Строительство на подрабатываемых и карстоопасных территориях

Стационарные наблюдения за положением земной поверхно-

сти, как правило, следует выполнять на ранее подработанных и на подрабатываемых в период изысканий территориях. Наблюдения должны производиться геодезическими методами в соответствии с разделом 10 СП 11-104-97 [24] и сопровождаться маршрутными наблюдениями за проявлениями имеющихся и выявлением новых мульд сдвижения, суффозионных воронок, провалов. Маршруты должны быть приурочены к установленным подземным выработкам и к местам развития геологических и инженерно-геологических процессов, обусловленных подработкой территории.

Для более точных наблюдений на участке деформаций поверхности в специальных горных выработках (шурфах, канавах) устанавливаются трещиномеры, наклономеры, деформографы, позволяющие автоматически фиксировать начало возникновения и скорость деформаций с точностью до десятых и сотых долей мм.

Стационарные наблюдения за деформациями земной поверхности, зданиями и сооружениями, возводимыми или существующими на подрабатываемой территории (п.1.5 СНиП 2.01.09-91 [10]), следует осуществлять, как правило, в период строительства и эксплуатации сооружений. При этом наблюдения следует производить не только в период подработки, но и после подработки, за исключением случаев установленной ранее стабилизации деформаций и прекращения оседания поверхности земли.

Наблюдения за изменениями показателей свойств грунтов при подработке надлежит выполнять при соответствующем обосновании в программе изысканий, с использованием, как правило, геофизических методов.

Наблюдения за режимом подземных вод следует предусматривать

втех случаях, когда при подработке территории происходят или прогнозируются изменения положения уровня грунтовых вод (в частности,

врезультате возникновения барражного эффекта, осушения, образования мульд сдвижения и наличия на небольшой глубине водонепроницаемых грунтов), которые могут повлиять на активизацию геологических и инженерно-геологических процессов в перекрывающей толще грунтов. Состав, объемы и методы наблюдений следует устанавливать

всоответствии с п.5.10 СП 11-105-97 (часть I) [25].

Лабораторные исследования грунтов и подземных вод выполняются в соответствии с п.5.11 СП 11-105-97 (часть I) [25].

31

При компрессионных испытаниях образцов грунтов по ГОСТ 12248-96, помимо определений коэффициента сжимаемости и модуля деформации (по кривой сжатия), следует определять после разгрузки образца модуль упругой деформации (по кривой разгрузки в рассматриваемом диапазоне изменения давления) и модуль остаточных деформаций (расчетом всоответствии с прил. 12 СНиП 2.01.09-91 [10]).

Физико-механические свойства грунтов следует определять в природном состоянии и при различных значениях влажности (в том числе при полном водонасыщении) с учетом прогнозируемого изменения гидрогеологических условий (осушения или дополнительного увлажнения), а также с учетом прогнозируемой схемы (траектории) изменения напряженного состояния массива грунтов при их разгрузке (сносе существующих строений, проходке глубоких строительных котлованов) и последующем нагружении при возведении проектируемого сооружения.

По дополнительному заданию определяются прочностные и деформационные характеристики грунтов при различных заданных значениях плотности и влажности, обусловленных воздействием подработки территории.

Для оценки устойчивости массива грунтов следует предусматривать испытания образцов скальных и полускальных грунтов на одноосное сжатие в соответствии с ГОСТ 12248-96 и ГОСТ 21153.2-84 и на одноосное растяжение по ГОСТ 21153.3-85. При невозможности приготовления проб правильной формы и требуемых размеров рекомендуется определять прочность при одноосном сжатии на образцах неправильной формы в соответствии с ГОСТ 24941-81.

Камеральная обработка фондовых материалов и данных изы-

сканий, проведенных на подрабатываемой территории, и составление технического отчета (заключения) осуществляется в соответствии с п.5.14 СП 11-105-97 (часть I) [25].

При характеристике инженерно-геологических условий подрабатываемой территории по результатам выполненных изысканий особое внимание в техническом отчете следует уделять прогнозу образования на отдельных участках провалов, оползней, изменения положения уровня подземных вод, изменения свойств грунтов, обусловленных сдвижениями и деформациями (оседаниями) массива грунтов, а также определению местоположения выходов крутопадающих тектонических

32

дизъюнктивных нарушений, старых горных выработок и наличию в них (и в перекрывающей толще) пустот (с оценкой их размеров).

Достоверность (надежность) прогнозов должна соответствовать детальности инженерно-геологических изысканий, выполняемых на соответствующем этапе (стадии) проектной подготовки строительства

(п.5.13 СП 11-105-97, часть I [25]).

