Инженерно-геологические работы

Инженерно-геологические работы занимают определенное место в процессе деятельности человека.

Для выявления положения инженерно-геологических изысканий в системе процессов планирования, проектирования, строительства и эксплуатации природно-технических систем (ПТС) следует обратиться к исходным данным, на основании которых эти процессы осуществляют.

Проектирование ПТС в наиболее явном виде связано с инженерно-геологическими работами. Проектирование требует исходной информации. Информация, используемая на разных стадиях проектирования ПТС, делится на:

• информацию технико-экономического характера (нередко и социологического)
• информацию о природных условиях.

Данные о природных условиях можно разделить на:

• данные физико-географического характера (климат, рельеф, гидрология, растительность), или сведения о свойствах внешних по отношению к геологической среде (атмосферы, поверхностной гидросферы, биосферы);
• сведения о свойствах геологической среды компонентах инженерно-геологических условий и процессах ее движения.

Последние получают в ходе инженерно-геологических изысканий. Цели оптимизации ПТС при ее строительстве достигаются путем корректировки рабочих чертежей и способов производства строительных работ, а также путем контроля за соблюдением качества и технологии работ в соответствии с проектом.

Корректировка рабочих чертежей и проекта производства строительных работ основывается прежде всего на инженерно-геологической информации, данных о фактически наблюдаемых во время строительства структуре и свойствах геологической среды, режиме и видах ее взаимодействий с орудиями и продуктами труда человека (с элементами сооружений, рабочими механизмами и др.).

Эту информацию получают в процессе инженерно-геологических работ, выполняемых на строительной площадке во время строительства.

Эксплуатация ПТС предусматривает оптимальное управление ее функционированием. Управление ПТС в зависимости от ее характера может заключаться в спорадическом осуществлении управляющих взаимодействий (в случае резкого отклонения режима функционирования ПТС от заданного) или в перманентных управляющих взаимодействиях.

Управление требует информации о функционировании ПТС, о взаимодействии се подсистем (об инженерно-геологических процессах).

Состояние ПТС изменяется во времени (ПТС — динамическая система), поэтому информацию о параметрах, характеризующих состояние ПТС, о ее координатах получают в ходе режимных наблюдений за осадками, напряжениями, температурой, поровым давлением, фильтрационными расходами и другими характеристиками.

Мы видим, что инженерно-геологические изыскания занимают строго фиксированное место в процессах планирования, проектирования, строительства и эксплуатации ПТС. Они служат для оптимизации этих процессов. Положение инженерно-геологических изысканий среди других процессов человеческой деятельности поясняет схема, приведенная на рис. 9.1.

Необходимость в их производстве вытекает из потребности в инженерно-геологической информации при планировании, проектировании, строительстве и эксплуатации сооружений, а точнее, ПТС.

Рис. 9.1. Место инженерно-геологических изысканий среди других хозяйственных процессов. Цифры — продукт процесса: 1 — инженерно-геологическая информация; 2 — план развития хозяйства (схема развития и размещения отраслей хозяйства и промышленности); 3 — проект ПТС; 4 — ПТС; 5 — продукт, производимый в результате эксплуатации ПТС (или сооружения)

При планировании намечают район предполагаемого строительства. В ходе проектирования выбирают строительную площадку, на которой размещают (компонуют) сооружения, и, наконец, когда выбрано место посадки сооружения, ведут окончательные расчеты сооружения и его основания.

Каждый из этапов хозяйственной деятельности преследует свою цель, решает свои конкретные задачи

Проектные работы не всегда ограничиваются окончательным расчетом основания и инженерно-геологических процессов внутри сферы взаимодействия. В ходе строительства ответственных сооружений проектировщик корректирует рабочие чертежи, вносит поправки в проект производства строительных работ.

Для этого также требуется инженерно-геологическая информация, полученная уже в процессе строительства сооружения.

Далее в процессе эксплуатации ПТС требуется обеспечить оптимальный режим взаимодействий геологической среды с сооружением (инженерно-геологических процессов). Эта задача решается на основе информации об инженерно-геологических процессах, развивающихся при эксплуатации сооружения.

Таким образом, в процессах планирования, проектирования, строительства и эксплуатации ПТС необходима инженерно-геологическая информация для решения задач оптимизации этих хозяйственных процессов. Различные этапы хозяйственной деятельности людей непременно включают процесс получения инженерно-геологической информации — инженерно-геологические исследования.

