Разработка рабочего проекта под строительство локальных отчестных сооружении

Содержание

Введение……………………………………………………………………………………………………….……3

Характеристика проектируемого сооружения……………………………………………4

1.1. Конструктивные особенности инженерного сооружения……………………………………..4

1.2.Взаимодействие инженерных сооружений с основаниями………………………………...…4

1.3.Реакция основания на воздействие инженерного сооружения……………………………...4

1.4. Определение категории инженерно-геологических условий……………………………..…5

2. Характеристика инженерно-геологических условий площадки проектируемого строительства…………………………………………………………………………………………………....5

2.1 Физико-географический очерк……………………………………………………….………..5

2.2. Рельеф……………………….…………………………………………………………..…………...6

2.3. Геологическое строение…………………………………………………………………………..………..7

2.4. Физико-механические свойства грунтов…………………………………………….…………..8

2.5. Подземные воды……………………………………………………………………………………………....9

2.6. Глубина сезонного промерзания и степень морозоопасности грунтов…………………...10

3 Специальная часть…………………………………………………………………………………………..10

3.1 Описание работ, проведенных на участке……………………………………………...……..11

3.2. Обоснование видов, объемов проектируемых работ и методики их

проведения…………………………………………………………………………………………….…12

3.2.1. Сбор и обработка материалов изысканий и исследований прошлых лет……………………………………………………………………………………………………..…..14

3.2.2. Топогеодезические работы………………………………………………..……........15

3.2.3. Рекогносцировочные исследования……………………………………..………….16

3.2.4. Буровые и горнопроходческие работы………………………………………...17

3.2.5. Полевые опытные работы…………………………………………………………………….20

3.2.6 Опробование……………………………………………………………………..………22

3.2.7. Лабораторные работы…………………………………………..……………..24

3.2.8. Камеральные работы……………………………………………………….…….27

3.2.9. Охрана геологической среды и окружающей природы………………..………..28

3.2.10 Организация и ликвидация работ………………………………………….……...28

Заключение…………………………………………………………………………………………….……..29

Список используемой литературы……………………………………………………………………………30

Графическое приложение 1: Карта проектируемых работ и проектный разрез

Введение

Целью данного курсового проекта является разработка рабочего проекта под строительство локальных отчестных сооружении.

Целью работ являются инженерно-геологические изыскания для изучения геолого-литологического разреза, физико-механических свойств грунтов и гидрогеологических условий площадки проектируемого строительства.

Техническая характеристика: сооружения 30*40м, с монолитным железо-бетонным каркасом, предполагаемый тип фундамента свайный, глубиной погружения острия свай 12 м, с нагрузкой на сваи 900 т. Уровень ответственности проектируемых сооружений – II (нормальный).

Характеристика проектируемых сооружений
1. Конструктивные особенности инженерных сооружений

Техническая характеристика: септика отстойника 30*40м с монолитным железо-бетонным каркасом, предполагаемый тип фундамента свайный, глубиной погружения острия свай 12.0 м, с нагрузкой на сваи 900т. Уровень ответственности проектируемых сооружений – II (нормальный).

Сооружение будут состоять из элементов, подразделяющихся на: несущие, воспринимающие нагрузки, возникающие в сооружении, и ограждающие, предназначенные защищать сооружение от атмосферных воздействий и обеспечивать создание в сооружении необходимого температурно-влажностного.

К первым относятся: фундамент, стены (несущие), отдельные опоры и элементы перекрытий.

Ко вторым – стены, перегородки, крыша.

Т.к. проектируется каркасное сооружение, то элементы перекрытий будут располагаться вдоль сооружения и передавать нагрузку на несущий остов – каркас.

Взаимодействие инженерных сооружений с основаниями.

Все здания и сооружения имеют подземные части – фундаменты. Фундаментом называется часть здания или сооружения, находящаяся ниже поверхности земли и передающая нагрузку от сооружения на основание. Фундамент создает в толще грунтов основания новое напряженное состояние, вызванное нагрузкой от сооружения. По мере удаления от подошвы вглубь массива основания это давление постепенно затухает и поэтому интенсивность дополнительного давления, создаваемого сооружением, уменьшается с глубиной.

Основание проектируемого сооружения – свайный фундамент с глубиной погружения острия свай 12м. Расчетное сопротивление твердых гляциальных суглинков под торцом сваи приняли равным 7.0 МПа, при этом предусмотреть заделку свай ниже кровли суглинков на глубине 2.0-3.0м.

Применение свайных фундаментов сокращает в 7-13 раз объём земляных работ, особенно трудоёмких зимних условиях, и уменьшает объём бетонных работ по устройству фундаментов в 2-2,5 раза. В результате стоимость строительства снижается на 30-50%.

Реакция основания на воздействие инженерного сооружения

Согласно ранее проведенным изысканиям, геологический разрез площадки сложен насыпными грунтами, делювиально-аллювиальными пылевато-глинистыми грунтами пластичной консистенции, галечниковыми, валунными грунтами, песками мелкими и суглинками.

Определение категории инженерно-геологических условий.

Для определения инженерно-геологических условий площадки необходимо оценить условия по различным факторам:

1.Геоморфологические условия — Площадка (участок) в пределах нескольких геоморфологических элементов одного генезиса. Поверхность наклоненная, слабо расчлененная (категория сложности II)

2.Гидрогеологические в сфере взаимодействия зданий и сооружений с геологической средой — Горизонты надмерзлотных, межмерзлотных и подмерзлотных подземных вод неоднородного химического состава, различной минерализации (категория сложности III)

3.Геологические и инженерно-геологические процессы, отрицательно влияющие на условия строительства и эксплуатации зданий и сооружений — Имеют широкое распространение и (или) оказывают решающее влияние на выбор проектных решений, строительство, эксплуатацию объектов, мероприятий по инженерной защите территорий, зданий и сооружений (категория сложности III)

4. Геокриологические условия в сфере взаимодействия зданий и сооружений с геологической средой - Твердомерзлые и пластичномерзлые грунты сплошного и (или) прерывистого распространения с различной глубиной залегания их кровли. Значительная изменчивость состава и льдистости по простиранию и глубине. Широкое развитие повторно-жильных и (или) пластовых льдов. (категория сложности III)

5.Техногенные воздействия и изменения освоенных территорий — Оказывают существенное влияние на выбор проектных решений и осложняют производство инженерно-геологических изысканий в части увеличения их состава и объемов работ (категория сложности III)

Согласно приложению Б СП 11-105-97 часть I, по совокупности факторов, указанных выше, следует установить категорию сложности инженерно-геологических условий III (сложная).