Закарстованные территории Пермского края характеризуются специфическими природными и техноприродными условиями инженерных изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации зданий и сооружений. При изысканиях на этих территориях следует руководствоваться действующими нормативными документами (включая ТСН 11-301-2004 Пермской области [29]), соответствующими рекомендациями (руководством) и научно-технической литературой, содержащей важные сведения о карсте исследуемой площади и методические разработки по его изучению и оценке.

При оценке устойчивости закарстованных территорий в первую очередь (помимо литологического типа карста) изучаются основные

условия карстообразования и определяющие его факторы:

−гипсометрическое положение и геоморфологическая обстановка;

−тектоническое и геолого-литологическое строение;

−тип гидродинамического профиля, наличие и мощность зон циркуляции карстовых вод, их связь с водами других водоносных горизонтов и поверхностными, химический состав вод;

−гидрогеологические параметры водоносных горизонтов и грунтов зоны аэрации;

−встречаемость полостей, разрушенных и ослабленных (карстом и сопутствующими ему процессами) зон, их положение в разрезе и устойчивость;

−наличие поверхностных карстопроявлений, пещер и гротов, их особенности и закономерности распространения;

−тип, частота и размеры современных карстовых деформаций земной поверхности и другие количественные показатели карста и закарстованности (Приложение Е ТСН 11-301-2004 Пермской облас-

ти [29]);

−физико-механические свойства грунтов.

Особое внимание обращается на возможность (наличие) техногенной активизации карста.

33

Всоответствии с этим, а также с техническим заданием заказчика

впрограмме работ определяются основные цели и задачи изысканий с учетом этапов освоения и использования территории. Предпочтение (в зависимости от степени изученности и сложности природных условий территории) должно отдаваться инженерно-геологическим изысканиям в две-три стадии или технико-экономическому обоснованию, переходящему в стадию рабочего проекта для отдельных объектов.

Программой инженерно-геологических изысканий определяется оптимальное сочетание видов и методов исследований и последовательность их выполнения. Как правило, в состав изысканий входят:

−участие в разработке технического задания на производство изысканий;

−сбор, систематизация, анализ и обобщение материалов исследований прошлых лет (включая научно-технические публикации);

−изучение аэрокосмофотоматериалов (при их наличии);

−инженерно-геологическое (карстологическое) обследование (рекогносцировка);

−наземные геофизические работы;

−бурение карстологических скважин с геофизическими исследованиями их;

−гидрогеологические исследования;

−полевые испытания грунтов (при необходимости и эффективности);

−лабораторные и экспериментальные (в этом числе моделирование) исследования;

−стационарные наблюдения (как элемент карстомониторинга);

−обследование существующих зданий и сооружений, включая грунты их оснований;

−камеральная обработка материалов и составление технического отчета.

Инженерно-геологические изыскания должны выполняться на добротном (кондиционном) инженерно-топографическом плане и сопровождаться инженерно-геодезическими, а при необходимости инженерногидрометеорологическими и инженерно-экологическими изысканиями.

На закарстованных и подрабатываемых территориях Пермского края инженерно-геологические изыскания для строительства должны проводиться специализированными организациями, имеющими допуск

34

(опыт) на выполнение комплексных (инженерно-геологических, геодезических, гидрометеорологических и инженерно-экологических) изысканий.

Особое внимание при изысканиях следует уделить сбору информации, оценке кондиционности топо-геодезических материалов, инже- нерно-карстологическому обследованию (в том числе с использованием заранее разработанной анкеты опроса местного населения) – видам, способным существенно оптимизировать методы и объемы инженерногеологических изысканий.

Геофизические исследования карста являются одним из наиболее экономичных и экологичных видов инженерно-строительных изысканий. Эффективность их на территории Пермского края доказана. Обычно используются методы электро- и сейсморазведки. Отказ от выполнения геофизических работ должен быть обоснован в программе изысканий.

Проходка горных выработок (преимущественно скважин) – основной и определяющий прямой способ оценки закарстованности карстовых массивов и оценки карстоопасности строительных площадок. Количество карстологических (опорных, контрольных, специальных) скважин определяется стадией проектирования (в соответствии с техническим заданием), сложностью природных и геотехнических условий, масштабом картирования и уровнем ответственности зданий и сооружений и обосновывается, как и другие виды и объемы работ, программой изысканий. Ориентировочное число их рекомендуется ТСН 11-301-2004 Пермской области [29]. Размещение скважины устанавливается обычно по результатам рекогносцировки и наземных геофизических работ.

