Инженерно-геологические изыскания на полосе варьирования трассы

Цель инженерно-геологических изысканий - сбор сведений, характеризующих инженерно-геологические условия полосы варьирования в объеме необходимом и достаточном для их оценки и выбора рекомендуемого направления трассы.

Материалы инженерно-геологических исследований территории должны обеспечивать составление карт инженерно-геологического районирования в масштабах 1:50 000-1:20 0000 на основе использования имеющихся геологических, гидрогеологических и других карт соответствующего масштаба.

При недостаточности собранных материалов изысканий прошлых лет, материалов аэрокосмических съемок и других данных следует выполнять рекогносцировочные обследования или инженерно-геологические съемки в соответствии с техническим заданием заказчика.

Разработку документации на строительство осуществляют в три этапа:

определение цели инвестирования;

разработка ходатайства (декларации) о намерениях;

разработка обоснований инвестиций в строительство.

На этапе определения цели инвестирования материалы инженерно-геологических изысканий должны обеспечивать оценку инженерно-геологических условий полосы варьирования трассы, выбора направления автомобильных дорог с учетом необходимости развития инженерной защиты участков автомобильной дороги от вредных природных и техногенных процессов.

При инженерно-геологическом дешифрировании аэрофотоснимков устанавливают типы геоморфологических элементов, контуры генетических и литологических разновидностей грунтов, характер современных физико-геологических явлений, общие инженерно-геологические условия. Выявляют перспективность и направления наземных маршрутов для поиска месторождений строительных материалов и резервов грунта.

Для дешифрирования грунтов и гидрогеологических условий в залесенных районах применяют спектрозональные цветные аэросъемки. Спектрозональные аэрофотосъемки помогают установить необходимые для дешифрирования грунтов геоботанические признаки.

Материалы аэрокосмических съемок используют для объектов протяженностью более 100 км.

При недостаточном объеме имеющихся материалов, а также в связи с необходимостью их обновления могут быть выполнены рекогносцировочные обследования местности.

В процессе инженерно-геологической рекогносцировки производят визуальный осмотр местности, уточняют данные дешифрирования и предварительную инженерно-геологическую карту в отдельных ключевых местах, отмечают границы неблагоприятных в инженерно-геологическом отношении участков, а также границы месторождений и резервов, выявленных по предварительным данным. Выявляют характерные участки для подробных полевых исследований.

По материалам инженерно-геологических изысканий на этапе определения целей инвестирования составляют карты инженерно-геологического районирования территории и рекомендации по выбору района размещения объекта инвестирования.

На этапе разработки ходатайства (декларации) о намерениях с учетом решений, принятых в программах и схемах развития регионов, производят оценку возможности инвестирования в выбранном районе с учетом затрат на инженерную защиту автомобильной дороги и природоохранные мероприятия.

По материалам инженерно-геологических изысканий на этапе разработки ходатайства о намерениях составляют инженерно-геологическую карту в требуемом масштабе и заключение об инженерно-геологических условиях района предполагаемого размещения объекта строительства, включающее данные о необходимости инженерной защиты дороги, условиях природопользования и необходимости природоохранных мероприятий.

Карты должны отражать инженерно-геологические условия на необходимую для проектирования глубину, быть легко читаемыми и понятными для проектировщиков. При этом грунтово-гидрогеологические условия должны быть представлены не только в виде инженерно-геологических карт, но и в виде цифровых моделей инженерно-геологического строения местности.

При изысканиях для разработки обоснования инвестиций (ОИ) в строительство автомобильных дорог точки наблюдения, в том числе горные выработки, следует размещать в пределах полосы варьирования трассы вдоль ее оси, по поперечникам, в местах переходов через водотоки и пересечений других сооружений, а также на характерных элементах рельефа (склоны, борта оврагов, тальвеги, заболоченные участки и др.). Количество точек наблюдений устанавливают, исходя из табл. 6.4, в соответствии с СП 11-105-97.

Таблица 6.4.