Характеристика инженерно-геологических условий площадки проектируемого строительства

Характеристику инженерно-геологических условий следует проводить в зависимости от стадии проектирования. При проведении работ на стадии рабочего проекта должны быть охарактеризованы инженерно-геологические условия площадки предполагаемого строительства.

Физико-географический очерк

Описываемая площадка расположена на пологом денудационном склоне плато Хараелах.

Рельеф площадки по абсолютным отметкам низкий. На момент изысканий абсолютные отметки поверхности колеблются в пределах 67.0-79.6м, общий уклон поверхности площадки в юго-западном направлении.

Естественный рельеф площадки видоизменен в результате ее застройки и последствий эксплуатации. Планировка площадки выполнена подсыпкой.

На описываемой площадке гидрографическая сеть представлена озером техногенного происхождения, в районе проектируемой опоры т.6.

На площадке проектируемой опоры т.6 неизбежно развитие физико-геологических процессов связанных с деградацией мерзлоты - развитие термокарста.

При оттаивании льдистых грунтов происходит просадка земной поверхности.

Здания и сооружения на площадке и окружающей территории построены и эксплуатируются по принципу II СНиП 2.02.04-88.

Климат района субарктический и характеризуется отрицательной среднегодовой температурой воздуха равной минус 9.5 Со с продолжительным холодным периодом-245 дней с сильными морозами (средняя температура воздуха минус 18.6 Со) и метелями. Продолжительность безморозного периода 120 дней, средняя температура воздуха - 8.8Со.

Характерным для района является короткое, холодное и дождливое лето, частая и резкая смена погоды, неопределенность общеустановленных сезонов.

В 1960-1965г.г. в районе описываемой площадки Норильской комплексной геологоразведочной экспедицией проводились работы по разведочному бурению.

В 1966-1977г.г. институтом ”Норильскпроект” выполнялись инженерно-геологические изыскания под строительство поверхностных объектов на площадке ЮВС. Работы выполнялись с целью изучения геологического строения, геокриологических и гидрогеологических условий, физикомеханических свойств мерзлых и талых грунтов, уточнения глубины залегания кровли скальных грунтов.

В 2000г. отделом комплексных изысканий института ”Норильскпроект” выполнены инженерно-геологические изыскания под проектируемое строительство септика-отстойника. Материалы инженерно-геологических изысканий представлены в техническом отчете ОКИз №358736-ИГ-723.

Рельеф

Описываемая площадка расположена на пологом денудационном склоне плато Хараелах.

При оттаивании льдистых грунтов происходит просадка земной поверхности.

2.3. Геологическое строение

Геологический разрез описываемой площадки представлен отложениями четвертичной системы и эффузивными магматическими породами верхней перми (P2iv).

Разрез четвертичных отложений слагают:

- насыпные грунты- (t IV);

- аллювиально-делювиальные отложения вальковской и арылахской толщ нерасчлененных - (а-d III-IV vl-ar);

-гляциальные отложения наледнинской толщи (g III nl).

Насыпные грунты распространены по всей территории площадки, представлены щебенистым и глыбовым грунтами магматических пород. Мощность насыпных грунтов колеблется в пределах 1.0-5.5м.

Насыпные грунты повсеместно подстилаются аллювиально-делювиальными отложениями, представленные галечниковыми, валунными грунтами, песками мелкими и суглинками. Мощность отложений 9.0-16.0м.

Ледниковые отложения наледнинской толщи вскрыты скважиной ВН-1272 на глубине 14.2м и представлены твердым суглинком галечниковым (40%) с валунами более 10%.

Эффузивные магматические породы - выветрелые базальты, вскрыты ближайшими скважинами на глубине 18.0-19.6м, что соответствует абсолютным отметкам 56.5-57.9м в Балтийской системе высот.

Физико-механические свойства грунтов

Толща грунтов основания проектируемых сооружений неоднородна по литологическому составу грунтов, в ее пределах выделяется 9 инженерно-геологических элементов (далее ИГЭ):

ИГЭ №1. Насыпной щебенистый грунт магматических пород с глыбами до 20%, примесь суглинок (до 25%).

ИГЭ №2. Галечниковый грунт магматических пород, с валунами до 20% заполнитель суглинок (30%), от текучего до полутвердого.

ИГЭ №3. Валунный грунт магматических пород заполнитель суглинок (30%), мягкопластичный и текучий.

ИГЭ №4. Галечниковый грунт магматических пород заполнитель суглинок (25%), текучий при оттаивании.

ИГЭ №5. Песок мелкий, бурый водонасыщенный-0.80<Sr<0.1.0.

ИГЭ №6. Суглинок серый с галькой (20%), с валунами магматических пород до 10%, слоистой криогенной текстуры, льдистый 0,20<Ii<0,40, текучий при оттаивании.

ИГЭ №7. Суглинок бурый, галечниковый (25-30%), участок с валунами магматических пород до 20%, мягкопластичный - 0,50<Il<0,75.

Нормативные и расчетные значения основных показателей физико-механических свойств

грунтов по ИГЭ

Подземные воды

Подземные воды вскрыты скважинами на глубине 3.7-11.0м, что соответствует абсолютным отметкам 64.9-72.6м, приурочены к валунно-галечниковым грунтам с коэффициентом фильтрации 15-20м/сутки. Водоносный горизонт безнапорный, и напорный на участках где на поверхности галечниковых отложений залегает суглинок и является верхним водоупором. Величина напора 4.3-6.3м. Установившийся уровень подземных вод зафиксирован на абсолютных отметках 71.2-71.4м, а в районе проектируемой опоры т.6 на отметке 67.0м.