Гидрогеологические исследования выявляют: распространение и условия залегания водоносных горизонтов и пластов в покровных, карстующихся и подстилающих их отложениях с оценкой обстановки их питания, транзита и разгрузки; наличие гидродинамических зон циркуляции карстовых вод и тип гидродинамического профиля; взаимосвязь между водоносными горизонтами и поверхностными водами; уровенный и температурный режим вод, их химический состав и агрессивность к карстующимся породам; влияние (в том числе возможное) техногенных факторов на изменение гидрогеологических условий; гидрогеологические параметры водовмещающих пород (водоносных

35

горизонтов) и грунтов зоны аэрации (включая зону вертикальной нисходящей циркуляции). Для решения задач применяются опытно-фильтраци- онные работы (откачки, наливы и нагнетания воды и воздуха, в том числе поинтервальные), индикаторные способы, лабораторные методы, гидрогеологические расчеты по эмпирическим и теоретическим уравнениям, стационарные наблюдения, геофизические исследования.

Стационарные наблюдения (по существу, главный элемент карстомониторинга) за основными условиями карстообразования, формирующими их факторами (включая техногенные), динамикой карстопроявлений следует проводить не только на территориях сильно закарстованных (более 100 карстовых воронок на 1 км2) и неустойчивых и объектах повышенного уровня ответственности, но и в случаях двухтрехстадийного проектирования на участках репрезентативных и ключевых для карстовых районов края. Комплекс стационарного слежения обычно включает гидрогеологические и гидрологические (обеспеченные основными метеоданными) наблюдения за режимом подземных и (при необходимости) поверхностных вод, геодезический контроль за осадками земной поверхности и грунтов покровной толщи, изменениями параметров поверхностных карстопроявлений и за деформациями зданий и сооружений. Продолжительность наблюдений – не менее гидрологического года, по итогам которого (как и по промежуточным данным) принимается решение (совместно с Заказчиком) об их эффективности, продолжении, оптимизации и возможном расширении объектов изучения, включая техногенные составляющие формирования техноприродных условий развития карста и его активизации.

Геодезические наблюдения проводятся в соответствии с положениями СП 11-104-97 и ГОСТ 24846-81. Может быть эффективным использование геофизических методов, в частности, для оценки состояния и устойчивости грунтов покровной толщи, отслеживания мест разгрузки и утечек вод, их перетоков и изменений минерализации.

Камеральная обработка получаемых материалов проводится постоянно, начиная с их сбора, составления программы изысканий и выполнения (при необходимости) предварительной рекогносцировки. При завершающей обработке производится уточнение и доработка предварительных (в том числе полевых и лабораторных, полученных от Заказчика и Проектировщика) материалов, выполнение расчетов, составление текстовых, табличных и графических приложений, написание

36

текста технического отчета с оценкой карстоопасности исследуемой территории и прогнозом возможных изменений инженерно-геологи- ческих (геотехнических) условий (с учетом техногенных воздействий на карстообразование) и рекомендациями по выполнению противокарстовых мероприятий в соответствии со стадией разработки предпроектной и проектной документации, требованиями СНиП 11-02-96 и ТСН 11-301-2004 Пермской области [29].

Аттестация устойчивости территории может быть выполнена по косвенным данным, в частности по основным количественным характеристикам карста и закарстованности: плотности карстовых воронок, площадному и объемному коэффициентам поверхностной закарстованности, показателям плотности карстовых полостей, геофизическим параметрам и др. Оценка устойчивости территории строительства без достаточного изучения условий (включая техногенные), закономерностей развития и проявлений карста не допускается. При этом используются как качественные, так и количественные характеристики условий и факторов карстообразования, карста и закарстованности. Определяющими среди последних являются тип и среднегодовое количество карстовой деформаций (провалов) на единицу площади, площадная интенсивность и периодичность их образования, их средний и максимальный (двух-и трехсигмовый в зависимости от уровня ответственности зданий и сооружений) диаметр, средняя глубина и максимальный показатель глубинности, радиус кривизны и углы наклона поверхности в карстовых оседаниях, площадные и объемные показатели поверхностной закарстованности, плотности карстовых полостей, их заполненность и устойчивость и другие (в том числе геофизические) характеристики подземной закарстованности и интенсивности карста, включая агрессивность подземных вод к карстующимся породам.

3.ПЛАНИРОВКА И ЗАСТРОЙКА ПОДРАБАТЫВАЕМЫХ

ИКАРСТООПАСНЫХ ТЕРРИТОРИЙ

3.1. Подрабатываемые территории

Застройка территорий залегания полезных ископаемых (кроме общераспространенных) допускается по согласованию с органами Ростехнадзора. При этом должны быть предусмотрены и осуществлены

37

строительные и иные мероприятия, обеспечивающие возможность извлечения из недр полезных ископаемых.

Под застройку в первую очередь используют территории, под которыми:

а) залегают непромышленные полезные ископаемые; б) полезные ископаемые выработаны и процесс деформаций зем-

ной поверхности закончился; в) подработка ожидается после окончания срока амортизации про-

ектируемых объектов.