Число точек наблюдений при выполнении инженерно-геологических съемок

Категория сложности инженерно-геологических условий	Количество точек наблюдений на 1 кв. км инженерно-геологической съемки (в числителе), в том числе горных выработок (в знаменателе) Масштаб инженерно-геологической съемки
1:200000	1:100000	1:50000	1:25000	1:10000
I	0,5/0,15	1/0,35	2,3/0,9	6/2,4	25/9
II	0,6/0,18	1,5/0,5	3/ 1,4	9/3	30/11
III	1,1/0,35	2,2/0,7	5,3/2	12/4	40/16

На участках развития геологических и инженерно-геологических процессов, распространения специфических грунтов, а также в сложных инженерно-геологических условиях необходимо располагать поперечники из трех-пяти выработок и увеличивать ширину полосы инженерно-геологической съемки.

Полевые методы исследования грунтов следует использовать для оценки физико-механических свойств грунтов в массиве, установления характера пространственной изменчивости свойств грунтов, выявления, уточнения и прослеживания границ литологических тел (пластов, прослоев, линз) и других целей. Для этого рекомендуется применение зондирования, прессиометрии, а также выполнения геофизических исследований.

Количество точек статического и динамического зондирования должно быть не менее шести на каждом геоморфологическом элементе.

Для изысканий грунтово-гидрологических условий полосы варьирования автомобильных дорог проф. А.М. Кулижниковым рекомендована следующая технология выполнения работ с использованием георадаров (патент № 2109872 РФ).

Аналитически обоснованные границы полосы варьирования трассы заносят в память компьютера, при этом всю полосу варьирования разбивают на зоны с различными грунтово-гидрологическими условиями (например, болотистые, оползневые, карстовые и просадочные участки, участки с обеспеченными и необеспеченными поверхностными стоками и т.д.). Координаты границ зон с различными грунтово-гидрологическими условиями также заносят в память компьютера. В каждой зоне устанавливают расстояние между маршрутами движения вездехода, по которым определяют грунтово-гидрологические разрезы. Из рассмотрения в ходе последующих изысканий отбрасываются участки местности, прилегающие к начальной и конечной точкам трассы и образующиеся границей полосы варьирования и прямыми, направленными под углами 35-55° к воздушной линии. Задают начальное направление движения вездехода в зависимости от рельефа и ситуации, например под углом 45° вправо к направлению воздушной линии между начальной и конечной точками трассы.

Вездеход с георадаром движется по начальному направлению к правой границе полосы варьирования трассы, при этом пересекая по возможности самые высокие и низкие места рельефа, обходя встречающиеся деревья и другие ситуационные препятствия. По маршруту движения вездехода на экране дисплея просматривается и записывается на магнитные носители геологический разрез местности, на котором фиксируется положение уровня грунтовых вод. При движении вездехода его положение в декартовой системе координат определяют и заносят на магнитные носители с использованием систем спутниковой навигации GPS (например, американской «NAVSTAR» или российской «ГЛОНАСС») по установленному на вездеходе многоканальному приемнику. Например, приемник ASHTECH Р-12 определяет геодезические координаты с точностью до 5 мм и обладает значительной помехоустойчивостью. Потребляемая приемником мощность менее 12 Вт, питание осуществляется от сети постоянного тока 10-36 В. Помимо маршрутного GPS-приемника в середине полосы варьирования трассы устанавливают базовую станцию DGPS. Базовую станцию устанавливают на открытой возвышающейся над окружающей местностью площадке.

При достижении правой границы полосы варьирования трассы вездеход проходит вдоль границы параллельно воздушной линии, связывающей начальный и конечный пункты трассы.

Далее маршрут следования вездехода проходит через экстремальные точки рельефа в обход препятствий к левой границе полосы варьирования трассы с учетом принятого расстояния между грунтово-гидрологическими разрезами. Вездеход может осуществлять движение по интересующим участкам местности с возможностью маневрирования. При этом контролируют переходы из одной зоны грунтово-гидрологических условий в другую. Достигнув левой границы полосы варьирования, вездеход проходит параллельно воздушной линии и вновь направляется к правой границе полосы варьирования, и так далее до выхода в конечную точку зоны варьирования.