Нижним водоупором подземных вод служат мерзлые грунты, твердый суглинок и плотные скальные грунты.

Питание водоносный горизонт получает за счет инфильтрации атмосферных осадков, технологических сбросов и утечек из инженерных коммуникаций. Разгрузка осуществляется вниз по уклону естественного рельефа в техногенное озеро. На площадках проектируемых опор т.т.1-5, максимальный уровень подземных вод в периоды весеннего снеготаяния, обильных дождей и интенсивных технологических сбросов будет значительно выше приведенных уровней - (амплитуда колебания уровня водоносного горизонта 2.0-4.0 метра).

На площадке проектируемой опоры т.6 подземные воды гидравлически связаны с водой озера.

В результате эксплуатации проектируемых сооружений и сооружений на окружающей территории по принципу II СНиП 2.02.04-88, процесс деградации мерзлоты будет прогрессировать и, как следствие, произойдет полное оттаивание мерзлого грунта.

Результаты химического анализа подземных вод приводятся в таблице №4.

2.6 Глубина сезонного промерзания и степень морозоопасности грунтов

Описываемая площадка расположена в пределах распространения прерывистой толщи вечномерзлых грунтов мощностью более 50.0м.

В результате эксплуатации существующих сооружений на окружающей территории по принципу II СНиП 2.02.04-88 на описываемой площадке произошла деградация мерзлоты с образованием надмерзлотного техногенного талика. Мощность талика на площадке проектируемой опоры, т.6 -4.5-10.5м; на площадках проектируемых опор т.т.1-5 мощность техногенного талика более 20.0м.

По данным температурных измерений в вновь пробуренных скважинах температура талых грунтов колеблется в пределах 0.6-8.3 Со.

Мерзлый грунт находится в высокотемпературном состоянии, температура мерзлых грунтов минус 0.1-0.2 Со.

Нормативную мощность слоя сезонного промерзания талых грунтов принять равной 3.5м.

Гидрогеологические условия площадки характеризуются круглогодичным функционированием подземных вод в техногенном талике.

3 Специальная часть

Специальная часть проекта составляется для обоснования методики и объемов проектируемых работ.

Описание работ, проведенных на участке

Ранее инженерно-геологические изыскания непосредственно под Локальные очистные сооружения промплощадок рудника и УКК не проводились.

Инженерно-геологические изыскания выполнялись с целью уточнения литологического разреза, геокриологических и гидрогеологических условий на площадке проектируемых сооружений.

Работы выполнены в соответствии с программой на производство изысканий в следующем составе и объеме:

-механическое колонковое бурение скважин “ всухую” диаметром бурения до 160мм глубиной до 15.0м;

-температурные наблюдения в скважинах- 2 скважины;

-отбор проб воды-1 проба;

-инженерно- геологическая рекогносцировка-1.5 км.

-термокаротажные работы 68.0м.

3.2. Обоснование видов, объемов проектируемых работ и методики их

проведения.

Целью данного курсового проекта является применение на практике ранее полученных теоретических знаний по курсу «Инженерно-геологические изыскания» и приобретение навыков работы с нормативными документами.

Исследования будут проводиться для уточнения инженерно-геологических условий, изучения литолого-геологического строения, физико-механических свойств грунтов, гидрогеологических условий площадки и получения нормативных и расчетных характеристик грунтов.

Исследования проводятся на стадии рабочего проекта.

Инженерно-геологические изыскания для разработки рабочего проекта должны обеспечивать детализацию и уточнение инженерно-геологических условий конкретных участков строительства проектируемых зданий и сооружений и прогноз их изменений в период строительства и эксплуатации с детальностью, необходимой и достаточной для обоснования окончательных проектных решений.

Инженерно-геологические изыскания должны обеспечивать получение материалов и данных, необходимых для разработки окончательных объемно-планировочных решений, расчетов оснований, фундаментов и конструкций проектируемых зданий и сооружений, детализации проектных решений по инженерной защите, охране окружающей среды, рациональному природопользованию и обоснованию методов производства земляных работ в соответствии с требованиями п. 4.20 СНиП 11-02-96.

Инженерно-геологические изыскания следует выполнять, как правило, на конкретных участках размещения зданий и сооружений в соответствии с проектом, в том числе на участках индивидуального проектирования и переходов через естественные и искусственные препятствия трасс линейных сооружений.

Состав и объемы изыскательских работ следует устанавливать в программе изысканий с учетом вида (назначения) зданий и сооружений (трасс), уровня их ответственности, сложности инженерно-геологических условий, наличия данных о ранее выполненных изысканиях и необходимости обеспечения окончательного выделения инженерно-геологических элементов, установления для них нормативных и расчетных показателей на основе определений лабораторными и (или) полевыми методами физических, прочностных, деформационных, фильтрационных и других характеристик свойств грунтов, уточнения гидрогеологических параметров водоносных горизонтов, количественных характеристик динамики геологических процессов и получения других данных для осуществления расчетов оснований, фундаментов и конструкций зданий и сооружений, обоснования их инженерной защиты, а также для решения отдельных вопросов, возникших при разработке, согласовании и утверждении проекта.

Инженерные изыскания в период строительства, эксплуатации и ликвидации объектов выполняются с целью повышения устойчивости, надежности и эксплуатационной пригодности зданий и сооружений, охраны здоровья людей и должны обеспечивать получение материалов и данных для:

- установления соответствия или несоответствия природных условий, заложенных в рабочей документации, фактическим;

- оценки качества возводимых сооружений и их оснований, проверки соответствия их проектным требованиям с установкой, при необходимости, контрольно-измерительной аппаратуры;

- оценки состояния зданий и сооружений и эффективности работы систем их инженерной защиты;

- выполнения специальных инженерно-геодезических, инженерно-геологических, гидрогеологических, кадастровых и других работ и исследований (наблюдений);

- локального мониторинга компонентов окружающей среды;

- санации и рекультивации территории (при необходимости) после ликвидации объектов.