При выборе для застройки территорий с промышленными запасами полезных ископаемых целесообразность намечаемого строительства должна быть подтверждена расчетами сравнительной экономической эффективности возможных вариантов размещения зданий и сооружений с учетом затрат:

а) на мероприятия по защите зданий и сооружений от воздействий подработки и на расширение строительной производственной базы;

б) на ремонт зданий и сооружений; в) на обеспечение бесперебойной работы оборудования;

г) в случае необходимости, связанной с корректировкой плана развития горных работ.

Картографический материал, необходимый для разработки проектов планировки и застройки городов и других населенных пунктов на подрабатываемых территориях, должен содержать:

а) выкопировку из топографического плана района застройки; б) выкопировки из гипсометрических планов и геологических раз-

резов района застройки с указанием вынутых и планируемых к выемке запасов полезных ископаемых;

в) геологическую карту района застройки с указанием выходов под наносы пластов полезного ископаемого и тектонических нарушений и примыкающих к ним опасных зон, не подлежащих застройке.

При разработке проектной документации в состав проектов детальной планировки и проектов застройки включают схемы горногеологических ограничений, выполненные в масштабе основных чертежей. На схемах указывают категории территорий по условиям строительства: пригодные, ограниченно пригодные, непригодные, временно непригодные для застройки жилых районов и микрорайонов.

38

При планировке и застройке городов и населенных пунктов, включающих подрабатываемые территории с величинами деформаций большими, чем для III и IVк групп, следует предусматривать наиболее эффективное использование территорий, пригодных для застройки.

На площадках с различным сочетанием групп территорий, как правило, учитывают размещение функциональных зон и отдельных зданий (сооружений), строительство которых может быть обеспечено с применением строительных мер защиты.

Общественные здания переменной этажности, сложной конфигурации в плане, а также жилые здания высотой более 9 этажей следует располагать в основном на территориях 1-й и 2-й категорий по условиям строительства.

При планировке и застройке территорий 1-й и 2-й категорий допускается уменьшать суммарную площадь зеленых насаждений, но не более чем на 30 %, соответственно повышая плотность населения при условии компенсации недостающего озеленения на прилегающих территориях с большими величинами деформаций земной поверхности.

При застройке подрабатываемых участков территорий 2-й и 3-й категорий, пригодных или ограниченно пригодных для строительства, расположенных в центральной зоне города или вдоль основных архи- тектурно-планировочных осей, степень градостроительной ценности территории может быть принята высокой при соответствующем техни- ко-экономическом обосновании.

Продольные оси бескаркасных зданий, проектируемых для строительства на площадках, где на земной поверхности не образуются уступы, следует ориентировать, как правило, по простиранию пластов. На площадках, где ожидается образование уступов, здания целесообразно размещать между уступами или же ориентировать их продольные оси вкрест простирания пластов. На участках выходов геологических нарушений продольные оси зданий следует ориентировать в направлении падения сместителей.

3.2. Территории с просадочными грунтами

Площадки, намеченные под строительство, предпочтительно располагать на участках с минимальной глубиной просадочных толщ, с деградированными просадочными грунтами, а также на участках, где

39

просадочная толща подстилается малосжимаемыми грунтами, позволяющими применять фундаменты глубокого заложения, в том числе свайные.

Проекты планировки и застройки городов должны предусматривать максимальное сохранение естественных условий стока поверхностных вод. Размещение зданий и сооружений, затрудняющих отвод поверхностных вод, не допускается.

При рельефе местности в виде крутых склонов планировку застраиваемой территории следует осуществлять террасами. Отвод воды с террас следует производить как по кюветам, устроенным в основаниях откосов, так и по быстротокам.

Здания и сооружения с мокрыми технологическими процессами следует располагать в пониженных частях застраиваемой территории. На участках с высоким расположением уровня подземных вод, а также на участках с дренирующим слоем, подстилающим просадочную толщу, указанные здания и сооружения следует располагать на расстоянии от других зданий и сооружений: не менее 1,5-кратной толщины просадочного слоя в грунтовых условиях I типа по просадочности, а также II типа по просадочности при наличии водопроницаемых подстилающих грунтов; не менее 3-кратной толщины просадочного слоя в грунтовых условиях II типа по просадочности при наличии водонепроницаемых подстилающих грунтов.

Расстояния от постоянных источников замачивания до зданий и сооружений допускается не ограничивать при условии полного устранения просадочных свойств грунтов.

3.3. Карстоопасные территории

Планировочные противокарстовые мероприятия должны обеспечивать рациональное использование закарстованных территорий и оптимизацию затрат на противокарстовую защиту с учетом категории карстоопасной территорией (Прил. Б). Они должны учитывать перспективу развития данного района и влияние противокарстовой защиты на условия развития карста.

В состав планировочных противокарстовых мероприятий входят: − специальная компоновка функциональных зон, трассировка магистральных улиц и сетей при разработке планировочной структуры с

40