Опыт изысканий по автоматизации камеральных работ

М.Д. Лужбин, директор ООО «ПРИЗ»

       Общество с ограниченной ответственностью «ПРИЗ» создано в 1991 году и имеет 15-летний опыт инженерных изысканий, которые основываются, кроме прочих, и на гидрогеологических показателях. Так, при изысканиях не только определяется уровень грунтовых вод (УГВ) на момент изысканий, но и дается прогноз на весенний период: обычно на 0,5-1,0 м выше уровня, замеренного в межень. В 2005 году уровень грунтовых вод держался, по нашим наблюдениям, в среднем на 1,5 м ниже обычного. Работая на объекте 1-2 недели, практически невозможно спрогнозировать уровень грунтовых вод с 5- или 1-процентной обеспеченностью, которую иногда запрашивают проектировщики. Следовательно, здесь нужны обобщение и систематизация всех инженерно-геологических изысканий, которые проводятся в нашем городе, то есть система мониторинга уровня грунтовых вод.
      Изучением, а также прогнозом экстремальных и среднегодовых уровней грунтовых вод на территории г. Тюмени занимается ТЦ «Тюменьгеомониторинг». Думаю, эта организация должна считывать и материалы инженерно-геологических изысканий, чтобы давать обоснованный прогноз на 25, 50 или 100 лет. Исчерпывающие данные об УГВ в строительстве необходимы прежде всего для выбора соответствующего фундамента: железобетонные плиты или железобетонные сваи и т.п. В настоящее время в г. Тюмени широко применяются железобетонные плиты, которые, по оценке специалистов, на 40% дешевле свайных фундаментов. Но когда вода близко от поверхности земли, чаще используют сваи, и изыскателям нужно определить их несущую способность.
      В 2005 году мы по собственным чертежам создали установку для испытания натурных свай. Образцом послужила установка, разработанная трестом «ОмскТИСИЗ», который таким образом проводит испытания уже более 20 лет. В Тюмени таких аналогов не было. Чтобы провести испытание, нужно забить сваю и подождать, пока она «отдохнет». При этом используется только буровая техника, которая на прицепе доставляет все оборудование, разгружает его, заворачивает анкера (шнеки диаметром 135 мм либо 180 мм), затем на них устанавливается крестовина и т.д. Процесс установки занимает в среднем 4 часа. Демонтаж оборудования и доставка на базу происходит также с помощью буровой техники. У нас имеется два комплекта, чтобы испытывать две сваи одновременно.

     Преимущества созданной нами установки по испытаниям свай в сравнении с другими следующие:

• отпадает потребность в анкерных сваях (экономия материалов), дополнительных механизмах и оборудовании (кран, грузы);
• есть возможность определить несущую способность свай, находящихся непосредственно в ростверке.