По степени сложности инженерно-геологических условий описываемая площадка относится к третьей категории (СП 11-105-97, часть 4, приложение Б).

Глубина выработки определяется глубиной сферой взаимодействия горных пород и фундамента. На участках скважина должна быть заглубляться ниже границы активной зоны фундамента.

На данном проекте глубина забивки свай обуславливается тем что глубина активной зоны фундамента составляет 2м

При выполнении инженерно-геологических изысканий на площадке проектируемых зданий намечается следующий состав работ:

Сбор и анализ ранее полученных работ;

Рекогносцировочное маршрутное обследование территории;

Вынос в натуру скважин и планово-высотная привязка;

Проходка скважин;

Статическое зондирование;

Опробование грунтов;

Лабораторные работы:

Камеральные работы.

Для решения вышеперечисленных задач намечены следующие виды работ, приведенные в таблице 4.

Виды и объемы запроектированных работ.#4

№ п/п	Вид работ	Единицы измерения	Рекомендуемый объем работ
11	Сбор и обработка материалов изысканий и исследований прошлых лет	Мес.	1
12	Топогеодезические работы	Т.н.	12
33	Маршрутные исследования	Пог.км	0,6
44	Буровые работы	Пог.м.	153
66	Опробование	проб	117
77	Лабораторные работы	Анализов	117
88	Камеральные работы	Мес.	2

3.2.1. Сбор и обработка материалов изысканий и исследований прошлых лет

Сбор и обработка материалов изысканий и исследований прошлых лет должны предшествовать проведению инженерно-геологической съемки и дешифрированию аэро- и космоматериалов.

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, гидрогеологических, геофизических и сейсмологических исследованиях, стационарных наблюдениях и другие данные, 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.;

- аэрокосмических съемок территории;

- научно-исследовательских работ и научно-технической литературы, в которых 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.

В состав материалов, подлежащих сбору и обработке, следует, как правило, включать сведения о климате, гидрографической сети района исследований, характере рельефа, геоморфологических особенностях, геологическом строении, геодинамических процессах, гидрогеологических условиях, геологических и инженерно-геологических процессах, физико-механических свойствах грунтов, составе подземных вод, техногенных воздействиях и последствиях хозяйственного освоения территории. Следует также собирать другие данные, представляющие интерес для проектирования и строительства: наличие грунтовых строительных материалов, результаты разведки местных строительных материалов (в том числе вторичное использование вскрышных грунтов, твердых отходов производств в качестве грунтовых строительных материалов), сведения о деформации зданий и сооружений и результаты обследования грунтов их оснований, опыте строительства других сооружений в районе изысканий, а также сведения о чрезвычайных ситуациях, имевших место в данном районе.

При изысканиях на застроенных (освоенных) территориях следует дополнительно собирать и сопоставлять имеющиеся топографические планы прошлых лет, в том числе составленные до начала строительства объекта, материалы по вертикальной планировке, инженерной подготовке и строительству подземных сооружений и подземной части зданий.

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 предпроектных и проектных задач.

На основании собранных материалов формулируется рабочая гипотеза об инженерно-геологических условиях исследуемой территории и устанавливается категория сложности этих условий, в соответствии с чем в программе изысканий по объекту строительства устанавливаются состав, объемы, методика и технология изыскательских работ.

Категорию сложности инженерно-геологических условий следует устанавливать по совокупности отдельных факторов (с учетом их влияния на принятие основных проектных решений) в соответствии с приложением Б СП 11-105-97 часть 4.

Возможность использования материалов изысканий прошлых лет в связи с давностью их получения (если от окончания изысканий до начала проектирования прошло более 2-3 лет) следует устанавливать с учетом происшедших изменений рельефа, гидрогеологических условий, техногенных воздействий и др. Выявление этих изменений следует осуществлять по результатам рекогносцировочного обследования исследуемой территории, которое выполняется до разработки программы инженерно-геологических изысканий на объекте строительства.

Все имеющиеся материалы изысканий прошлых лет должны использоваться для отслеживания динамики изменения геологической среды под влиянием техногенных воздействий.

Объём работ составит 1 месяц.

3.2.2. Топогеодезические работы

На данной стадии будет производиться перенесение в натуру проектного положения геологических выработок, куда будет входить:

• подготовка исходных данных и составление схемы расположения выработок;

измерения для определения выработок на местности;
закрепление положения вынесенных в натуру геологических выработок.
В содержание работ по привязке геологических выработок входит:
составление схемы привязки;

• полевые измерения для определения планового положения выработок и их абсолютных отметок.

Данным проектом предусматривается выполнение 12 привязок (12 скважин), площадка для которых будет подготовлена специальным топогеодезическим отрядом.

Работы будут производиться штатным топогеодезическим отрядом нивелиром НС4 и теодолитом Т-3О.

Общий объем работ — 12 точек.

3.2.3. Рекогносцировочные исследования

Данный вид работ запроектирован для уточнения проведения комплекса работ, уточнения положения выработок, подбора и подготовки необходимой информации для проведения инженерно-геологических исследований на территории строительства здания, подготовка рабочих документов.

Наибольшее внимание необходимо уделять наиболее неблагоприятным для освоения участкам территории (наличие опасных геологических и инженерно-геологических процессов, близкое залегание грунтовых вод, пестрый литологический состав грунтов, высокая расчлененность рельефа и т.п.).

Маршрутные наблюдения следует осуществлять по направлениям, ориентированным перпендикулярно к границам основных геоморфологических элементов и контурам геологических структур и тел, простиранию пород, тектоническим нарушениям, а также вдоль элементов эрозионной и гидрографической сети и др. Определение направлений маршрутов должно проводиться с учетом результатов дешифрирования аэро- и космоматериалов и аэровизуальных наблюдений.

При проведении комплексных изысканий маршрутное обследование территории должно включать как инженерно-геологические, так и инженерно-экологические наблюдения.