Перед началом, в процессе или после завершения грунтово-гидрогеологических геофизических изысканий выполняют контрольное бурение, по которому калибруют волновую картину геологического разреза для уменьшения погрешности определения залегания кровли и подошвы грунтовых напластований и положения уровня грунтовых вод.

По результатам полевых работ создают интегрированную пространственную математическую модель рельефа, геологии и гидрогеологии местности.

В местах индивидуального проектирования земляного полотна инженерно-геологические работы выполняют по особым программам. В состав работ включают крупномасштабную инженерно-геологическую съемку, горно-буровые работы, геофизическую разведку, полевые методы испытания грунтов. В местах ожидаемого строительства мостов и путепроводов для уточнения типов фундаментов закладывают выработки, применяют геофизические методы разведки и, в частности, пенетрацию.

Гидрогеологические исследования выполняют для ориентировочной оценки водопроницаемости грунтов - коэффициента фильтрации. Допускается применение экспресс-откачек в процессе или после бурения скважин. Количество опытов для водоносного горизонта следует принимать не менее шести.

Из каждого водоносного горизонта в пределах взаимодействия автомобильной дороги с геологической средой следует отбирать не менее трех проб воды на стандартный химический анализ.

Лабораторные методы определения показателей физико-механических свойств грунтов следует выполнять для классификации грунтов в соответствии с ГОСТ 25100-95 (Грунты. Классификация), количественной оценки их состава и физических характеристик согласно ГОСТ 5180-84 (Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик). Количество отобранных в процессе изысканий образцов грунта должно быть не менее шести для каждого основного литологического пласта.

При необходимости оценку прочностных и деформационных свойств грунтов осуществляют в соответствии с региональными таблицами характеристик грунтов, свойственных для исследуемого района, или по показателям физических характеристик в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83.

Характеристику состава и состояния крупнообломочных и скальных грунтов определяют по результатам их визуального описания, с использованием справочных табличных данных, а также по результатам геофизических исследований.

При определении физико-механических свойств грунтов следует также использовать метод инженерно-геологических аналогий.

Прогноз изменений инженерно-геологических и гидрогеологических условий при изысканиях следует осуществлять, как правило, в форме качественного прогноза с использованием сравнительно-геологических методов (природных аналогов и инженерно-геологических аналогий). Прогноз следует осуществлять на основе обобщения материалов изысканий прошлых лет, материалов аэрокосмических съемок и данных инженерно-геологического картирования исследуемой территории с учетом результатов рекогносцировочного обследования.

В результате прогноза изменений инженерно-геологических условий в районе изысканий устанавливают:

возможность возникновения и развития опасных геологических процессов и явлений определенного вида и масштаба;

направленность и характер возможных изменений состава и состояния грунтов под воздействием природных и техногенных факторов и проявления особых свойств грунтов и их ориентировочные характеристики, а также категорию опасности природных процессов в соответствии со СНиП 22-01-95 и тенденцию изменения отдельных факторов инженерно-геологических условий.

Состав и содержание технического отчета о результатах инженерно-геологических изысканий должен соответствовать требованиям пп. 6.3-6.5 СНиП 11-02-96 и СП 11-105-97. В заключительной части отчета должны быть сформулированы рекомендации и предложения по проведению последующих изысканий.

Инженерно-геологические изыскания по принятому варианту трассы

Для изучения почвенно-грунтовых условий вдоль принятого варианта трассы закладывают геологические выработки, расчистки, шурфы, прикопки и скважины.

