Проект инженерно-геологических изысканий для застройки второй очереди МКР "Каштак"

Средняя производительность иглы по оттаиванию грунта, м3/сутки:

 (11)

где k – коэффициент теплоотдачи воды, принимаемый для галечных и гравийных грунтов с песчаным заполнителем и для песка равным 0,48, а для тех же грунтов с супесчаным и суглинистым заполнителем равным 0,2; t – температура нагнетаемой воды, ºC; tМ – начальная температура мерзлого грунта (со знаком плюс), ºC; tТ – заданная температура оттаявшего грунта, ºC; СМ, СВ, СТ – объемные теплоемкости соответственно воды, мерзлого грунта и талого грунта, ккал/м3∙град; ρ – удельная теплота плавления льда, равная 80 000 ккал/т; Wc – суммарная влажность грунта, д.ед.; γм – объемный вес скелета мерзлого грунта, т/м3.

Количество дней для оттаивания грунта вокруг одной иглы

 (12)

где α – коэффициент использования тепла воды, принимаемый равным 0,8 при температуре воды t>10 ºC и начальной температуре вечномерзлого грунта tМ>-2 ºC и равным 0,6 при t<10 ºC; tМ<-2 ºC.

.

Количество одновременно действующих игл на больших участках необходимо ограничивать в соответствии с производительностью насосной установки, ресурсами источника водоснабжения и мощностью источника тепла при искусственном нагревании воды так, чтобы через иглу вода поступала с заданным расходом.

ПРОЕКТНАЯ ЧАСТЬ

3. Методика и объёмы проектируемых работ

Инженерно-геологические изыскания для жилой застройки второй очереди микрорайона «Каштак» будут выполняться на стадии проект с целью изучения геолого-литологического строения, геокриологических и гидрогеологических условий площадки, выявление неблагоприятных физико-геологических процессов и явлений.

Основными задачами инженерно-геологических изысканий являются:

- анализ ранее проведенных инженерно-геологических работ;

- планово-высотная привязка проектных выработок;

- проходка горных выработок;

- геофизические работы;

- полевые исследования;

- отбор проб и лабораторные работы;

- камеральные работы.

3.1 Техническое задание

Техническая характеристика проектируемых зданий:

1. Проектируемые здания - жилые дома, детский сад, школа, торгово-гостиничный комплекс.

2. Тип фундамента - плитный.

3. Глубина заложения фундамента - 3 м.

4. Высота зданий – 12, 10, 9, 7 и 5 этажей.

5. Максимальная нагрузка на фундамент - 850 Кн/м.

6. Материал – монолитный железобетон.

7. Уровень ответственности - II.

8. Степень сейсмичности - 6-7 баллов.

9. Стадия проектирования - проект.

3.2 Сбор и обработка материалов прошлых лет

Сбору и обработке подлежат материалы:

- инженерно-геологических изысканий прошлых лет, выполненных для обоснования проектирования и строительства объектов различного назначения - технические отчеты об инженерно-геологических изысканиях, сосредоточенные в государственных и ведомственных фондах и архивах;

- геолого-съемочных работ (в частности, геологические карты наиболее крупных масштабов, имеющиеся для данной территории), инженерно-геологического картирования, региональных исследований, режимных наблюдений и др.;

- научно-исследовательские работы и научно-техническая литература, в которой обобщаются данные о природных и техногенных условиях территории и их компонентах и (или) приводятся результаты новых разработок по методике и технологии выполнения инженерно-геологических изысканий.

При сборе и обработке материалов о криогенных процессах и образованиях следует особое внимание уделять установлению закономерностей их формирования в зависимости от процессоформирующих факторов (особенностей климатических, геокриологических условий, рельефа, состава, температуры грунтов и др.), активности процессов в естественных и нарушенных условиях, негативном воздействии процессов на здания и сооружения и экологию ландшафтов.

По результатам сбора, обработки и анализа материалов изысканий прошлых лет и других данных в программе изысканий и техническом отчете должна приводиться характеристика степени изученности инженерно-геологических условий исследуемой территории и оценка возможности использования этих материалов (с учетом срока их давности) для решения соответствующих задач.

Все имеющиеся материалы изысканий прошлых лет должны использоваться для отслеживания динамики изменения геокриологических условий под влиянием техногенных воздействий и динамики изменения климата.