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

В данном случае, при маршрутных наблюдениях на застроенной (освоенной) территории следует дополнительно выявлять дефекты планировки территории, развитие заболоченности, подтопления, просадок поверхности земли, степень (избыточность, норма или недостаточность) полива газонов и древесных насаждений и другие факторы, обусловливающие изменение геологической среды или являющиеся их следствием.

Объём работ составит 1,0 пог.км.

3.2.4. Буровые работы.

Проходка горных выработок осуществляется с целью:

установления или уточнения геологического разреза, условий залегания грунтов и подземных вод;
определения глубины залегания уровня подземных вод;
отбора образцов грунтов для определения их состава, состояния и свойств, а также проб подземных вод для их химического анализа;
проведения полевых исследований свойств грунтов, определения гидрогеологических параметров водоносных горизонтов и зоны аэрации и производства геофизических исследований;
выполнения стационарных наблюдений (локального мониторинга компонентов геологической среды);
выявления и оконтуривания зон проявления геологических и инженерно-геологических процессов.

Выбор вида горных выработок (приложение В СП 11-105-97 часть 4), способа и разновидности бурения скважин (приложение Г СП 11-105-97 часть 4) следует производить исходя из целей и назначения выработок с учетом условий залегания, вида, состава и состояния грунтов, крепости пород, наличия подземных вод и намечаемой глубины изучения геологической среды.

Намечаемые в программе изысканий способы бурения скважин должны обеспечивать высокую эффективность бурения, необходимую точность установления границ между слоями грунтов (отклонение не более 0,25-0,50 м), возможность изучения состава, состояния и свойств грунтов, их текстурных особенностей и трещиноватости скальных пород в природных условиях залегания.

Буровые работы предназначаются для изучения инженерно-геологического разреза, отбора проб грунтов.

Согласно СП 11-105-97 табл. 8.1 расстояние между горными выработками следует устанавливать в зависимости от сложности инженерно-геологических условий и уровня ответственности проектируемого сооружения (ГОСТ -27751-88). При проектировании зданий II уровня ответственности на территории со II (средней сложности) категорией сложности инженерно-геологических условий, расстояние между выработками изменяется от 40 до 50 м.

Общее количество горных выработок в пределах контура каждого сооружения II уровня ответственности должно быть, как правило, не менее 4. Следовательно, на данной территории необходимо пробурить 12 скважин по контуру проектируемых сооружений. Глубину горных выработок при опирании или заглублении свай в скальные грунты следует принимать ниже проектируемой глубины погружения нижнего конца свай не менее чем на 2 м. Глубина скважин назначена, исходя из глубины погружения свай, согласно СП 11-105-97 часть I, пункт 8.7, проектная глубина скважины назначается равной 10 м (длина сваи 12м).

Согласно приложению Г СП 1 1-105-97 часть I, проходка скважин производится самоходной буровой установкой УГБ – 50М, колонковым способом, «всухую», диаметром 151 мм.

Буровая установка УГБ – 50М предназначена для бурения в породах до V-VI категорий буримости гидрогеологических и инженерно-геологических скважин глубиной до 100м.

Установка смонтирована на шасси автомобиля высокой проходимости ГАЗ-66-02. Установка транспортирует специально оборудованный автоприцеп с комплексом рабочего инструмента.

Техническая характеристика установки УГБ-50М:

Таблица 7

Номинальная глубина бурения, м	100
Начальный диаметр скважин, мм	168
Конечный диаметр, м	108
Тип привода установки	двигатель Д65ЛС
Номинальная частота вращения вала двигателя, об/ми	1600
Тип коробки перемены передач	трехскоростная шестеренная с реверсом.
Частота вращения вала привода промывочного насоса, в об/мин	326, 558, 923
Максимальный крутящий момент вращателя, Нм	2500.
Частота вращения инструмента, об/мин	70,125,200.
Ход вращателя, мм	1500
Тип подачи	гидравлическая.
Усилие подач, Кн	20
Вверх	52
Вниз	шестеренный насос НШ-32.
Тип привода гидросистемы	8
Максимальное рабочее давление в гидросистеме, МПа	Р75-В2.
Тип гидрораспределителя	кривошипно-шатунный.
Тип ударного механизма	45
Число ударов снаряда в 1 мин	400
Масса ударного снаряда, кг	650
Ход ударного снаряда, мм	планетарная.
Тип лебедки	26
Грузоподъемная сила лебедки, кН	60
Канатоемкость барабана, м
Средняя скорость навивки каната на барабан, м/сек	0,64;1,24;1,98.
Диаметр каната, мм	15
Тип мачты	трубчатая, сварная, складная.
Высота до оси кронблока, м	8
Оснастка	2-3-х струнная.
Тип механизма подъема и опускания мачты	гидравлический
Максимальная грузоподъемная сила мачты при трехструнной оснастке, кН	73.
Габаритные размеры, мм:
Буровой установки в транспортном положении	8000х2250х3500.
Прицепа	5750х2320х2650.
Масса, кг:
Буровой установки	6235.
Прицепа	1800.
Инструмента	1980.
Максимальная транспортная скорость,км/ч	50

Привод станка осуществляется от дизельного двигателя, расположенного вместе с основными узлами установки на сварной раме, которая крепится в раме автомобиля. На одной оси с двигателем установлены коробка передач, лебедка и тормоз. Мачта соединяется с рамой через заднюю стойку и откидывающиеся кронштейны. По направляющим мачты перемещается вращатель, получающий вращение от коробки передач через вертикальный вал. Вращатель перемещается с двумя гидроцилиндрами подачи. В средней части рамы расположен ударный механизм с оттяжным роликом. Пульт управления располагается на левой стороне (по ходу автомобиля), на нем сосредоточены все органы управления установкой.

Интервал опробования скважин образцами ненарушенного сложения через 1,0-1,5 м до глубины 10 м.

Всего из скважин отобрано 117 монолитов.

Так как необходим керн ненарушенного сложения, необходимо использовать забивной грунтонос марки ГЗ-1, наружный диаметр которого 106 мм.

Объем бурения составит 120м.

