Строительство зданий и сооружений, расположенных на склоне или вблизи склона, имеет существенные отличия от строительства на условной равнине. Главное из этих отличий заключается в необходимости учета опасных склоновых процессов, которые имеются практически на любом склоне, следовательно, мероприятия и сооружения инженерной защиты в том или ином объеме требуются всегда.
Особенности на стадии инженерных изысканий
Многие проектные организации, которые берутся за проектирование подобных объектов, допускают серьезные ошибки, которые начинаются еще с этапа инженерных изысканий. Наиболее распространенная ошибка заключается в том, что изыскания выполняются без учета наличия склона и склоновых процессов. Обозначим сразу что это очень грубая ошибка, которая может привести к аварийным ситуациям.
Дело в том, что любой склон имеет подошву, непосредственно склоновую часть и вершину. Соответственно, проектируемый объект может быть расположен у подошвы, на склоновой части или на вершине. При этом в любом случае изыскания придется проводить по всему склону и прилегающим к нему участкам, поскольку в ином случае обеспечить безопасность проектируемых и существующих объектов невозможно.
При выполнении инженерных изысканий на склоне следует руководствоваться не только требованиями СП 47.13330.2016, но и дополнительными требованиями СП 420.1325800.2018, СП 436.1325800.2018, СП 425.1325800.2018.
Объем и состав инженерно-геологических изысканий должен быть достаточным для последующего выполнения геотехнических расчетов, в частности расчетов устойчивости склона.
Важно составить грамотное техническое задание (ТЗ) на инженерно-геологические изыскания с опорой на вышеуказанные нормативные документы.
Как правило, инженерно-геологические изыскания проводятся в несколько этапов, поскольку на первом этапе о склоне и склоновых процессах почти ничего не известно. Таким образом, и техническое задание лучше составлять не общее, а по этапам, с уточнением требований на каждом последующем этапе.
Для получения качественного результата на выходе важно обеспечить совместную работу геологов, проектировщиков и геотехников как на стадии формирования ТЗ, так и на стадии анализа результатов изысканий.
В нашей практике были крупные объекты, где Заказчик обходился формальным техническим заданием по типу «сделать всё необходимо в соответствии с действующими законами и нормативными документами». Такой подход ни к чему хорошему не приводит, особенно если у изыскателей нет большого опыта работы на склонах.
Важно понимать, что до получения результатов изысканий и выполнения предварительных расчетов объем и состав инженерной защиты неизвестен, также неизвестен тип и параметры фундамента под проектируемый объект. В то же время эти неизвестные параметры напрямую влияют на объем и состав изысканий.
Таким образом, выполнить изыскания за один этап практически невозможно. Необходимо как минимум два, а лучше три этапа. При этом крайне важно правильно определить и указать в ТЗ геотехническую категорию объекта (см. пункт 4.6 СП 22.13330.2016), которая будет влиять не только на требования к изысканиям, но и на весь процесс проектирования и строительства. В большинстве случаев объекты на склоне имеют 3 (сложную) геотехническую категорию.
Обоснование инвестиций
Обоснование инвестиций требуется при строительстве любого объекта, однако сложно переоценить важность данной работы при строительстве на склоне. Некачественное обоснование инвестиций в лучшем случае приведет к долгострою, а в худшем – к аварийным ситуациям на стадиях строительства и эксплуатации.
Любой инвестор желает как можно меньше вложить, и как можно быстрее получить максимально возможную отдачу. Данное желание во многих случаях приводит к давлению на подрядчиков с целью уменьшения объемов работ по инженерным изысканиям, обследованию существующих объектов, строительству сооружений инженерной защиты и т.д.
При строительстве на склоне такой подход контрпродуктивен и опасен, поскольку, уменьшая состав и объем необходимых работ, вы автоматически увеличиваете риски, в том числе риски активизации опасных склоновых процессов.
