ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ

  Изыскания и геотехническая экспертиза разрабатываемой документации должны проводиться на всех стадиях проектирования и строительства. Детальные изыскания, как правило, проводятся на стадиях архитектурный проект и строительный проект.
  Начиная с подготовительного этапа проектирования зданий необходимо предусматривать работы по проведению геотехнического мониторинга.
   Изыскания должны выполняться специализированными организациями, имеющими лицензии на требуемый вид деятельности и аттестационные свидетельства на применяемые приборы, оборудование, лабораторию (испытательную станцию), или производиться под их контролем.
  Изыскания проводятся по программе, разработанной изыскательской организацией на основе технического задания (ТЗ) разработчика проектной документации, согласованной заказчиком и государственной экспертизой.
   Объем и состав изысканий оговариваются в специальных технических условиях и могут уточняться в процессе их выполнения в сторону увеличения и ужесточения по требованию заказчика или экспертизы.
   Результаты изысканий должны содержать данные (в т. ч. изыскания прошлых лет), отвечающие целям и задачам на всем протяжении проектирования, строительства и эксплуатации зданий.
  Изыскания должны быть достаточны для установления категории сложности основания, выбора типа, размеров фундамента, конструкций подземных частей зданий и выполнения расчетов по двум группам предельных состояний конструкций и их элементов с учетом возможных изменений в процессе строительства и эксплуатации инженерно-геологических, геоэкологических и гидрогеологических условий площадки строительства, возможных геодинамических воздействий на объект природного и техногенного характера, а также для оценки воздействия здания на окружающую среду и застройку и выбора вида и объема инженерных мероприятий по предварительной подготовке и освоению строительной площадки.
   В условиях существующей застройки изыскания следует предусматривать для нового строительства и для близлежащих зданий, подземных трубопроводов и подземных сооружений, попадающих в зону его влияния. В объем изысканий следует включать опытные работы по откопке шурфов для определения типа и состояния фундаментов существующих зданий, а также свойств грунтов их оснований.
  Радиус зоны влияния проектируемого объекта от его наружного контура (не менее глубины сжимаемой зоны или большей ширины фундамента) и дополнительные осадки существующих сооружений должны определяться расчетом с использованием теории линейно-деформируемой среды.
  В техническом задании на изыскания необходимо предусматривать обследование сооружений, попадающих в зону влияния возводимого здания, с составлением технического паспорта, отражающего его конструктивные особенности и состояние конструкций на момент обследования, выполненного до начала строительства.
  В специальных технических условиях следует предусматривать дополнительные инженерные изыскания после сейсмических сотрясений свыше 5 баллов и других геодинамических воздействий (эквивалентной бальности) на высотное здание.
   Состав и объем работ при инженерных изысканиях для высотных зданий должен определяться как для объектов третьей геотехнической категории сложности в соответствии с требованиями СНБ 1.02.01.
При выполнении инженерно-геологических изысканий необходимо предусматривать проведение геофизических исследований, которые выполняются в обязательном порядке на всех этапах изысканий в сочетании с другими видами инженерно-геологических работ. Состав и объем указанных изысканий выполняется по специальной программе.
   В процессе проведения инженерных изысканий должны быть выявлены и изучены:
- тектонические структуры, разрывные и складчатые нарушения в месте застройки объекта;
- ожидаемые водопритоки в котлованы и подземные выработки, величины напора в горизонтах подземных вод;
- наличие и толщина водоупоров и их устойчивость против прорыва напорных вод;
- наличие и распространение грунтов, обладающих плывунными, тиксотропными и суффозионными свойствами и виброползучестью;
- наличие и местоположение подземных сооружений, подвалов, тоннелей, инженерных коммуникаций, колодцев, подземных выработок, буровых скважин и др.;
- динамические воздействия от существующих сооружений подземного, надземного транспорта и городской инфраструктуры.
  При строительстве подземных частей зданий в котлованах с использованием постоянных ограждающих конструкций («стена в грунте», буросекущиеся сваи и др.) разведочные геологические скважины следует размещать по сетке не более 20x20 м или по трассе ограждающих конструкций не более, чем через 20 м. Количество разведочных скважин должно составлять не менее пяти.
Инженерно-геологическое строение площадки изучается на глубину не менее 10 м от подошвы ограждающей конструкции. На указанную глубину должно быть пройдено не менее 30% разведочных скважин, но не менее трех скважин.
  При применении свайных и комбинированных свайно-плитных фундаментов следует выполнять испытания свай статическими нагрузками в объеме, зависящем от их общего числа и неоднородности основания, но не менее 3% от их общего числа и не менее пяти испытаний свай на объект (по углам и в центре).