Основным методом изучения грунтово-геологических условий при изысканиях дорог является механическое бурение с непрерывным отбором и осмотром керна и взятием образцов (диаметр не менее 100 мм) с ненарушенной структурой. С этой целью применяют ручные мотобуры, работающие шнековым инструментом, или инструменты ручных комплексов, буровые прицепные установки с приводом от бензиновых двигателей и буровые самоходные установки на гусеничном ходу или на базе автомобилей повышенной проходимости.

На трассе дороги, если отсутствуют грунты текучепластичной или текучей консистенции, илы, торфы и им подобные, то буровые скважины устраиваются через 250-300 м, глубиной до 3 м. Если перечисленные грунты встречаются, то расстояние между скважинами уменьшают до 150-200 м. При вскрытии грунтов, практически не обладающих несущей способностью, проходку выполняют на полную мощность с заглублением в несущие грунты на 1,5-2,0 м.

Если на конкретном участке трассы дороги предполагают устройство выемки, то бурение производят через 100 м, глубиной скважин на 2 м большей проектной глубины выемки или до скальных грунтов.

Буровые скважины и шурфы закладывают в пределах придорожной полосы шириной до 200 м во всех характерных местах рельефа.

Если обследуемые грунтовые напластования имеют незначительную мощность, а также при невозможности, экономической нецелесообразности использования механических буровых станков, закладывают шурфы.

Шурфы закладывают во всех характерных местах рельефа - на водоразделах, склонах, пониженных местах, в тальвегах и оврагах.

При I категории сложности местности по геологическому строению на 1 км трассы необходимо предусматривать не менее 2 шурфов, а при III категории - может потребоваться более 5 шурфов на км.

Шурфы копают размерами: шириной 1 м, длиной 1,5 м и глубиной до 2 м. Шурфы устраивают без крепления стенок до следующих глубин: в песчаных грунтах не более 1 м; в глинистых - не более 2 м; при наличии грунтовых вод до зеркала воды, но не более 2 м; при наличии скальных грунтов до скалы, но не более 2 м. Шурфы закладывают в стороне от оси дороги на расстоянии 10-15 м, располагая их так, чтобы узкая вертикальная стенка шурфа во время описания была освещена солнцем.

Для ускорения и облегчения грунтовых обследований в открытых местах с равнинным рельефом могут быть использованы механические шурфокопатели, смонтированные на шасси автомобилей высокой проходимости, которыми можно отрывать шурфы круглой формы - "дудки", диаметром до 80 см и глубиной до 3 м.

Из каждого генетического горизонта в шурфе берут пробы грунтов и монолит. При изучении Шурфов записывают в журнал визуальные данные о строении почвенно-грунтового разреза, структуре, составе, плотности, пористости, влажности и окраске отдельных слоев почвы, уровне грунтовых вод и интенсивности их притока. В дальнейшем эти данные уточняют количественными характеристиками в лабораторных условиях по взятым образцам грунта с ненарушенной структурой.

Прикопки глубиной 0,5-1,0 м закладывают между шурфами для уточнения мест изменений почвенно-грунтовых условий в среднем через 250-300 м. Если прикопка обнаруживает значительные изменения характера залегания грунтов по сравнению с соседним шурфом, то прикопку увеличивают и углубляют, превращая в шурф.

В местах больших сосредоточенных объемов земляных работ и со сложными грунтово-гидрогеологическими условиями инженерно-геологические изыскания проводят более детально.

При насыпях высотой до 12 м и косогорности положе 1:3 расстояние между выработками грунта.Принимается от 200 до 500 м в зависимости от категории местности при глубине выработки не менее 2 м. Нa участках автомобильных дорог при выемках глубиной до 12 м и длинах до 100 м закладывают не менее одной выработки, при длинах выемок 100-300 м - не менее двух, а при длинах более 300 м - не менее трех, во всех случаях на глубину сезонного промерзания грунтов и ниже предполагаемой глубины выемки, не менее чем на 2 м.

Если земляное полотно устраивают на участке с косогорностью круче 1:3, то на каждом поперечнике берут по три выработки с расстоянием между поперечниками от 100 до 400 м в зависимости от категории местности при глубине выработок не менее 5 м от поверхности земли.