Строительство объекта на склоне – это всегда долгий и сложный инвестиционный проект, который требует детальной оценки рисков, в частности геотехнических рисков, на каждом этапе реализации.
Для инвестора важно своевременно получить информацию относительно итоговой стоимости и сроков строительства. Непрофессиональные проектировщики часто выдают стоимость и сроки строительства без учета или с ненадлежащим учетом расходов на инженерную защиту. В результате — инвестор только на стадии строительства или эксплуатации узнает о необходимости дополнительных расходов на возведение объектов инженерной защиты.
В ряде случаев стоимость строительства сооружений инженерной защиты может достигать таких величин, что целесообразность инвестиций в строительство на данном склоне просто обнуляется. В этой связи крайне важно максимально серьезно относиться к данному этапу и снабжать инвестора достоверной информацией.
Факторы удорожания
Любой инвестор, планирующий строить что-либо капитальное на склоне должен учитывать следующие основные факторы удорожания:
- инженерные изыскания, в том числе инженерно-геологические, придется проводить на всей территории склона, а не только в зоне строительства;
- для проведения инженерных изысканий может потребоваться строительство временных подъездных дорог и доставка техники и специалистов в труднодоступные места;
- при значительной высоте склона придется бурить глубокие инженерно-геологические скважины, что является сложной, а значит и дорогостоящей, технической задачей (категорически нельзя ограничиться исследованием приповерхностного слоя склона);
- такие факторы, как наличие в инженерно-геологическом разрезе специфических грунтов, сейсмичность площадки строительства 7 баллов и выше, наличие активных оползневых процессов — существенно влияют на стоимость и сроки строительства;
- существующие здания, сооружения и подземные коммуникации, расположенные в зоне влияния нового строительства, необходимо обследовать с целью последующего выполнения геотехнических расчетов;
- к проектированию объекта придется привлекать узкоспециализированных специалистов – геотехников, которые должны будут оценить геотехнические риски, выполнить геотехнические расчеты и корректно определить состав и объем сооружений и мероприятий по инженерной защите;
- в ряде случаев сооружения и мероприятия инженерной защиты требуются не только в зоне строительства, но и выше и ниже по склону;
- для обеспечения безопасности и надежности объекта, как правило, требуется проведение геотехнического мониторинга на стадии строительства и эксплуатации;
- на подземные части проектируемых зданий и сооружений будет действовать не только стандартное давление грунта, но и, возможно, оползневое давление, которое может достигать больших значений (чем больше объем и глубина подрезок склона, тем дороже будет строительство);
- практически во всех случаях необходима геотехническая экспертиза проекта (см. пункт 4.19 СП 22.13330.2016), главная задача которой — проконтролировать правильность геотехнических расчетов и проектных решений по фундаментам и инженерной защите;
- прежде чем перейти к строительству основного объекта, необходимо будет построить объекты инженерной защиты, что существенно сказывается на сроках ввода основного объекта в эксплуатацию;
- консервация объекта на склоне обходится значительно дороже, чем в обычных условиях, поэтому важно правильно разделить строительство на этапы и заранее учесть возможность консервации на уровне технического задания к проектированию.
Расчет устойчивости склона
Расчет устойчивости склона занимает особое место в проектировании, поскольку цена ошибки крайне велика – полное или частичное разрушение проектируемого объекта и повреждение окружающей застройки.
С технической точки зрения данный расчет выглядит простым, и на текущий момент выполняется многими проектными организациями. Многочисленные расчетные программы создают иллюзию доступности данного расчета для широкого круга инженеров.
Для достоверной расчетной оценки устойчивости склона необходимо учесть следующие основные моменты, описанные ниже.
- Исходные данные, которые используются для формирования расчетной схемы, должны быть корректными, что означает необходимость детального входного контроля (аудита) результатов изысканий. В частности, инженерно-геологические разрезы должны соответствовать требованиям п. 4.9.58 СП 420.1325800.2018.
