15 октября 2016г.
«Роль геологии в жизни современного общества определяется её важностью как фундаментальной науки о строении Земли, закономерностях её формирования и эволюции, о геодинамических процессах, определяющих саму возможность существования человечества. Значение геологии возрастает в связи с необходимостью учёта катастрофических геологических последствий нерациональной хозяйственной деятельности, обостряющимися экологическими проблемами. Особая роль геологии и геологического образования в России связана с развитием минерально-сырьевой базы государства, как основ возрождения и подъёма отечественной экономики»(2).
В Майкопском государственном технологическом университете (МГТУ) на технологическом факультете подготавливаются инженеры промышленного и гражданского строительства, которые должны знать состав и технологию инженерно- геологических работ, проводимых при изысканиях, проектировании и строительстве сооружений, уметь читать геологические карты и геологические разрезы, применять в своей практической деятельности отчётные материалы результатов инженерно- геологических изысканий.
В помощь студентам технологического факультета МГТУ, изучающим геологию, подготавливаются методические указания по данной дисциплине, содержащие современные нормативные документы, методы и способы выполнения инженерно- геологических работ, а также вопросы и задачи для тестирования студентов.
Инженерная геология является одной из геологических дисциплин. Она разрабатывает широкий круг научных и практических проблем, решает многие задачи, возникающие при проектировании, строительстве зданий и сооружений и при проведении инженерных работ по улучшению территорий (осушение, борьба с оползнями, карстом и другими геологическими явлениями).
В настоящее время инженерная геология все более совершенствуется в своем развитии: используются геофизические методы разведки, аэрокосмические и другие методы, позволяющие улучшить и ускорить выполнение инженерно-геологических исследований. Любое инженерное сооружение должно быть возведено с наименьшими затратами рабочей силы, материалов я времени. Одновременно оно должно обладать высокой прочностью и устойчивостью. Иногда возводимые сооружения вызывают возникновение новых природных геологических процессов и изменение существующих. Чтобы обезопасить сооружение от деформации и разрушения в каждом конкретном случае следует определить возможность появления процессов, которые могут непредсказуемо проявиться впоследствии. При этом опасны и неблагоприятные геологические условия, а также недостаточное знание этих условий.
Правильная оценка инженерно-геологических условий может иметь решающее значение при выборе экономического решения, а также оказывает влияние на методы производства работ и сроки строительства сооружения.
«Согласно СНиП II – 7 – 81 «Строительство в сейсмических районах» с учётом изменения №5 территория г.Майкопа отнесена к населённому пункту с указанием следующей расчётной интенсивности в баллах шкалы МСК – 64 для средних грунтовых условий и трёх степеней сейсмической опасности : А 7 баллов (10%), В – 8 баллов (5%) и С – 9 баллов (1%). Степень сейсмической опасности А, В, С соответствует вероятности 10%, 5%, и 1% превышения сейсмической интенсивности 7,8, 9 баллов в каждом из пунктов в течение 50 лет. Интенсивность сейсмических воздействий для района (населённого пункта) нормами предусмотрена на трёх уровнях (карта А, карта В, карта С) в зависимости от категории ответственности объекта строительства. Классификация зданий и сооружений по ответственности установлена Рекомендациями Российской академии наук по применению карт общего сейсмического районирования территории РФ. Для определения категории ответственности конкретного здания и сооружения необходимо руководствоваться территориальным строительным нормативным документом. Развитие опасных геологических процессов природного и природно- техногенного характера усугубляет возможные разрушительные последствия землетрясений»(9).
Проведение инженерно-геологических изысканий при изучении районов строительства дает возможность при проектировании сооружений учесть все природные особенности места строительства и выбрать наиболее благоприятные участки.
