npf-sivs@ yandex.ru; +7 (495) 723-11-41;
Korshunova Natal'ya Nikolaevna — Candidate of Architectural Sciences, Senior Lecturer, Department of Industrial Architecture, Russian University of Friendship of Peoples (RUDN), 6 Miklukho-Maklaya St., Moscow, 117198, Russian Federation; 89166886079@ mail.ru.
For citation: Kashperyuk A.A., Kashperyuk P.I., Korshunova N.N. Osobennosti inzhen-erno-geologicheskikh izyskaniy pri zastroyke gorodskikh kvartalov i krupnykh zagorodnykh territoriy [Geological Engineering Surveys before the Implementation of Construction Projects in Urban and Extensive Suburban Areas]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2013, no. 2, pp. 64—72.