- Физико-механические характеристики грунтов должны быть определены с учетом типа существующего или прогнозируемого оползневого процесса – см. пункты 4.9.43-4.9.48 СП 420.1325800.2018. Таким образом, расчет устойчивости склона нельзя выполнять в отрыве от инженерно-геологической природы процесса.
- Расчетная модель должна учитывать не только проектируемый объект, но и существующие здания, сооружения и подземные коммуникации, в том числе их негативное влияние на устойчивость склона. Например, следует учитывать аварийные утечки воды из существующих подземных коммуникаций.
- Расчет устойчивости склона должен выполняться сразу несколькими ответственными лицами. Геологи выполняют расчет устойчивости склона в естественном состоянии, для стадии «до строительства». Проектная организация выполняет расчет устойчивости склона для стадии строительства и эксплуатации. Геотехническая организация выполняет свой независимый расчет с более глубоким анализом. В ряде случаев все это дополняется расчетом в рамках научно-технического сопровождения.
- При выборе метода расчета и программных средств следует учитывать, что чем сложнее «инструмент», тем больше вероятность допустить серьезные ошибки в расчетах. На текущий момент наиболее достоверным методом расчета является метод снижения прочностных характеристик грунта, реализуемый в рамках упругопластического анализа методом конечных элементов (см. п. 6.1.16 СП 436.1325800.2018). В данном случае как никогда важно учитывать требование п. 12.4 ГОСТ 27751-2014: необходимо проведение параллельных расчетов с использованием независимо разработанных, сертифицированных программных средств, сравнительный анализ расчетных схем и полученных результатов расчета.
- Расчетная численная модель, используемая для оценки устойчивости склона, должна быть верифицирована согласно требованиям пунктов 5.1.13-5.1.13а СП 22.13330.2016. При этом согласно пункту 5.1.12 обозначенного свода правил основным критерием верификации расчетных моделей должно являться наличие сопоставимого геотехнического опыта. Заметим, что для верификации расчетной модели могут быть использованы результаты инженерно-геологических изысканий и геотехнического мониторинга.
Инженерная защита
Как было отмечено ранее, при строительстве на склоне сооружения и мероприятия инженерной защиты требуются всегда. Весь вопрос заключается в том, в каком объеме и составе они необходимы.
К наиболее опасным и часто встречающимся склоновым процессам относятся:
- оползневые процессы;
- обвальные процессы;
- склоновая эрозия;
- осыпи.
Конкретный объем и состав инженерной защиты устанавливается на основании анализа результатов изысканий и результатов геотехнических расчетов.
Важным принципом проектирования инженерной защиты является минимизация негативного влияния на склоновые процессы, то есть принцип «не навреди». Один и тот же объект инженерной защиты может с одной стороны повышать устойчивость склона, а с другой стороны – ухудшать ситуацию, например, за счет переформирования путей фильтрации грунтовой воды.
Минимальный состав инженерной защиты во многих случаях включает в себя следующие пункты:
- регулирование стока поверхностных вод;
- противоэрозионные мероприятия.
На первый взгляд, минимальный состав инженерной защиты может показаться формальностью, но на самом деле, это не так.
Если не предусмотреть регулирование стока поверхностных вод, то будут последствия в виде:
- эродирующего воздействия на поверхность склона,
- аккумуляции воды в понижениях рельефа,
- интенсивного замачивания грунтов.
Склоновая эрозия представляет собой размыв и смыв грунтов водными потоками, стекающими по склону. Во многих проектах противоэрозионная защита не предусматривается или предусматривается ненадлежащим образом, что является грубой ошибкой.
Дело в том, что склоновая эрозия в краткосрочной перспективе, как правило, не представляет опасности, но в среднесрочной и тем более долгосрочной перспективе это серьезный фактор риска активизации более опасных склоновых процессов, в том числе оползневых.
Примеры наших работ
У нас накоплен большой опыт работы по геотехническому сопровождению строительства зданий и сооружений на склонах, включая технически сложные и уникальные объекты.