  Для свайного фундамента и комбинированного свайно-плитного фундамента глубина инженерно-геологических выработок должна быть не менее чем на 5 м ниже проектируемой глубины заложения нижних концов свай при рядовом их расположении и нагрузках на группу свай до 3 МН включительно и на 10 м ниже – при нагрузках на группу свай площадью размером до 10х10м - более 3 МН. Для свай на площади более 10х10 м (свайных полях) и применении комбинированных свайно-плитных фундаментов глубина выработок (не менее трех) должна превышать предполагаемое заглубление свай на величину не менее 15 м. Для сплошных плитных и шлицевых (щелевых) фундаментов глубина выработок ниже их подошвы должна составлять не менее глубины сжимаемой зоны и не менее большего размера (диаметра) фундамента.
   Обязательными видами работ при изысканиях являются бурение скважин, лабораторные исследования, статическое и динамическое зондирование, штамповые (прессиометрические) испытания грунтов.
Испытания грунтов штампами рекомендуется проводить в местах наиболее характерных и неблагоприятных грунтовых условий, а также на наиболее нагруженных участках основания.
   Для определения модуля деформации грунтов необходимо предусматривать полевые испытания штампами площадью 2500 и 5000 см2 в количестве не менее трех или прессиометрами в количестве не менее шести для каждого выделенного инженерно-геологического элемента.
  Изыскания должны обеспечить изучение всех разновидностей грунтов инженерно-геологических элементов, встречающихся на площадке строительства здания в пределах исследуемой толщи и статистическую обработку результатов исследований по ГОСТ 20522.
   Размещение инженерно-геологических выработок (скважин, точек зондирования, мест испытаний грунтов) производится с таким расчетом, чтобы они располагались в пределах пятна застройки проектируемого здания и не далее 5 м от его контура.
  При наличии в составе оснований малопрочных и слабых грунтов со специфическими неблагоприятными свойствами (просадочные, набухающие, слабые глинистые с IL=0,75, рыхлые, биогенные, техногенные и др.) глубина выработок определяется с учетом необходимости их проходки на всю толщу «слабого» слоя, с заглублением в подстилающие несущие («прочные») грунты на глубину не менее 2 м и определением их характеристик.
   При необходимости следует выполнять измерения напряжений в массивах горных пород и грунтов; опытные полевые работы по: водопонижению, закреплению и заморозке грунтов, устройству буровых свай и захваток «стены в грунте»; а также геофизические и прочие исследования.
   Учитывая значительные глубины сжимаемой толщи основания высотных зданий, необходимо часть полевых исследований грунтов (зондирование, испытания грунтов штампами)  выполнять со дна котлована.
   Изыскания для фундаментов и подземной части должен обеспечивать получение в пределах изучаемого основания (в т.ч. для искусственных грунтов) полевыми и лабораторными методами следующие физико-механические характеристики грунтов и скальных пород:
- физические характеристики: плотность, влажность и гранулометрический состав и дополнительно для глинистых грунтов: число пластичности, показатель текучести;
- прочностные характеристики: модуль деформации; угол внутреннего трения  и удельное сцепление с, определяемые для условий, соответствующих всем этапам строительства и эксплуатации фундаментов и подземной части здания;
   Модуль деформации Е для зданий, возводимых в котлованах глубиной более 3 м, следует определять по первичной ветви штамповых испытаний или компрессии, и по ветви декомпрессии, а также по ветви вторичного нагружения для штамповых испытаний или компрессии. Декомпрессию и вторичную (повторную) компрессию образцов следует выполнять для тех же диапазонов напряжений, что и первичную компрессию;
- параметры ползучести глинистых грунтов;
- коэффициент морозного пучения, удельные нормальные и касательные силы морозного пучения;
- коэффициент фильтрации грунтов;
- классификационные характеристики массивов скальных пород: модуль трещиноватости Мj, показатель качества породы, коэффициент выветрелости.
  Изысканиями могут также определяться другие физико-механические и классификационные характеристики грунтов, обоснованные специальным техническим заданием.
  Далее, за исключением специально оговоренных случаев, под термином «характеристики грунтов» понимаются не только механические и физические свойства грунтов, перечисленные выше, а также удельные силы пучения, усадки при промерзании (высыхании), коэффициенты постели, жесткости основания и др..
   Прочностные характеристики дисперсных грунтов (угол внутреннего трения, удельное сцепление) следует определять по результатам полевых испытаний на срез целиков в шурфах или котлованах по ГОСТ 20276.
  Для водонасыщенных глинистых грунтов с показателем текучести IL>0,5, органоминеральных и органических грунтов, для которых подготовка целиков для полевых испытаний или отбор образцов для лабораторных испытаний затруднительны, их прочностные характеристики для расчета оснований в нестабилизированном состоянии определяются полевым методом вращательного среза в скважинах или в массиве по ГОСТ 20276.
  Геофизические исследования и зондирование грунтов выполняются для уточнения геологического строения и неоднородности грунтов основания между скважинами; определения характеристик грунтов; несущей способности свай; глубины залегания карстующихся пород, их трещиноватости и закарстованности, наличия подработки; толщины прослоек слабых водонасыщенных, биогенных, глинистых, рыхлых и др. грунтов; водоупоров; направления и скорости движения подземных вод и др.