3.2.5. Полевые опытные работы

Полевые исследования грунтов следует проводить при изучении массивов грунтов с целью:

- расчленения геологического разреза, оконтуривания линз и прослоев слабых и других грунтов;

- определения физических, деформационных и прочностных свойств грунтов в условиях естественного залегания;

- оценки пространственной изменчивости свойств грунтов;

- оценки возможности погружения свай в грунты и несущей способности свай (ГОСТ 5686-94);

- определения динамической устойчивости водонасыщенных грунтов.

Выбор методов полевых исследований грунтов следует осуществлять в зависимости от вида изучаемых грунтов и целей исследований с учетом стадии (этапа) проектирования, уровня ответственности зданий и сооружений (ГОСТ 27751-88), степени изученности и сложности инженерно-геологических условий.

Полевые исследования грунтов рекомендуется, как правило, сочетать с другими способами определения свойств грунтов (лабораторными, геофизическими) с целью выявления взаимосвязи между одноименными (или другими) характеристиками, определяемыми различными методами, и установления более достоверных их значений.

При полевых исследованиях следует применять статическое и динамическое зондирование для расчленения толщи грунтов в массиве на отдельные слои, оценки пространственной изменчивости свойств грунтов, количественной оценки их прочностных и деформационных характеристик (приложение И), а также для оконтуривания слабых грунтов, уточнения рельефа поверхности скальных пород, определения степени уплотнения и упрочнения насыпных и намывных грунтов и их изменения во времени, определения динамической устойчивости водонасыщенных грунтов и для других целей.

В случае проектирования свайных фундаментов (с длиной забивных свай до 15 м) следует выполнять статическое зондирование и, как правило, испытания грунтов эталонной сваей в количестве не менее трех для каждого характерного участка.

Проектом предусматривается проведение статического зондирования.

Статическое зондирование (ГОСТ 20069-81) позволяет быстро и надежно определить степень неоднородности грунтов площадки в плане и по глубине. Количественные показатели, получаемые при статическом зондировании, дают возможность определить основные физико-механические характеристики грунтов, входящие в расчеты оснований сооружений и это основной метод для определения несущей способности забивных свай.

Испытание будет осуществляться установкой С-832, которая смонтирована на автомобиле ГАЗ-63.

Для крепления установки и восприятия реактивной нагрузки вдавливания имеются две анкерные винтовые сваи, которые погружаются в грунт гидравлическим двигателем через червячные редукторы. Гидравлический цилиндр вдавливания зонда установлен на стреле, поднимающейся из транспортного положения в рабочее - гидравлическое. Максимальная глубина зондирования составляет (с дополнительной штангой) 21 м, максимальное усиление вдавливания — Юте. Диаметр штанги зонда 34 мм, площадь основания конуса 10 см3, угол при вершине конуса 60°.

Зонд установки предназначен для измерения сопротивления грунта по погружению конуса и измерения местного трения с помощью муфты, имеющей боковую поверхность 350 см2.

Во время опускания зонда штанги автоматически зажимаются специальным устройством, находящимся на конце штока, устройство скользит по штанге до верхнего положения. Чтобы избежать прогиба штанги, предусмотрена направляющая втулка-кондуктор, закрепленная на траверсе, она при зондировании находится на поверхности земли. Подъем и опускание стрелы, вдавливание зонда, а также завинчивание и вывинчивание анкерных свай проводится оператором с пульта управления.

Сопротивление грунта погружению конуса и трение по боковой поверхности муфты воспринимаются специальными электротензаметрическими датчиками и автоматически фиксируются в виде графиков двумя самопишущими приборами МС-03. Измерительная аппаратура питается от аккумуляторов автомобиля через специальный преобразователь.

Работы по статическому зондированию будут проводиться по программе изысканий, составляемой в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85.

Последовательность операций следующая:

в выбранной точке зондирования площадки производят горизонтальную планировку поверхности;
установка закрепляется с помощью анкерных свай и приводится в вертикальное положение;
монтируется и включается силовая система и измерительно-регулирующая система, затем зонд задавливается в грунт. При этом фиксируется общее сопротивление зондированию и сопротивление под острием зонда. Результаты записываются в специальный журнал.
После этого захватывающее устройство поднимают в крайнее верхнее положение и наращивают штангу. При этом резьба должна завинчиваться до отказа.
По окончании работ зонд извлекают в порядке, обратном вдавливанию. Установка приводится в транспортное положение. Устье скважины закрепляется репером.

По данным обработки результатов зондирования будут строится графики удельного сопротивления задавливанию зонда и сопротивления трению породы по боковой поверхности зонда в зависимости от глубины. Графики совмещаются с геологическим разрезом.

3.2.6 Опробование.

Целью данного вида работ является получение характеристик состава, состояния и физико-механических свойств пород, состава и свойств грунтовых вод, изучение изменения этих свойств в пространстве и времени в зависимости от природных и техногенных факторов. Физико-механические свойства горных пород изучают в лаборатории и полевых условиях при выполнении инженерно-геологической съемки, разведочных и специализированных работ. Отбор проб производится из естественных обнажений, горных выработок и буровых скважин, согласно ГОСТ 12.071-2000.

От количества проб будет зависеть надежность строительства и эксплуатации здания, прогноз изменения среды от воздействия здания.

Для отбора проб из скважин применяются различные виды грунтоносов в зависимости от крепости отбираемых пород. Из связных грунтов пробы будут отбираться грунтоносом марки ГЩ-1, из несвязных грунтов грунтоносом марки ГЗ-1.

Описание образцов горных пород в процессе бурения инженерно-геологических скважин должно обеспечить их правильное наименование, состав, состояние и свойства. Это достигается специальной технологией бурения скважин и соблюдением правил ведения полевой документации.

Все полевые документы должны иметь четкий адрес – наименование организации, экспедиции, партии, отряда; наименование объекта исследования, номер буровой выработки.

Номенклатуру пород устанавливают по признакам, включающим наименование пород и их разновидности, с учётом минерального состава, включений, примесей и т.д. важным номенклатурным признаком является цвет минералов и породы в целом.