3.3 Планово-высотная привязка проектируемых скважин

Для выполнения плановой и высотной привязки горных выработок планируется производить топографо-геодезические работы.

Для выполнения этих работ рекомендуется использовать замкнутый теодолитный ход, который представляет собой сомкнутый многоугольник (полигон). Высотная привязка скважин будет обеспечиваться нивелированием IV класса точности, которое планируется производить по тем же направлениям, что и теодолитные ходы. На данной территории планируется осуществить планово-высотную привязку 164 точки, из них: 48 скважин 116 геофизических точек.

3.4 Рекогносцировочное и маршрутное обследование территории

При полевых работах следует наметить маршруты, определить направления маршрутов в пределах границ инженерно-геокриологической съемки, целью которых будет являться рекогносцировочное обследование территории.

В процессе рекогносцировочного обследования территории следует осуществлять: 1. осмотр места изыскательских работ; 2. визуальную оценку рельефа; 3. описание геоботанических индикаторов геокриологических, гидрогеологических и экологических условий; 4. описание внешних проявлений геологических, инженерно-геологических и криогенных процессов с оценкой их интенсивности, площади развития; 5. описание всех видов техногенных нарушений естественных ландшафтов и их влияния на геокриологические условия (глубину сезонного оттаивания и промерзания, активизацию криогенных процессов, последствий их активизации и др.).

Количество маршрутов, состав и объемы сопутствующих работ следует устанавливать в зависимости от детальности изысканий, их назначения и сложности инженерно-геокриологических условий исследуемой территории.

На исследуемой территории следует наметить профиля, по которым будут проходить маршруты: вдоль автомобильной дороги через 100 м. Итого 3,5 км маршрутных и рекогносцировочных исследований. [14]

Маршрутные наблюдения следует осуществлять по направлениям, ориентированным перпендикулярно к границам основных геоморфологических элементов и ландшафтных комплексов с разнородными геокриологическими условиями, контурам геологических структур и тел, простиранию пород, тектоническим нарушениям, а также вдоль элементов эрозионной и гидрографической сети, по намечаемым проложениям трасс линейных сооружений, участкам с проявлениями геологических, инженерно-геологических и криогенных процессов и др.

По результатам маршрутных наблюдений следует наметить места размещения ключевых участков для проведения более детальных исследований, определения характеристик состава, состояния и свойств мерзлых, оттаивающих и промерзающих грунтов основных литогенетических типов, гидрогеологических параметров водоносных горизонтов и т.п. с выполнением комплекса горнопроходческих работ, геофизических, полевых и лабораторных исследований, а также стационарных наблюдений.

3.5 Буровые работы

Буровые работы необходимо производить в соответствии с требованиями норм СП 11-105-97 Часть 1:

Буровые работы под жилую застройку микрорайона «Каштак» проектируются с целью:

- установления или уточнения геологического разреза, выявления грунтовых и подземных вод и условия их залегания;

- изучения глубин сезонного оттаивания и промерзания, температурного режима, мощности мерзлых грунтов и характера их залегания, состава и криогенного строения, выявления и оконтуривания повторно-жильных и пластовых льдов, исследования геологических, инженерно-геологических, криогенных процессов и образований;

- определения глубины залегания уровня подземных вод;

- отбора образцов грунтов для определения их состава, состояния, криогенного строения и свойств, а также проб подземных вод для их химического анализа;

- проведения полевых исследований свойств мерзлых грунтов, определения гидрогеологических параметров водоносных горизонтов и зоны аэрации и производства геофизических исследований;

- выполнения стационарных наблюдений (локального мониторинга компонентов геологической среды).

Проходку скважин следует осуществлять либо переносными комплектами оборудования, либо буровыми установками на транспортных средствах, не нарушающими растительный покров. Выбор вида, глубины и назначения горных выработок, способов и разновидности бурения скважин при инженерно-геологических изысканиях следует производить исходя из целей и назначения выработок, с учетом особенностей геокриологических условий — состава, льдистости, температуры и мощности многолетнемерзлых грунтов, намечаемой глубины изучения геологического разреза.

