ЗНАЧЕННЯ ІНЖЕНЕРНОЇ ГЕОЛОГІЇ ДЛЯ ПРОЕКТУВАННЯ ТА БУДІВНИЦТВА ПРОМИСЛОВО-ГРОМАДЯНСЬКИХ СПОРУД
«Роль геології в житті сучасного суспільства визначається її важливістю як фундаментальної науки про будову Землі, закономірності її формування та еволюції, про геодинамічні процеси, що визначають саму можливість існування людства. Значення геології зростає у зв'язку з необхідністю обліку катастрофічних геологічних наслідків нераціональної господарської діяльності, екологічними проблемами, що загострюються. Особлива роль геології та геологічної освіти в Україні пов'язана з розвитком мінерально-сировинної бази держави, як основ відродження та підйому вітчизняної економіки»(2).
На допомогу студентам технологічного факультету МДТУ, які вивчають геологію, готуються методичні вказівки з даної дисципліни, які містять сучасні нормативні документи, методи та способи виконання інженерно-геологічних робіт, а також питання та завдання для тестування студентів.
Інженерна геологія є однією з геологічних дисциплін. Вона розробляє широке коло наукових та практичних проблем, вирішує багато завдань, що виникають при проектуванні, будівництві будівель та споруд та при проведенні інженерних робіт з поліпшення територій (осушення, боротьба з зсувами, карстом та іншими геологічними явищами).
В даний час інженерна геологія все більш удосконалюється у своєму розвитку: використовуються геофізичні методи розвідки, аерокосмічні та інші методи, що дозволяють покращити та прискорити виконання інженерно-геологічних досліджень. Будь-яка інженерна споруда має бути зведена з найменшими витратами робочої сили, матеріалів і часу. Одночасно воно повинно мати високуміцністю та стійкістю. Іноді споруджувані споруди викликають виникнення нових природних геологічних процесів та зміну існуючих. Щоб убезпечити споруду від деформації та руйнування у кожному даному випадку слід визначити можливість появи процесів, які можуть непередбачено проявитися згодом. При цьому небезпечні та несприятливі геологічні умови, а також недостатнє знання цих умов.
Правильна оцінка інженерно-геологічних умов може мати вирішальне значення при виборі економічного рішення, а також впливає на методи виконання робіт та терміни будівництва споруди.
Проведення інженерно-геологічних вишукувань щодо районів будівництва дає можливість при проектуванні споруд врахувати всі природні особливості місця будівництва та вибрати найбільш сприятливі ділянки.
Важливість інженерно-геологічних досліджень для будівництва будь-якої за величиною і значущістю споруди, проектувальникам і будівельникам відомо не з чуток, - дорожче стає будинок, зведений на недостатньо дослідженій ділянці. Адже під будовою можуть опинитися підземні води, лінзи просадних грунтів (108 квартирний житловий будинок у кварталі 252, будівля Вірменської церкви в кварталі 614а м.Майкопа. В результаті - нерівномірна осадка, стіни, тріщини в стінах, вогкість і пліснява в підвалах та інше, Вода сприяє розчинності різних хімічних сполук, у тому числі і агресивних, що призводить до несприятливого впливу на цементний розчин, кам'яну кладку, бетон, і хоча процес руйнування фундаменту непомітний, його наслідки відчутно позначаються на будівлі: порушується. цілісність несучих конструкцій, пліснява та грибок проникаютьчерез підвал на верхні поверхи і "заражають" зрештою весь будинок. Наявність матеріалів інженерно-геологічних та інженерно-геодезичних вишукувань на майданчику проектованого будинку дозволяє уникнути багатьох помилок проектування, будівництва зовнішніх комунікацій: правильно розташувати всі будівлі на відведеній ділянці, допоміжні приміщення всередині котеджу, які вимагають подачі води та відведення хозфекальних стоків, організувати. на ділянці з урахуванням рельєфу місцевості.
При облаштуванні автономного джерела водопостачання (криниця або свердловина) та локальних очисних споруд (септик) без інженерно-геодезичних та гідрогеологічних досліджень просто не можна обійтися. Дослідження проводять для визначення несучих характеристик ґрунтів, складу та рівня ґрунтових вод.
При дослідженні ґрунту враховуються такі основні показники:
- безодня, тобто сила, з якої грунт при впливі негативних температур виштовхуватиме з себе фундамент, труби і заглиблені очисні споруди. На основі отриманих даних прогнозують припустиму деформацію інженерних споруд і, відповідно, вибирають матеріали, способи будівництва та облаштування систем;
- Водонасиченість, тобто рівень ґрунтових вод. Знання цього показника допомагає, по-перше, визначити глибину майбутньої криниці або приватної свердловини і, по-друге, дозволяє прогнозувати стійкість будови та прокладених комунікацій;
- агресивність високо ґрунтових вод: у разі високої концентрації деяких хімічних сполук доводиться використовувати спеціальні марки бетону для спеціального захисту фундаментів та комунікацій.
Не можна будувати чи реконструювати будівлю чи споруду, не знаючи точно геологічної будовиділянки (на яких ґрунтах буде монтуватися фундамент, фізико-механічних характеристик та несучої здатності ґрунтів під навантаженням, їх корозійної активності, режиму підземних вод тощо), а отже - яку вибрати конструкцію та глибину закладення фундаменту. Одні й ті ж ґрунти поводяться по-різному в результаті обводнення або промерзання, серйозно змінюють свої характеристики міцності в результаті руйнування їх природної структури і вологості.