Структуру и текстуру описывают по визуальным признакам рассмотрением невооружённым глазом и под лупой, используют свежие сколы по спайности и разлому.

Состав породы оценивают качественно по описанию породы, заполнителя (цемента) и количественно – по размерам и содержанию крупных включений.

В совокупности с буровыми работами должно быть отобрано такое количество проб, которое обеспечит получение не менее 6 механических и не менее 10 физических характеристик для каждой выделенной разновидности грунтов.

Общий объем проб, отобранных при бурении —117 проб.

Отбор, упаковка, транспортировка и хранение образцов выполняется в соответствии с требованиями ГОСТ 12071-2000.

Для того чтобы сохранить структуру монолитов, их природную влажность и избежать их растрескивания, монолит необходимо немедленно консервировать. Наиболее распространенным методом консервирования является парафинирование.

Для выполнения парафинирования подготовленный монолит необходимо туго обмотать марлей, пропитанной горячим парафином, после чего весь монолит покрывается толстым слоем расплавленного парафина и к верхней грани приклеивается этикетка.

Затем монолит вторично покрывается марлей, пропитанной парафином. Второй слой марли тоже обмазывается парафином. К одной из боковых граней приклеивается второй экземпляр этикетки.

При парафинировании необходимо соблюдать следующие правила:

температура расплавленного парафина должна быть 60-70° С;
для придания пластичности и увеличения вязкости к парафину следует добавить воск или гудрон;
марлевую салфетку, пропитанную расплавленным парафином, необходимо тщательно разглаживать и прижимать пальцами к грунту во избежание образования складок и воздушных пузырей;
внутреннюю этикетку всегда необходимо класть на грань со знаком ориентации монолита;

5. Этикетка во избежание обесцвечивания или расплывания надписи заполняется обычно карандашом.

Общий объем проб грунтов— 117.

Общий объем проб воды —3.

3.2.7. Лабораторные работы.

Лабораторные исследования грунтов следует выполнять с целью определения их состава, состояния, физических, механических, химических свойств для выделения классов. групп, подгрупп, типов, видов и разновидностей в соответствии с ГОСТ 25100-95, определения их нормативных и расчетных характеристик, выявления степени однородности (выдержанности) грунтов по площади и глубине, выделения инженерно-геологических элементов, прогноза изменения состояния и свойств грунтов в процессе строительства и

Отбор образцов грунтов из горных выработок и естественных обнажений, а также их упаковку, доставку в лабораторию и хранение следует производить в соответствии с ГОСТ 12071-84.

Выбор вида и состава лабораторных определений характеристик грунтов следует производить с учетом вида грунта, этапа изысканий (стадии проектирования), характера проектируемых зданий и сооружений, условий работы грунта при взаимодействии с ними, а также прогнозируемых изменений инженерно-геологических условий территории (площадки, трассы) в результате её освоения.

Лабораторные исследования по определению химического состава подземных и поверхностных вод необходимо выполнять в целях: определения их агрессивности к бетону и стальным конструкциям, коррозионной активности к свинцовой и алюминиевой оболочкам кабелей, оценки влияния подземных вод на развитие геологических и инженерно-геологических процессов (карст, химическая суффозия и др.) и выявления ореола загрязнения подземных вод и источников загрязнения.

Отбор, консервацию, хранение и транспортирование проб воды для лабораторных исследований следует осуществлять в соответствии с ГОСТ 4979-49.

Для оценки химического состава воды рекомендуется проводить стандартный анализ. Выполнение полного или специального химического анализа воды следует предусматривать при необходимости получения более полной гидрохимической характеристики водоносного горизонта, водотока или водоёма, оценки характера и степени загрязнения воды, что должно быть обосновано в программе изысканий.

Лабораторные работы выполняются в соответствии с требованиями действующих ГОСТ 5180-84. 12536-79, 12248-96.

Намечается выполнить следующий основной объем лабораторных исследований образцов грунтов:

Определение влажности – 17

Определение плотности – 17

Гранулометрический состав песков – 9

Определение предела прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии – 13.

Гранулометрический состав (ГОСТ 12536-79)

Гранулометрический состав это относительное содержание в грунте фракций различного размера, выраженное в процентах к массе абсолютно сухого грунта.

Для определения гранулометрического состава проектом предусматривается ситовой метод.

Средняя проба воздушно-сухого грунта 100 грамм помещается в ступку и растирается резиновым пестиком. Грунт в сухом состоянии просеивается, взвешиваются остатки на ситах и рассчитывается содержание каждой фракции.

После выполнения анализа необходимо сделать контроль. Для этого надо суммировать массу частиц и сравнить полученную величину с первоначальной массой. Расхождение не должно превышать 1% от первоначальной массы пробы. Потеря грунта разносится по фракциям пропорционально массам. Все данные заносятся в специальный журнал.

Общий объем проб — 18.

Плотность частиц грунта (ГОСТ 5180-84).

Плотность частиц грунта — это отношение массы сухого грунта к объему твердых частиц этого грунта.

Для определения плотности частиц грунта, образец воздушно-сухого состояния растирается в фарфоровой ступке пестиком с резиновым наконечником. После перемешивания отбирается проба 15 грамм и высушивается до постоянной массы при температуре 105±2°С.

Далее в предварительно взвешенный и высушенный пикнометр насыпают взятую навеску и взвешивают. До половины объема пикнометр заполняется дистиллированной водой, все взбалтывается и кипятится на песочной бане. При определении суглинков время кипячения 60мин., песков — 30 мин. Остудив пикнометр, доливают его дистиллированной водой до мерной черты и взвешивают. Необходимо следить, чтобы нижний край мениска суспензии находился строго на уровне мерной черты. После взвешивания суспензия выливается, а промытый пикнометр наполняется дистиллированной водой для повторного взвешивания. Все данные заносятся в специальный журнал.

Применяемая для анализа дистиллированная вода кипятится в течение 1 часа для полного дегазирования и хранится в закупоренном виде. Затем вычисляется плотность частиц грунта.