Для изучения инженерно-геологических условий в сфере взаимодействия зданий и сооружений с геологической средой при наличии опасных геологических и инженерно-геологических процессов при необходимости следует располагать дополнительные выработки за пределами контура проектируемых зданий и сооружений, в том числе и на прилегающей территории.

Скважины проектируем располагать по осям проектируемых зданий и сооружений, в местах резкого изменения нагрузок на фундаменты, глубины их заложения, на границах различных геоморфологических элементов.

Бурение скважин будет производиться самоходными буровыми установками УРБ-2,5А, колонковым способом, «всухую» диаметром до 160 мм, укороченными до 0,3 м рейками. В процессе бурения скважин должно производиться порейсовое описание керна, фиксироваться границы распространения литологических разностей грунтов и производиться отбор образцов грунтов для лабораторных исследований. Особое внимание следует обратить на состояние грунта (талое или мерзлое), при вскрытии мерзлых грунтов описывать криогенную текстуру, количество, мощность и распространение ледяных включений. При вскрытии подземных вод фиксировать уровни их появления и установления, производить отбор проб для определения химического состава и агрессивных свойств к бетону и металлическим конструкциям.

Согласно таблице 8.1, 8.2 СП 11-105-97 Часть 1 [14] на площадке исследований должно быть всего пробурено 45 скважин, глубиной 15 м. Также планируется пробурить 3 термометрические скважины глубиной 10м. Из них:

II категории – 288 п. м.;

III категории – 235, 2 п. м.;

IV категории – 388, 8 п. м..

Скважины будут располагаться по оси зданий через 50 м.

В некоторых скважинах следует проводить замеры температуры многолетнемерзлых грунтов – термометрические скважины.

Все пробуренные скважины после окончания работ должны быть ликвидированы тампонажем глиной или цементно-песчаным раствором с целью исключения загрязнения природной среды и активизации геологических, инженерно-геологических и криогенных процессов.

3.6 Геофизические работы

Геофизические исследования на участках размещения зданий и сооружений следует предусматривать для установления характеристик инженерно-геокриологических условий в пределах сферы взаимодействия проектируемых сооружений с многолетнемерзлыми грунтами оснований: уточнения показателей льдистости грунтов по площади и разрезу, глубины залегания коренных пород, их трещиноватости, изучения криогенных процессов, а также решения других задач (п. 5.7) СП 11-105-97 Часть 1 [14] и обоснованием в программе изысканий.

Геофизические работы планируется проводить с целью выявления и прослеживания зон вечномерзлых грунтов.

В связи с этим необходимо выполнить электроразведку. Электроразведку планируется проводить в двух модификациях: 1) вертикальные электрические зондирования (ВЭЗ), необходимые для изучения мерзлых грунтов по глубине; 2) электропрофилирование (ЭП), необходимое, для оконтуривания зоны распространения многолетнемерзлых грунтов. [15]

Сущность вертикального электрического зондирования заключается в исследовании зависимости между кажущимся сопротивлением и расстоянием от точки наблюдения поля до источника. Для выполнения ВЭЗ можно применять любую из установок, однако технически наиболее просто выполнять зондирование симметричной установкой АМNB. При зондировании такой установкой изучается зависимость кажущегося сопротивления от расстояния между питающими заземлениями.

Немаловажным для проведения детальных геофизических исследований является использование метода электрического профилирования. Профилирование предполагается осуществлять симметричной установкой АМNB. Установка для электрического профилирования состоит из питающей АВ и измерительной MN линий, источника питания и измерительного прибора.

ВЭЗ планируется осуществлять по схеме АМNB с размером питающей линии АВ до 150 м. Всего планируется пройти 3 профиля с шагом 100 м, и расстоянием между ними 50 м. Итого 58 точек.

Электропрофилирование будет выполняться по схеме АМNB с АВ до 150 м, планируется пройти 3 профиля с шагом 100 м, расстоянием между ними 50 м. Итого 58 точек.

Работы необходимо выполнять согласно «Инструкции применения электроразведки на постоянном токе при инженерно – геологических изысканиях. РСН – 43 – 74».

3.7 Отбор проб

В зависимости от свойств грунтов, характера их пространственной изменчивости, а также целевого назначения инженерно-геологических работ в программе изысканий рекомендуется устанавливать систему опробования соответствующим расчетом.

Для исследования строительной площадки под застройку необходимо опробовать 48 скважин, пробы будут отбираться нарушенного и ненарушенного сложения.