Важность инженерно-геологических изысканий для строительства любого по величине и значимости сооружения, проектировщикам и строителям известно не понаслышке,- дороже становится дом, возведенный на недостаточно исследованном участке. Ведь под строением могут оказаться подземные воды, линзы просадочных грунтов(108 квартирный жилой дом в квартале 252, здание Армянской церкви в квартале 614а г.Майкопа. В результате – неравномерная осадка, стены, трещины в стенах, сырость и плесень в подвалах и прочее, что приносит определенные сложности при эксплуатации зданий. Вода способствует растворяемости различных химических соединений, в том числе и агрессивных, что приводит к неблагоприятному воздействию на цементный раствор, каменную кладку, бетон. И хотя процесс разрушения фундамента незаметен, его последствия ощутимо сказываются на здании: нарушается целостность несущих конструкций, плесень и грибок проникают через подвал на верхние этажи и “заражают” в конце концов весь дом. Наличие материалов инженерно-геологических и инженерно- геодезических изысканий на площадке проектируемого дома позволяет избежать многих ошибок проектирования, строительства наружных коммуникаций: правильно расположить все строения на отведенном участке, вспомогательные помещения внутри коттеджа, которые требуют подачи воды и отвода хозфекальных стоков, организовать отвод поверхностных вод на участке с учетом рельефа местности.
При обустройстве автономного источника водоснабжения (колодец или скважина) и локальных очистных сооружений (септик) без инженерно-геодезических и гидрогеологических изысканий просто нельзя обойтись. Изыскания проводят для определения несущих характеристик грунтов, состава и уровня грунтовых вод.
При исследовании грунта учитываются следующие основные показатели:
- пучинистость, то есть сила, с которой грунт при воздействии отрицательных температур будет выталкивать из себя фундамент, трубы и заглубленные очистные сооружения. На основе полученных данных прогнозируют допустимую деформацию инженерных сооружений и, соответственно, выбирают материалы, способы строительства и обустройства систем;
- водонасыщенность, то есть уровень грунтовых вод. Знание этого показателя помогает, во-первых, определить глубину будущего колодца или частной скважины и, во- вторых, позволяет прогнозировать устойчивость строения и проложенных коммуникаций;
- агрессивность высокостоящих грунтовых вод: в случае высокой концентрации некоторых химических соединений приходится использовать специальные марки бетона для специальной защиты фундаментов и коммуникаций.
Нельзя строить или реконструировать здание или сооружение, не зная точно геологического строения участка (на каких грунтах будет монтироваться фундамент, физико-механических характеристик и несущей способности грунтов под нагрузкой, их коррозионной активности, режима подземных вод и т.д. и т.п.), а следовательно - какую выбрать конструкцию и глубину заложения фундамента. Одни и те же грунты ведут себя по разному в результате обводнения или промерзания, серьезно меняют свои прочностные характеристики в результате разрушения их природной структуры и влажности.
Недостаточное изучение инженерно-геологических условий, а иногда игнорирование их при проектировании и строительстве нередко приводят к еще более грозным последствиям — авариям и разрушению сооружений. В процессе геологических работ (или исследований) изучают инженерно-геологические условия некоторой территории.
«Не меньшее значение имеет осуществление геологического просвещения всего населения страны – в средней школе,в гуманитарных, естесвеннонаучных и технических вузах. Изучение геологии как фундаментальной естественнонаучной дисциплины необходимо для повышения образовательного и мировоззренческого уровня личности и общества в целом, а распространение конкретных геологических знаний может существенно уменьшить экологический риск за счёт принятия необдуманных технологических решений»(2).
Особую обеспокоенность вызывают инженерно-геологические условия в восточной части г. Майкопа. На данной территории интенсивно осуществляется малоэтажное и коттеджное строительство. Большой удельный вес в общей стоимости строительства малоэтажных зданий составляют затраты на устройство фундаментов.
Нагрузки на1 пог.м ленточных фундаментов в одно-, двухэтажных зданиях в основном составляют 40…..120кН и только в отдельных случаях-150…..180 кН.
Наибольшие нагрузки на фундаменты обуславливают повышенную чувствительность к силам морозного пучения.
Значительную территорию восточной части г. Майкопа занимают пучинистые грунты. К ним относятся глины, суглинки, супеси, пески пылеватые и мелкие. При определённой влажности эти грунты, промерзая в зимний период, увеличиваются в объёме, что приводит к подъёму слоёв грунта в диапазоне глубины его промерзания. Фундаменты, находящиеся в таких грунтах подвергаются выпучиванию, если действующие на них нагрузки не уравновешивают силы пучения. Поскольку деформации пучения грунтов неравномерны, происходит неравномерный подъём фундаментов, который со временем накапливается, в результате чего конструкции зданий подвергаются недопустимым деформациям и разрушаются.