  Число точек зондирования должно составлять не менее 10. При выявлении значительной неоднородности и сложных грунтовых условий число точек зондирования следует увеличивать.
  Результаты геофизических исследований, зондирования грунтов должны быть подтверждены их прямыми исследованиями посредством бурения скважин, лабораторных и натурных испытаний.
  Лабораторные исследования должны моделировать работу грунта в основании здания в условиях изменяющегося напряженно-деформированного состояния. Деформационные, прочностные и фильтрационные характеристики обводненных «слабых» грунтов (илы, биогенные) следует определять c учетом напряженно-деформированного состояния грунтового массива в диапазоне действующих в основании здания напряжений, при малых ступенях загружения 0,025-0,02 МПа с приращением 0,01 мм за последние 24 ч наблюдений, на образцах испытанных как в вертикальном, так и горизонтальном направлениях. Испытания должны предусматривать реконсолидацию образцов грунта и учет истории нагружения объема грунта в натуре.
  Коэффициент безопасности по грунту при вычислении расчетных значений прочностных характеристик (удельное сцепление с, угол внутреннего трения дисперсных грунтов и предел прочности на одноосное сжатие скальных грунтов Rc, а также плотность грунта) устанавливается в зависимости от изменчивости этих характеристик, числа определений и значения доверительной вероятности α по ГОСТ 20522.
  Для остальных характеристик грунта допускается принимать = 1.
  Доверительная вероятность расчетных значений характеристик грунтов принимается при расчетах оснований по I группе предельных состояний α=0,95, по II группе – α=0,85.
  Для сложных грунтовых условий допускается принимать большую доверительную вероятность расчетных значений характеристик грунтов, чем указано выше, но не более 0,99.
   На подрабатываемых территориях, в зонах возможного проявления карстово-суффозионных процессов необходимо бурить не менее двух скважин для определения размера полостей, толщ терригенно-карбонатных грунтов до уровня залегания незакарстованных и невыветрелых разностей карбонатных пород и слоев глин.
  При расположении площадки строительства на наклонном участке рельефа или вблизи его бровки горные выработки (точки зондирования) необходимо размещать как на самом склоне, так и в зонах, прилегающих к его бровке и подошве, с заглублением части выработок, ниже зоны возможного активного развития оползня, в несмещаемые породы, не менее чем на 3-5 м, граница которых должна определяться расчетом с учетом веса проектируемого здания.
   Буровые работы, полевые, лабораторные, гидрогеологические, геофизические исследования, геодинамическое и сейсмическое микрорайонирование площадки должны быть направлены на выявление и изучение всех факторов, имеющих определяющее значение при оценке устойчивости основания от сейсмических и геодинамических воздействий, динамики подземных вод, наличия слабых глинистых и суффозионно-неустойчивых песчаных грунтов и др. Должны быть определены прочностные и реологические характеристики грунтов, проведены прогнозные расчеты устойчивости основания и склона, а в необходимых случаях организованы стационарные наблюдения.
   Отчет о результатах изысканий должен содержать сведения:
- о местоположении территории предполагаемого строительства, ее рельефе, климатических и сейсмических условиях и о ранее выполненных изысканиях;
- об инженерно-геологическом строении площадки строительства с описанием в стратиграфической последовательности напластований грунтов, формы залегания грунтовых образований, их размеров в плане и по глубине, возраста, происхождения и классификационных наименований грунтов с указанием выделенных инженерно-геологических элементов по ГОСТ 20522;
- о гидрогеологических условиях площадки с указанием наличия и толщины водоносных горизонтов и режима подземных вод, отметок появившихся и установившихся уровней подземных вод, амплитуды их сезонных и многолетних колебаний, величин расходов воды, сведений о фильтрационных характеристиках грунтов, а также сведений о химическом составе подземных вод и их агрессивности по отношению к материалам подземных конструкций;
- о наблюдаемых неблагоприятных геологических и инженерно-геологических процессах (карст, оползни, суффозия, горные подработки, температурные аномалии и др.);
- о наличии специфических грунтов;
- о физико-механических характеристиках грунтов;
- о возможном изменении гидрогеологических условий и физико-механических свойств грунтов в процессе строительства и эксплуатации высотного здания;
- о степени радоноопасности и возможности наличия техногенного радиоактивного загрязнения на участке застройки.
  В отчете также указываются применяемые методы лабораторных и полевых определений характеристик грунтов, методы обработки результатов исследований и прилагаются: колонки грунтовых выработок и инженерно-геологические разрезы с указанием результатов геофизических исследований, мест отбора проб грунтов и пунктов их полевых испытаний, а также уровней подземных вод; таблицы и ведомости показателей физико-механических характеристик грунтов и их расчетных значений, а также графики полевых испытаний и зондирования грунтов и другие данные согласно ТЗ и по требованию заказчика и экспертизы.