Недостатнє вивчення інженерно-геологічних умов, інколи ж ігнорування їх при проектуванні та будівництві нерідко призводять до ще більш грізних наслідків — аварій та руйнування споруд. У процесі геологічних робіт (чи досліджень) вивчають інженерно-геологічні умови певної території.
«Не менше значення має здійснення геологічної освіти всього населення країни – у середній школі, у гуманітарних, природничо-наукових та технічних вузах. Вивчення геології як фундаментальної природничо дисципліни необхідне підвищення освітнього та світоглядного рівня особистості та суспільства в цілому, а поширення конкретних геологічних знань може істотно зменшити екологічний ризик за рахунок прийняття необдуманих технологічних рішень »(2).
Особливе занепокоєння викликають інженерно-геологічні умови у східній частині м. Майкопа. На даній території інтенсивно здійснюється малоповерхове та котеджне будівництво. Велику питому вагу загальної вартості будівництва малоповерхових будинків становлять витрати на влаштування фундаментів.
Навантаження на1 пог.м стрічкових фундаментів в одно-, двоповерхових будинках переважно становлять 40…..120кН і лише окремих випадках-150…..180 кН.
Найбільші навантаження на фундаментиобумовлюють підвищену чутливість до сил морозного пучення.
Значну територію східної частини м. Майкопа займають пучинисті ґрунти. До них відносяться глини, суглинки, супіски, піски пилуваті та дрібні. При певній вологості ці ґрунти, промерзаючи в зимовий період, збільшуються в обсязі, що призводить до підйому шарів ґрунту в діапазоні глибини його промерзання. Фундаменти, що знаходяться в таких грунтах піддаються витріщуванню, якщо навантаження, що діють на них, не врівноважують сили пучення. Оскільки деформації пучення ґрунтів нерівномірні, відбувається нерівномірний підйом фундаментів, який згодом накопичується, внаслідок чого конструкції будівель зазнають неприпустимих деформацій та руйнуються.
Закладення фундаментів будівель на глибину промерзання не забезпечує стійкість легких будівель та споруд, т.к. такі фундаменти мають значну бічну поверхню, по якій діють великі за значенням дотичні сили пучення, і, отже, матеріаломісткі і дорогі фундаменти, що застосовуються, не забезпечують надійність будівель, побудованих на пучинистих грунтах.
Одним із шляхів вирішення проблеми будівництва малоповерхових будівель на пучинистих ґрунтах є застосування дрібнозаглиблених фундаментів, що закладаються в сезоннопромерзаючому шарі ґрунту.
Основний принцип конструювання дрібнозаглиблених фундаментів будівель і споруд з несучими стінами на пучинистих ґрунтах полягає в тому, що стрічкові фундаменти всіх стін будівлі об'єднуються в єдину систему і утворюють досить жорстку горизонтальну раму, що перерозподіляє нерівномірні деформації фундаментних балок, які жорстко з'єднуються.
Застосування дрібнозаглиблених фундаментів базується на принципово новому підходідо їх проектування, основою якого покладено розрахунок підстав з деформаціям пучения. При розрахунку підстав за деформаціями пучення враховуються пучинисті властивості грунту, тиск, що передається на нього, жорсткість фундаменту і надфундаментних конструкцій на вигин.
Одним із заходів щодо зменшення або повної ліквідації пучинистих властивостей ґрунту є підвищення його щільності та створення глинистого водозахисного екрану, який істотно зменшить підсмоктування води в зону промерзання з нижчих шарів ґрунту та проникнення поверхневих вод у зону контакту фундаменту з ґрунтом. Це досягається, якщо при влаштуванні фундаментів застосовувати способи витрамбовування і виштампування, що поєднують у собі пристрій порожнини під майбутній фундамент і ущільнення ґрунтового ядра. Тим самим підвищуються механічні характеристики ґрунту, що є передумовою збільшення несучої здатності грунтів. Разом про те ущільнення грунту знижує його пучинисті властивості, тобто. зменшується інтенсивність та сили пучення. Будівництво будівель та споруд на дрібнозаглиблених фундаментах зі стінами з різних матеріалів – цегли, блоків, панелей дозволяє скоротити витрату бетону на 50-80%, а трудовитрати – на 40-70%.
Слід звернути увагу на те, що протягом тривалого часу органи архітектури та містобудування м.Майкопа, видаючи індивідуальним забудовникам проекти будівництва будинків, вказували у рекомендаціях: «грунти прийняти галечникові», що не відповідало дійсності. В результаті забудовник несе невиправдані витрати на подальше улаштування дорогих фундаментів, а в деяких будинках утворилися тріщини.
Список літератури
1. ГОСТ 17.5.3.06-85 Охорона природи. Землі. Вимоги до визначення норм зняття родючого шару ґрунту привиробництва земляних робіт
2. «Концепція геологічної освіти в Україні. Матеріали спільного засідання колегій Міністерства освіти України та Міністерства природних ресурсів України від 19 травня 1999 року».
7. Будівництво в сейсмічних районах Краснодарського краю РНКК 22-301-2000* (ТСН 22-302-2000* Краснодарського краю та Республіки Адигея).
8. Чорноусов С.І. Основи інженерної геології для будівельників. Новосибірськ. Вид-во СГУПС. 2007.212 с.
9.Генеральний план МО «Місто Майкоп». Розроблено ПІ «Волгоградгромадянпроект». 2009 рік.