Геотехническое сопровождение включает в себя следующие работы:
- участие в подготовке дорожной карты строительства;
- участие в подготовке технического задания на инженерные изыскания и проектные работы;
- геотехнический аудит результатов инженерных изысканий с выдачей замечаний и рекомендаций;
- выявление и описание геотехнических рисков;
- расчётный анализ устойчивости склона геотехническими методами и средствами;
- подбор необходимого объёма и состава сооружений и мероприятий инженерной защиты;
- геотехническая экспертиза проектных решений;
- составление программы геотехнического мониторинга;
- участие в авторском надзоре и научно-техническом сопровождении.
Наименование и местоположение объекта – «Реконструкция театра юного зрителя, расположенного по адресу: г.Брянск, ул.Горького, д.20».
Выполненные работы:
- геотехнический аудит результатов инженерных изысканий;
- выявление и описание основных геотехнических рисков;
- расчетный анализ устойчивости склона;
- разработка рекомендаций по инженерной защите.
Наименование и местоположение объекта – «Комплексная застройка в границах улиц 6-ая Советская, ул. Дальневосточная, Пограничный пер., ул. Верхняя Набережная в Октябрьском районе г. Иркутска. I-ый этап строительства».
Выполненные работы:
- геотехнический аудит результатов инженерных изысканий;
- выявление и описание основных геотехнических рисков;
- расчетный анализ устойчивости склона;
- разработка рекомендаций по инженерной защите;
- разработка рекомендаций по корректировке проектных решений в части фундамента и котлована.
Наименование и местоположение объекта – «Строительство корпуса школы на территории МОУ "СОШ №3" по адресу: г. Сыктывкар, ул. Тентюковская 353».
Выполненные работы:
- геотехнический аудит результатов инженерных изысканий;
- выявление и описание основных геотехнических рисков;
- расчетный анализ устойчивости склона;
- разработка рекомендаций по инженерной защите.
Наименование и местоположение объекта – «Всесезонный курорт "Манжерок " по адресу: Российская Федерация, Республика Алтай, Майминский район, район оз . Манжерокского, с юго-восточной стороны».
Выполненные работы:
- геотехническая экспертиза проекта, по результатам которой был предотвращен аварийный сценарий.
Изначально проект предполагал устройство габионной стенки, нагельное крепление откоса и противоэрозионную защиту.
В ходе экспертизы были выявлены многочисленные ошибки как при выполнении геотехнических расчетов, так и при проектировании инженерной защиты.
По результатам экспертизы проект был значительно изменен, в частности – была добавлена мощная противооползневая свайная подпорная стена.
Наименование и местоположение объекта – «Жилой комплекс по ул. Академика Завойского, г. Казань, РТ, расположенный на земельном участке с кадастровым номером 16:50:000000:36041».
Выполненные работы:
- анализ геотехнических рисков на этапе разработки проектной документации;
- разработка рекомендаций по дополнению инженерно-геологических изысканий;
- проверка геотехнических расчетов;
- разработка рекомендаций по корректировке проектных решений.
Наименование и местоположение объекта – «Всесезонный курорт "Аджигардак" в г. Аша Ашинского муниципального района Челябинской области» по адресу: г. Аша Ашинского муниципального района Челябинской области.
Выполненные работы:
- участие в разработки дорожной карты строительства;
- подготовка технического задания на инженерные изыскания;
- геотехнический аудит результатов изысканий;
- проверка геотехнических расчетов склона с выдачей замечаний и рекомендаций;
- геотехническое сопровождение строительства продолжается на момент написание данной статьи.
Контакты для обратной связи
Геотехническое сопровождение строительства объектов на склоне позволяет существенно снизить риски для инвестора и генерального проектировщика. Как правило, последствия игнорирования или ненадлежащего учёта геотехнических рисков обходятся значительно дороже стоимости наших услуг.