Получен первый опыт использования георадаров при выполнении изыскательских работ. При изысканиях автомобильных дорог георадарные технологии позволяют: устанавливать грунтово-гидрогеологические условия местности; определять положение уровней грунтовых вод; оценивать глубины водоемов или рек в местах будущих мостовых переходов; определять места размещения и размеры инженерных коммуникаций; разведывать и оценивать запасы полезной толщи в карьерах и т.д.

При изысканиях протягивание георадара выполняют ручной буксировкой. Радарограммы по оси трассы в продольном направлении записывают непрерывно при средней длине файлов, соответствующей 200-500 м трассы, а в поперечном направлении фиксируют файлы, соответствующие длине поперечника 60-200 м. Производительность работ в зависимости от рельефа и залесенности территории достигает до 3-5 км в смену.

Результаты изысканий показали, что в лесных районах грунтово-гидрогеологические изыскания могут быть проведены только при расчистке створов прохода георадара от валежника. Протягивание георадара по кочковатой местности, по неровностям из заросших травой валунов существенно не сказывается на полученных результатах. Ограничения в применении подповерхностной радиолокации могут быть лишь при буксировке георадара по крутым склонам. В этих условиях оказывается сложным обеспечить равномерное прохождение его с одинаковой скоростью и целесообразно протягивание георадара снизу вверх. Но даже и в этих случаях направление сигнала не является вертикальным и для устранения данной погрешности разработана специальная программа, корректирующая определение глубин.

При изысканиях может быть использована технология непрерывного и интервального профилирования. Если непрерывное профилирование позволяет получить геологический разрез по всему створу, то интервальное - по отдельным коротким участкам створа. При интервальном профилировании геологический разрез между отдельными участками створа прогнозируется геологом, что сопряжено с возможными ошибками. Непрерывное профилирование требует несколько больших затрат на разметку и расчистку створов, но меньших на привязку. Его целесообразно проводить на малозалесенной местности при незначительном количестве валежника. Интервальное профилирование требует меньших затрат на разметку и расчистку створов, но больших на привязку. Его можно выполнять также и в залесенной местности, даже при большом количестве валежника.

Для резервов грунта при их площадочном распространении расстояние между выработками берут по сетке с шагом 75-150 м в зависимости от категории местности. При этом глубины выработок определяют мощностью полезного слоя грунта, потребностью в нем и способами последующей разработки. При резервах грунтов вытянутой формы (гидронамыв) расстояние между поперечниками принимают 50-100 м, а между выработками - 25-100 м при их глубине до 15 м.

В местах расположения малых искусственных сооружений количество выработок зависит от высоты насыпи и составляет при высоте ее до 6 м - 1-2, от 6 до 12 м - 2-4, более 12 м - 3-5 выработок. Глубина выработок зависит от свойств грунтов и при прочных грунтах составляет всего лишь 4-5 м, в то время как при слабых грунтах - 8-15 м.

При выполнении работ по инженерно-геологическому обследованию мостовых переходов руководствуются инструкцией ВСН 156-88 (Нормы по инженерно-геологическим изысканиям железнодорожных, автодорожных и городских мостовых переходов: ВСН 156-88. - М.: Минтрансстрой, 1988).

Варианты перехода назначают с учетом данных инженерно-геологической съемки, которая должна предшествовать разведочным работам. Масштаб съемки выбирается от 1:500 до 1:25 000 в зависимости от категории геологической сложности. Основой съемки служат аэрофотоснимки и карты. Съемкой охватывают полосу 300 м вверх и 200 м вниз по течению от оси мостового перехода. При выборе места перехода по аэроснимкам и фотосхемам с геологической точки зрения оценивают: положение коренных склонов долины, геологическое строение речной долины, направление руслового и пойменных потоков при расчетном уровне высокой воды, русловые переформирования, границы и протяженность излучин, рукавов и проток реки, наличие оползней, карстов и других неблагоприятных геологических явлений на участках спуска в долину и на подходах к мосту.