Общий объем проб —17.

Влажность грунтов (ГОСТ 5180-84)

Влажность — это все количество воды, содержащееся в грунте. Будет определяться термостатно-весовым способом. В заранее взвешенный стакан с открытой крышкой помещается около 15 грамм грунта, далее грунт взвешивают и ставят в сушильный шкаф, где он высушивается до постоянной массы при температуре 105±2°С.

Продолжительность начального высушивания для песчаных грунтов — 3 часа. Последующую сушку для песчаных грунтов ведут в течение 1 часа. Разность между двумя взвешиваниями не должна превышать 0,02 часа. Бюкс с высушенным грунтом охлаждают и взвешивают. Для каждого образца выполняют два параллельных определения, расхождение между которыми не должно превышать 2%. Данные взвешиваний заносятся в специальный журнал.

Расчет выполняется с точностью до 0.1%. В случае расхождения результатов параллельных измерений более чем на 10% от массы определенной влажности число определений увеличивается до трех.

Затем производится расчёт абсолютной величины.

Общий объем проб — 17.

Компрессионные испытания (ГОСТ 12248-96)

Под компрессией понимается одноосное сжатие грунта в условиях невозможного бокового расширения.

Испытания будут проводиться компрессионным прибором К-1М.

Задачей этих испытаний будет являться изучение характера сжимаемости, величины и скорости этого процесса, в получении объективных характеристик, необходимых для расчетов осадок оснований сооружений и допустимых давлений на основание. До испытания доставленный в лабораторию монолит очищается от парафина и осторожно удаляется оказавшийся наружным подсохший верхний слой. На горизонтальную зачищенную поверхность монолита устанавливается режущая кромка кольца. По наружному периметру кольца будет проводиться обрезка грунта и постепенно кольцо вдавливается в грунт.

Кольцо вырезается без перекосов строго вертикально во избежание нарушения структуры образца. До тех пор, пока над верхним краем кольца не окажется 1-2 мм грунта. После этого кольцо с грунтом отделяется от монолита. Широким ножом производится срезка излишек грунта по плоскости вровень с краями кольца. После обработки обеих поверхностей можно приступать к загрузке прибора.

Каждую торцевую поверхность надо будет покрыть листом фильтровальной бумаги. Далее кольцо помещаем в прибор. Для лучшего прилегания металлического штампа к грунту прикладывается кратковременная нагрузка, длительность которой должна быть не более 1-1,5 минут. Отсчет по индикатору устанавливается после приложения кратковременной нагрузки и будет начальным отсчетом опыта.

Дальнейшая нагрузка на образец передается ступенями. Каждая ступень выдерживается до наступления полной стабилизации осадки. Она будет определяться моментом установления постоянства показаний индикатора. Стабилизация считается достигнутой, если разность между отсчетами через 3 часа не будет превышать 0.01 мм. По достижению стабилизации к образцу будет прикладываться следующая ступень нагрузки.

По результатам испытаний будет строиться график компрессионной кривой и будет рассчитываться коэффициент сжимаемости и модуль общей деформации.

Общий объем проб — 13.

3.2.8. Камеральные работы

Камеральные работы будут начинаться в процессе полевых работ. На этой стадии составляются колонки, профили, разрезы, будут выноситься места отбора проб, пород и воды для анализа равномерности и полноты опробования. На инженерно-геологических колонках приводятся сведения для составления разрезов. Инженерно-геологические разрезы будут по направлению контуров сооружений, заданных ориентированием заданного генерального плана проектируемых сооружений.

Далее составляется отчет, в который входят текстовая часть, графические и текстовые приложения. Состав и содержание выпускаемого технического отчета должно соответствовать требованиям п.п. 6,7-6,22 СНиП 11-02-96.

В состав основных камеральных работ входят:

Составление карты фактического материала;
Обработка материалов буровых и лабораторных работ;
Получение расчетных и нормативных значений характеристик по выделенным
инженерно-геологическим элементам (ГОСТ 25100-95, 20522-96);
Составление инженерно-геологических колонок выработок и разрезов;
Составление текстовой части отчета;

Охрана геологической среды и окружающей природы

При проектировании необходимо соблюдать требования по инженерной подготовке территории и охране окружающей среды согласно п.п.3.31-2.27 СНиП 2.02.04-88.

3.2.10 Организация и ликвидация работ.

Для предупреждения загрязнения окружающей среды предусматривается следующий комплекс мероприятий:

Постоянный контроль и регулировка на буровой установке двигателя внутреннего сгорания и уменьшение загрязнения воздуха;
Отработанные масла и прочие ГСМ, а так же обтирочный материал собираются в специальные емкости для сжигания;
Все выработки, проходка которых завершена и которые выполнили свое назначение, подлежат обязательной ликвидации, согласно действующим
документам;
После завершения полевых работ обязательно должна быть проведена рекультивация земель.

Заключение

В процессе курсового проектирования автором были приобретены навыки работы с нормативными документами, применены на практике ранее полученные данные по курсам «механика грунтов» и «Инженерно-геологические изыскания».

Для решения поставленных задач, исходя из особенностей геологического разреза и выбранного фундамента, выполнен следующий комплекс работ:

- сбор и обработка материалов изысканий и исследований прошлых лет;

- топогеодезические работы;

- рекогносцировочное обследование;

- бурение скважин;

- отбор проб;

- полевые работы – статическое зондирование;

- лабораторные работы;

- камеральные работы.

Список используемой литературы:

Инженерно-геологические изыскания. Метод. Указания. Составил: Верхозин И.И. Серова Г.Е.-Иркутск изд-во: ИрГТУ 2004-13с.
Калачев В.Я., Максимов С.Н. «Инженерные сооружения.», издательство Московского университета, 1991г.
Козловский Е.А. «Справочник инженера по бурению геолого-разведочных скважин.», Москва, «Недра», 1981г.
СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания.
Цытович Н.А. «Механика грунтов», Москва, «Высшая школа»,1983г.

Разработка рабочего проекта под строительство локальных отчестных сооружении