      Например, при строительстве хоккейного корта по ул. Пржевальского были уже забиты сваи, залиты стаканы. Однако строители затем получили заключение экспертизы о том, что нужно провести натурные испытания, и им пришлось выдалбливать сваи из ростверка. Мы сумели установить там свое оборудование и реально подтвердить расчетную величину проектной нагрузки.
В качестве другого примера можно привести испытания с использованием анкерных свай, в процессе которых сваи лопнули. Опыт был прекращен. Заказчики пригласили для испытаний нас, и мы ввели опыт до конца, то есть до 40 мм осадки: 8 анкеров длиной 8,0 м выдержали нагрузку 96 т.
      Помимо оборудования для испытания свай, разработан программный комплекс «ИНГЕОПРИЗ», который представляет собой базу данных по объектам. Исходные данные полевых журналов цедятся в базу, обрабатываются согласно действующим ГОСТам в виде графиков. Эти графики можно просмотреть на экране или отпечатать как приложение отчета. В отличие от других компьютерных программ, комплекс «ИНГЕОПРИЗ» позволяет многое. Например, если какая-либо геовыработка (скважина, зонд, свая) находится в нашей базе данных, то всю информацию о ней можно получить с электронной карты нашего города.
      В настоящее время в Тюмени стали применяться фундаменты из железобетонных плит. Для расчета конструкции плитных фундаментов проектировщику нужен коэффициент постели, который напрямую связан с деформационными характеристиками грунтов. Эталонные методы определения модуля деформации - это испытания штампом площадью 5000 см2 выше УГВ и 600 см2 ниже УГВ. Они используются только в тресте «ОмскТИСИЗ», где уже наработана большая база данных по г. Омску, однако нормативных региональных таблиц еще нет.
      В Тюмени для получения модуля деформации изыскатели проводят лабораторные испытания грунтов, хотя по табличным значениям модуль деформации может быть и выше лабораторного. Без проведения штамповых испытаний возникает вопрос: что более правильно? Мы в этой ситуации придерживаемся такого мнения: нужно делать штамповка испытания и готовы выполнить эти работы. Однако это требует от инвесторов и проектировщиков увеличения затрат, на которые они пока не идут, хотя этажность зданий в г. Тюмени возрастает и 12-16 этажей - это уже обычная высота строительства. Сейчас разрабатываются проекты зданий высотой до 65 м на свайно-плитном фундаменте. При их строительстве, помимо натурных испытаний, наиболее уместными будут измерения фактических осадок строящихся сооружений, начиная с нулевого цикла.
      За 15-летнюю практику инженерных изысканий мы имели возможность наблюдать за фактическими осадками жилых зданий, построенных на плитах, на объектах домостроительной компании. Оказалось, что расчет по лабораторным значениям модуля деформации указывает осадку в 2-3 раза больше, чем она происходит фактически.
      Чтобы приблизить величину расчетной осадки основания к фактической, мы разработали методику создания геомеханических моделей согласно ГОСТ 20522-96 «Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний». В качестве основного параметра выделения расчетного грунтового элемента (РГЭ) мы берем значения сопротивления грунта на конус при статическом зондировании (ГОСТ 19912-2001). На основании корреляционного анализа на объекте определяем связь значений сопротивления грунта на конус с прочностными и деформационными характеристиками грунтов, определенными в лаборатории. Затем, зная интервал, в котором изменяются значения сопротивления грунта на конус в пределах РГЭ с заданными значениями модуля деформации, угла внутреннего трения и сцепления, на основании программных средств «PLONLLOG» создаем геометрическую модель, выделяя различные РГЭ с точностью до 10 см (в масштабе разреза - 1 мм).
      Программа «PLONLLOG» (автор - тюменский геолог С.А. Предеин) широко используется для построения геологических моделей в нефтяной геологии. Нами она была совмещена с нашими программами «ИНГЕОПРИЗ»: база данных «ГРУНТЫ-ИГЭ» и база данных «ЗОНД ГРАДЪ». База данных «ГРУНТЫ-ИГЭ» дает литологические, физико-механические границы, на основании которых производится построение инженерно-геологического разреза по объекту изысканий. База данных «ЗОНД-ГРАДЪ» пообъектно содержит результаты статического зондирования, на основании которых производится выделение инженерно-геологических элементов (ИГЭ) и РГЭ на объекте.
      Примеры геомеханических моделей на разных объектах г. Тюмени оформлены в виде альбома и могут быть представлены на электронном носителе и на бумаге. На каждом обычном инженерно геологическом разрезе цветом показана геомеханическая модель. Имея натурные наблюдения за осадкой построенных зданий, можно создать соответствующую данным природным условиям геомеханическую модель и в дальнейшем использовать ее на проектируемых объектах.
      В последние годы в г. Тюмени и в городах Тюменской области возросли объемы строительства, а значит, и инженерных изысканий. Только использование компьютерных технологий позволяет сочетать теоретические знания и опыт специалистов с большими возможностями ЭВМ по хранению, накоплению и оперативной обработке многофакторной информации. Значит, необходим автоматизированный архив инженерно-геологических изысканий г. Тюмени и Тюменской области, создание которого требует взаимных усилий всех изыскательских организаций.

Обработка материалов инженерно-геологических изысканий по программам «ИНГЕОПРИЗ» осуществляется с 1995 года в организациях:

• ОАО «Институт «НЕФТЕГАЗПРОЕКТ» (руководитель Н.А. Малютин, г. Тюмень, 1999 г.);
• ОАО «ПриобъТИСИЗ» (руководитель В.Ф. Ровкин, г. Нижневартовск, 2000 г.);
• ОАО «Гипротюменнефтегаз» (руководитель Р.П. Киршенбаум, г. Тюмень, 2001 г.);
• ООО «ПРИЗ» (руководитель М.Д. Лужбин, г. Тюмень, 1995 г.).