Во время разведочных работ выполняют буровые работы для получения разреза по оси мостового перехода с инженерно-геологическими испытаниями грунтов, включающими и полевые методы определения их физико-механических характеристик (пенетрация, зондирование и др.).

На каждом среднем мостовом переходе проходят не менее трех скважин (по берегам и в русле), на большом переходе - не менее пяти скважин. Во всех случаях глубина скважин должна быть не менее 15 м. Образцы отбирают из всех слоев грунта для определения гранулометрического состава, пластичности и естественной влажности. Кроме этого, из слоев, которые могут явиться несущими, отбирают монолиты в количестве не менее шести из каждого слоя для определения угла внутреннего фения и сцепления.

В дополнение к буровым скважинам применяют геофизические и радиометрические методы.

В результате работ по каждому принципиальному варианту мостового перехода представляют: инженерно-геологический паспорт, включающий: инженерно-геологическую карту; геолого-литологический разрез по оси перехода; данные анализа и испытания грунтов; пояснительную записку.

На выбранном варианте мостового перехода выполняют подробные инженерно-геологические изыскания в объеме, достаточном для разработки проекта мостового перехода.

Предварительно для составления сметы объемы буровых работ, ориентировочное количество скважин на мостовом переходе назначают согласно табл. 6.5, при этом, длину моста принимают с коэффициентом 1,3.

Таблица 6.5.

Ориентировочное количество скважин

Длина моста (с учетом коэффициента 1,3), м	Инженерно-геологические условия
Простые	Сложные
25-100	3-5	5-7
100-200	5-7	7-9

Глубины разведочных скважин зависят от характера грунтов и типа проектируемого фундамента и их уточняют в каждом конкретном случае. Необходимое количество выработок назначают, сообразуясь с табл. 6.6.

Таблица 6.6.

Рекомендуемое количество выработок

Длина выделенного морфологического элемента, м	Число выработок, шт.
в пределах проектируемого моста	на подходах к мосту
25-50	1-2
50-100	2-3	1-2
100-500	3-5	2-3
более 500	не реже чем через 100 м	не реже чем через 200 м

В результате работ составляют паспорт перехода, который включает: инженерно-геологическую карту; схему расположения выработок; схему размещения точек геофизических наблюдений и пенетрационных работ; геолого-литологические разрезы; расчетные характеристики грунтов; химические анализы воды; пояснения к рекомендациям по проектным работам. Для больших мостовых переходов составляют пояснительную записку, к которой прилагают инженерно-геологическую карту с нанесенными вариантами мостовых переходов, геолого-литологические разрезы и колонки выработок, данные анализов и испытаний грунтов и их расчетные характеристики.

В местах строительства путепроводов выявляют инженерно-геологические условия в объеме, достаточном для определения типа и условий сооружения основания опор, а также для решения вопроса о наиболее целесообразном варианте прохождения трассы поверх пересекаемой дороги или под ней.

В результате работ представляют паспорт пересечения, включающий в себя: инженерно-геологическую карту, схему расположения выработок, геолого-литологические разрезы, данные испытаний грунтов и их расчетные характеристики, химические анализы воды с заключением о ее агрессивности по отношению к бетонам различных марок, данные о сейсмичности района строительства.

При проектировании транспортных развязок движения в разных уровнях к выработкам под конкретные опоры путепровода закладывают дополнительно 4-8 выработок (глубиной 2-4 м) в пределах площадки размещения съездов транспортной развязки.

При изысканиях на стадии рабочей документации (РД) на участках сооружения мостовых переходов и транспортных развязок обследуют места заложения каждой опоры. Количество выработок для каждой опоры назначают в зависимости от ширины фундамента и сложности геологических условий согласно табл. 6.7.

Таблица 6.7.