Заложение фундаментов зданий на глубину промерзания не обеспечивает устойчивость лёгких зданий и сооружений, т.к. такие фундаменты имеют значительную боковую поверхность, по которой действуют большие по значению касательные силы пучения, и, следовательно, применяемые материалоёмкие и дорогостоящие фундаменты не обеспечивают надёжность зданий, построенных на пучинистых грунтах.
Одним из путей решения проблемы строительства малоэтажных зданий на пучинистых грунтах является применение мелкозаглублённых фундаментов, закладываемых в сезоннопромерзающием слое грунта
В соответствии с СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений» глубину заложения фундаментов допускается назначать независимо от расчётной глубины промерзания, если «специальными исследованиями расчётами установлено, что деформации грунтов основания при их промерзании и оттаивании не нарушают эксплуатационную пригодность сооружения»(4).
Основной принцип конструирования мелкозаглублённых фундаментов зданий и сооружений с несущими стенами на пучинистых грунтах заключается в том, что ленточные фундаменты всех стен здания объединяются в единую систему и образуют достаточно жёсткую горизонтальную раму, перераспределяющую неравномерные деформации фундаментных балок, которые жёстко соединяются между собой на опорах.
Применение мелкозаглублённых фундаментов базируется на принципиально новом подходе к их проектированию, в основу которого положен расчёт оснований по деформациям пучения. При расчёте оснований по деформациям пучения учитываются пучинистые свойства грунта, передаваемое на него давление, жёсткость фундамента и надфундаментных конструкций на изгиб.
Одной из мер по уменьшению или полной ликвидации пучинистых свойств грунта является повышение его плотности и создание глинистого водозащитного экрана, который существенно уменьшит подсос воды в зону промерзания из низлежащих слоёв грунта и проникновение поверхностных вод в зону контакта фундамента с грунтом. Это достигается, если при устройстве фундаментов применять способы вытрамбовывания и выштамповывания, сочетающие в себе устройство полости под будущий фундамент и уплотнение грунтового ядра. Тем самым повышаются механические характеристики грунта, что является предпосылкой для увеличения несущей способности грунтов. Вместе с тем уплотнение грунта снижает его пучинистые свойства, т.е. уменьшается интенсивность и силы пучения. Строительство зданий и сооружений на мелкозаглублённых фундаментах со стенами из различных материалов – кирпича, блоков, панелей позволяет сократить расход бетона на 50-80 %, а трудозатраты – на 40-70%.
Следует обратить внимание на то, что в течение длительного времени органы архитектуры и градостроительства г.Майкопа, выдавая индивидуальным застройщикам проекты строительства домов указывали в рекомендациях: «грунты принять галечниковые», что не соответствовало действительности. В результате застройщик несёт неоправданные затраты на последующее устройство дорогостоящих фундаментов, а в некоторых зданиях образовались трещины.
Список литературы
1. ГОСТ 17.5.3.06-85 Охрана природы. Земли. Требования к определению норм снятия плодородного слоя почвы при производстве земляных работ
2. «Концепция геологического образования в России. Материалы совместного заседания коллегий Министерства образования Российской Федерации и Министерства природных ресурсов Российской Федерации от 19 мая 1999 года».
3. СП 14.13330.2011 СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах
4. СП 22.13330.2011 СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений
5. СП 24.13330.2011 СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты
6. СП 116.13330.2012 "СНиП 22-02-2003 Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения".
7. Строительство в сейсмических районах Краснодарского края СНКК 22-301-2000* (ТСН 22-302-2000* Краснодарского края и Республики Адыгея).
8. Черноусов С.И. Основы инженерной геологии для транспортных строителей. Новосибирск. Изд-во СГУПСа. 2007.212 с.
9.Генеральный план МО «Город Майкоп». Разработан ПИ «Волгоградгражданпроект». 2009 год.