Ясно, что цели инженерно-геологических изысканий должны вытекать из целей планирования, строительного проектирования, строительства и эксплуатации ПТС, а в части взаимодействия геологической среды с сооружением должны быть подчинены им.

Инженерно-геологическая информация, получаемая в процессе изысканий, должна точно отвечать запросам проектировщиков и специалистов, ответственных за эксплуатацию сооружений.

В табл. 9.2 помещены данные о целях планирования, строительного проектирования, строительства и эксплуатации ПТС и о целях инженерно-геологических работ.

Таблица 9.2 Цели этапов хозяйственной деятельности и этапов инженерно-геологических изысканий

Этапы хозяйственной деятельности	Этапы инженерно-геологических изысканий	Цели хозяйственной деятельности	Цели инженерно- геологических изысканий
1	2	3	4
Планирование ПТС	I. Инженерно- геологические изыскания в пределах района планируемого строительства	Обосновать экологическую, социальную, экономическую целесообразность, техническую возможность хозяйственного освоения района	Выявить возможные наиболее благоприятные в инженерно-геологическом отношении варианты размещения проектируемых объектов и выбрать перспективные для дальнейших проработок варианты
Планирование ПТС, ЭТЭО	II. а. Инженерно- геологические изыскания на перспективных вариантах	Выбрать оптимальный вариант на основании сравнительного экологического и технико-экономического анализа перспективных вариантов	Выявить оптимальный в инженерно-геологическом отношении вариант путем сравнительного анализа инженерно-геологических условий изученных перспективных вариантов
Проектирование ПТС, стадия проекта	II. б Инженерно- геологические изыскания на вы- бранном варианте	Оптимально разместить на выбранной строительной площадке здания и сооружения. Произвести предварительные расчеты основания. Выбрать типы фундаментов. Разработать проекты защитных мероприятий. Для линейных сооружений проложить трассу. Выделить участки индивидуального проектирования. Подобрать или разработать типовые проекты. Разработать проект защитных мероприятий	Дать проектировщику оптимум инженерно-геологической информации о свойствах геологической среды — компонентах инженерно-геологических условий и ЭГП на выбранной строительной площадке (на трассе), необходимый и достаточный для достижения целей строительного проектирования: компоновки зданий и сооружений, проведения предварительных расчетов оснований, выбора типов фундаментов и т. д.
Проектирова- ние ПТС, ста- дия рабочей документации	III. Инженерно- геологические изыскания в пределах предпо-взаимодействия геологической среды с сооружением	Провести окончательные расчеты зданий и сооружений. Разработать индивидуальные проекты для участков трассы линейных сооружений. строительных работ	Дать проектировщику оптимум информации о свойствах геологической среды — компонентах инженерно-геологических условий в пределах предполагаемой сферы ее взаимодействия с её сооружением, необходимый и достаточный для проведения окончательных расчетов сооружений и их оснований, для разработки индивидуальных проектов участков трассы и проекта строительных работ
Строительный ПТС	IV. Инженерно- геологические изыскания в пределах развивающейся сферы взаимодействия геологической среды с сооружением в период строительства	Уточнить проекты зданий и сооружений (откорректировать рабочие чертежи); уточнить проект производства строительных работ; обеспечить контроль качества строительных работ в соответствии с проектом	Проверить соответствие инженерно-геологической информации, содержащейся в проекте, и информации о фактических свойствах геологической среды и об инженерно-геологических процессах. Откорректировать прогнозы инженерно - геологических процессов
Эксплуатация ПТС	V. Инженерно- геологические изыскания в пределах ПТС в период ее функционирования	1. Обеспечить функционирование элементарной или локальной ПТС в заданном режиме (нормальную эксплуатацию сооружений). 2. Обеспечить оптимальное функционирование региональной ПТС, отвечающее условию рационального использования и охраны природных ресурсов	Получить информацию о режиме инженерно-геологических процессов, необходимую и достаточную для корректировки их прогнозов и принятия решений, направленных на оптимизацию управления ПТС

Для процесса инженерно-геологических изысканий характерны следующие черты.

1. Сокращение площади и глубинности инженерно-геологических работ при переходе от более ранних к более поздним этапам.
2. Повышение детальности, достоверности и специализации инженерно-геологических работ, обусловленное конкретизацией целей проектирования и инженерных задач.
3. Возрастание роли количественных оценок и повышение строгости критериев разделения геологической среды на части (геологические тела) по различным свойствам, приводящее к увеличению вклада специальных методов инженерной геологии в общий объем инженерно-геологических работ.