Количество и глубина скважин для опор мостов и путепроводов

Инженерно-геологические условия места проектируемой опоры	Число скважин	Глубина скважин, м
Простые: Ширина опоры менее 15 м		До 15 м
Сложные: Слабые грунты, ширина опоры, м:
		На 5 м ниже поверхности и прочных пород, но не более 40 м
15 и более
Падение пластов и уклоны поверхности прочных пород, подстилающие аллювий, 15°, наличие глубоких размывов.		На 5 м ниже поверхности, но не более 30 м
Пласты каменной соли, гипса, ангидрита и т.п.	2-3	На 5 м ниже подошвы растворимых пород, но не более 30 м
Карстовые полости в теле осадочных пород.	2-3	На 5 м ниже подошвы карстования, но не более 30 м
Наличие линз и пластов подземных льдов, просадочных грунтов	2-3	На 5 м ниже подошвы подземных льдов, толщи просадочных грунтов, но не более 30 м
Расположение под дном долины поверхностей скольжения оползней	3-4	На 5 м ниже нижней поверхности скольжения

Выполняют опытные откачки воды и нагнетания. Продолжают режимы стационарных наблюдений. При наличии вечной мерзлоты замеряют температуру в разведочных выработках. Отбирают образцы грунтов и воды в тех же объемах, что и на стадии инженерного проекта. Для проведения лопастных, штамповых и прессиометрических испытаний, опытных откачек оставляют специальные скважины. Более детально изучают строительные площадки с заложением скважин по сетке 50´50 м, 50´100 м.

В результате работ представляют:

уточненный геолого-литологический разрез по оси мостового перехода;

поперечные геолого-литологические разрезы основания каждой опоры (устоя);

заключение об инженерно-геологических условиях фундирования каждой опоры и инженерно-геологических условиях площадки с данными лабораторных и полевых испытаний грунтов. К заключению прилагают колонки буровых скважин, графики зондирования и опытных откачек, результаты химического анализа воды.

При инженерно-геологических обследованиях болот необходимо: установить границы участка со слабыми грунтами в пределах рассматриваемой территории;

выявить строение слабой толщи, в том числе наличие включений, а также характер пород и рельеф минерального дна;

установить физико-механические характеристики грунтов, слагающих слабую толщу;

выявить особенности гидрогеологического режима слабой толщи.

Инженерно-геологические изыскания выполняют поэтапно. Выделяют три этапа обследований:

на первом (рекогносцировочном) этапе лабораторных испытаний не ведут;

на втором - лабораторные исследования ограничивают определением показателей состава и состояния грунтов в полевой (нестационарной) лаборатории;

на третьем - выполняют испытания в стационарной лаборатории с целью выяснения показателей физико-механических свойств грунтов.

При двухстадийном проектировании (ИП и РД) первые два этапа обследований целесообразно проводить на первой стадии, а третий этап - на второй стадии проектирования.

На пересечениях трассой участков слабых грунтов должны быть получены: план масштаба 1:2 000 с сечением рельефа через 0,25-0,5 м, продольные и поперечные профили и проведен первый этап инженерно-геологического обследования.

Первый этап обследования. До проведения полевых инженерно-геологических работ изучают крупномасштабные топографические карты и материалы аэрокосмических съемок прошлых лет. Аэрофотоснимки позволяют установить подробную характеристику болотных массивов, исходя из особенностей изображения поверхности болот и своеобразия распределения на ней растительного покрова, микрорельефа, увлажнения и водных пространств. По материалам аэрокосмических съемок устанавливают границы болот, ориентировочную мощность торфяной толщи, приблизительный рельеф дна болот, генезис болот, источники их водного питания, направление и интенсивность внутреннего и поверхностного стока в болотах, относительное увлажнение их отдельных частей, геоморфологический тип болота, его микрорельеф и растительность.

При полевых работах выполняют зондировочное бурение скважин (используют бур геолога, торфяной бур, двухдюймовый буровой комплект без обсадки или буровую установку с бензиновым двигателем) в зоне, примыкающей к трассе. Скважины бурят по сетке от 50´50 м до 150´150 м в зависимости от размеров заболоченной территории. При этом захватывают зону общей шириной примерно 300 м (по 150 м в каждую сторону от оси).