Разрез предоставлен 6 инженерно-геологическими элементами.

Пробы нарушенного сложения отбираются из буровых скважин и шурфов из расчета 1 проба на 2 метра, если инженерно-геологический элемент мощностью более 2 м, если менее 2 м, то пробы отбираются из каждой разновидности грунта. В данном случае инженерно-геологические элементы мощностью более 2 м.[14]

Тогда проектируем отбор проб нарушенного сложения, одна проба через два метра. Пробы ненарушенного сложения отбираем в количестве не менее шести на каждый ИГЭ.

На площади проектируется отобрать пробы:

- нарушенного сложения- 210 проб;

- ненарушенного сложения- 60 проб. Всего 270 проб.

3.8 Стационарные наблюдения

3.8.1 Метод полевого определения температуры

Полевые измерения температуры выполняются в целях:

- получения конкретных данных о температуре мерзлых, промерзающих и протаивающих грунтов для использования их в теплотехнических расчетах при проектировании;

- оценки и прогноза устойчивости территории основания;

- назначения глубины заложения и выбора типа фундаментов зданий и сооружений и определения их несущей способности;

- контроля и оценки изменений, происходящих в тепловом режиме грунтов в результате возведения и эксплуатации зданий и сооружений или осуществления различных инженерных мероприятий.

Измерения температуры грунтов должны выполняться в заранее подготовленных и выстоянных скважинах переносимыми или стационарными термоизмерительными комплектами, представляющими собой гирлянды электрических датчиков с соответствующей измерительной аппаратурой. В качестве электрических датчиков температуры грунтов следует применять чувствительные элементы промышленных медных термометров сопротивления с номиналом 100 Ом (например, ЭСМ-03 по ТУ 25. 02. 738. 71).

Монтаж гирлянды электрических датчиков температуры должен выполняться по схеме, однотипным (из одной бухты) многожильным медным проводом сечением 0,35-0,5 мм2 с надежной изоляцией; места спаек должны быть электро- и гидроизолированы.

Разница в сопротивлениях соединительных проводов, измеренная на клеммах разъема, не должна превышать 0,01 Ом; сопротивление изоляции проводов, шунтирующее датчик, должно быть не менее 2 Мом.

В качестве измерительных приборов к электрическим датчикам следует применять специальные термометрические многопредельные неравновесные мосты или потенциометры постоянного тока, отградуированные в градусах Цельсия, при цене деления шкалы не более 0,1ºС, либо лабораторные мосты сопротивлений класса точности 0,05-0,1% (МО-62, МО-64, Р-39 и т.п.), подключаемые к гирлянде через узел коммутации.

При инженерно-геокриологических исследованиях глубины измерения температуры в скважинах диаметром не более 160 мм следует принимать: в пределах первых 3 м – кратными 0,5 м; затем, до глубины 5 м – кратными 1 м; далее – на глубинах 7 и 10 м.

Измерения температуры грунтов следует производить в следующем порядке:

перед спуском термоизмерительной гирлянды в скважину проверяют рабочую глубину скважины, отсутствие в ней воды;

в скважину опускают гирлянду на заданную глубину, закрепляют во входном отверстии скважины пробкой и оставляют на время выдержки;

оценивают период выдержки;

по истечении периода выдержки гирлянды в скважине производят измерения и регистрацию температуры грунта, термометры извлекают по одному из скважины, не допуская попадания на термометр прямых солнечных лучей;

производят оценку значений температуры путем сопоставления их между собой или с данными предыдущих измерений. При наличии аномальных отклонений измерения следует повторить;

по окончании измерений переносную гирлянду извлекают из скважины, скважину закрывают пробкой, а короб крышкой.

Время выдержки гирлянды электрических датчиков составляет 1 час.

Температуру грунтов ti на глубине di, измеряемую мостом электрических сопротивлений надлежит вычислять по формуле

 (14)

где Ri – электрическое сопротивление, измеренное при положениях переключателя К1, К2,…, Кn, Ом;

Rо – номинал сопротивления электрического термометра, Ом, при температуре 0ºС;

Rs= RL+ Ro – суммарное сопротивление линии связи RL и образцового резистора, определяемое в положении Ко переключателя, Ом;

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11