Этапы инженерно-геологических работ, реализуемых при любых изысканиях, увязываются со стадиями проектирования и инженерно-геологических изысканий различных сооружений. Сопоставление этапов инженерно-геологических работ со стадиями проектирования и изысканий содержит табл. 9.3.

Таблица 9.3 Этапы инженерно-геологических работ и стадии проектирования и изысканий различных сооружений

Виды сооружений	Этапы хозяйственной деятельности
	Планирование ПТС	Стадии проектирования ПТС
		проект	рабочая документация	рабочий проект (одностадийное проектирование)
Гражданские и промыш­ленные	Проект генераль­ного плана города, поселка; I	Проект детальной планировки микрорайонов, жилых комплек­сов, города, поселка; IIа	Проект застройки микрорайонов жилых комплексов, отдельных зданий и сооружений; IIб и III	-
Гидротехни­ческие	Схема комплекс­ного использова­ния водотока; I	Выбор створа в пределах ступени; На Компоновка сооружений на вы­бранном створе; IIб	Рабочая документация, работы в пределах предполагаемых сфер взаимодействия отдельных со­оружений; III	-
Дороги	-	Выбор оптимального варианта трассы; IIа. Работы на оптимальном варианте; IIб	Работы на участках индивидуаль­ного проектирования; III	Рабочий про­ект; II и III
Трубопрово­ды	-	Выбор варианта трассы, IIа, и работы на трассе, IIб	Работы на участках индивидуаль­ного проектирования; III	Тоже
Линии элект­ропередач	-	Тоже	Проект расстановки опор; III	То же
Аэродромы	-	Работы на выбранном варианте; IIб	Работы на местах посадки соору­жений внутри предполагаемых сфер взаимодействия; III	То же
Мелиоратив­ные системы	Схема комплексно­го использования и охраны земельных и водных ресурсов; I	Проект. Работы на выбранном варианте; IIб	Работы на местах размещения сооружений, внутри предполагае­мых сфер взаимодействия; III	То же

Примечание. Римские цифры — номера этапов.

Анализ таблицы показывает, что инженерно-геологические работы, проводимые для обеспечения планирования отраслей народного хозяйства, по целевому назначению и характеру соответствуют первому этапу.

Это относится и к проработкам схем расселения, схем комплексного использования ресурсов и проектам генерального плана.

При проектировании гидротехнических сооружений этапы работ II и IIб. соответствуют изысканиям, проводимым с целью выбора оптимального створа на участке речной долины, и изысканиям на выбранном створе, с которых начинают прорабатывать проект (компоновочные решения и предварительные расчеты основания).

Этап III инженерно-геологических работ коррелирует со стадией РД.

Если изыскания проводят в две стадии, то первой из них отвечают этапы работ II и IIб. Второй стадии РД соответствует III этап инженерно-геологических работ (работы в пределах предполагаемой сферы взаимодействия геологической среды с сооружением).

При изысканиях для технически несложных объектов и сооружений, строительство которых ведется по типовым и повторно применяемым проектам (например, трубопроводов и несложных мелиоративных систем), совмещают этапы II и III инженерно-геологических работ.

Это значит, что сразу за изысканиями, проводимыми в пределах стройплощадки (трассы) с целью компоновки сооружений или выделения участков индивидуального проектирования (дороги, трубопроводы), следуют работы в пределах предполагаемой сферы взаимодействия, выполняемые с целью получения данных, нужных для окончательных расчетов.

Четвертый и пятый этапы в табл. 9.3 отсутствуют, так как они выполняются при строительстве и эксплуатации ПТС.

В производстве любого продукта сам продукт, а точнее, его количество и качество определяет технологический процесс. Продуктом инженерно-геологических работ, как отмечалось, является инженерно-геологическая информация.

Она определяет методику инженерно-геологических работ на разных этапах. Количество и качество инженерно-геологической информации подчинено целям хозяйственной деятельности, т. е. целям решения инженерной задачи.

Поэтому рассмотрение методики инженерно-геологических исследований и инженерно-геологической информации, получаемой на разных этапах, целесообразно проводить по следующей схеме:

цель строительного проектирования — цель инженерно-геологических изысканий — инженерно-геологическая информация, требуемая для достижения цели строительного проектирования, — методы получения нужной информации и последовательность их применения (методика инженерно-геологических работ).