Припроходке зондировочных скважин для установления наименования грунтов и приблизительной оценки их физико-механических свойств отбирают пробы через 0,5-1,0 м по глубине. В это же время изучают особенности гидрогеологического режима толщи. Параллельно с зондировочным бурением или непосредственно вслед за ним по той же сетке проводят статическое зондирование толщи с помощью вдавливания конусных наконечников.

По результатам первого этапа представляют:

рекомендации по расположению трассы, исходя из наиболее благоприятных условий пересечения участка с точки зрения строения, рельефа дна и особенностей гидрологического режима слабой толщи;

предварительное определение типа основания;

предварительное заключение о целесообразности или нецелесообразности проработки варианта, предусматривающего использование слабой толщи в качестве основания.

Второй этап обследования назначают в том случае, если в результате первого этапа установлена целесообразность проработки варианта, предусматривающего использование слабой толщи в качестве основания.

На этом этапе бурят зондировочные скважины для каждого из возможных конкурирующих вариантов трассы, положение которых уточнено по результатам первого этапа. Скважины располагают по оси и на поперечниках, захватывая полосу, равную 1,5-2 размерам ширины насыпи понизу.

Расстояние между скважинами по оси трассы принимают примерно 25-50 м в зависимости от протяженности заболоченного участка и особенностей строения слабой толщи. Поперечники подразделяют на основные и промежуточные. На основных проходят пять-семь скважин, на промежуточных всего одну-три.

При проходке скважин отбирают пробы грунтов, через 0,5-1,0 м (но не менее 3 проб из каждого слоя) с нарушенным сложением и определяют основные показатели их состава и состояния в полевой (нестационарной) лаборатории. Параллельно или непосредственно за проходкой производят зондирование слабой толщи конусным наконечником, а также через каждые 0,5 м по глубине толщи испытывают грунты с помощью сдвиго-крыльчатки.

В лаборатории определяют: влажность, содержание органических веществ, степень волокнистости или степень разложения, пределы пластичности, плотность частиц грунта, плотность грунта, ботанический состав и содержание СаСО₃.

По результатам испытаний выделяют расчетные слои и определяют расчетные значения основных показателей состава и состояния грунтов, а также значения физико-механических свойств грунтов в пределах каждого слоя. Уточняют границы расчетных участков и определяют тип основания по устойчивости или строительный тип болота, а также устанавливают место расположения расчетных поперечников и границы наиболее неблагоприятных по своим физико-механическим свойствам слоев.

Уточнив предварительный вывод о целесообразности дальнейшей проработки варианта с использованием слабой толщи в качестве основания, осуществляют третий этап обследований.

Третий этап обследований. На этом этапе проводят следующие работы:

при необходимости дополнительную проходку зондировочных скважин и испытание сдвиго-крыльчаткой;

проходку опорных скважин на расчетных поперечниках с отбором монолитов грунта;

лабораторные испытания монолитов;

при необходимости определение динамических характеристик торфяной толщи.

Если основание относится к типу I, то проводят компрессионные и консолидационные испытания. Количество монолитов и их размеры определяют, исходя из того, чтобы для каждого вида испытаний можно было получить не менее шести образцов для каждого расчетного слоя на каждом расчетном участке.

При основаниях II и III типов, кроме компрессионных и консолидационных испытаний, дополнительно проводят исследования на сдвиг грунта из наиболее слабых слоев. Количество монолитов, отбираемых для сдвиговых испытаний, должно обеспечивать возможность получения не менее 9-12 образцов для каждого расчетного слоя на каждом расчетном участке.

Количество взятых монолитов должно быть увеличено на 25 % на случай их порчи при транспортировке, подготовке и проведении испытаний. Исследования на компрессию, консолидацию и сдвиг проводят в стационарных лабораториях по специальным методикам.