Исследование Инженерно-Геологических Условий Площадки Строительства Здания Научного Центра (Июль 2007 Г.)

 

Введение

Инженерно-геологические изыскания на площадке проектируемого строительства научного центра, расположенного по адресу: Московская область, г. Троицк, проведены на стадии РП специалистами ЗАО «Союзгеопром Сервис», в соответствии с техническим заданием на изыскания (прил.8.3), лицензией на право проведения инженерных изысканий (прил. 8.1) и на основании разрешения ГП МО «Мособлгеотрест» № 1796 от 18.09.07г. на производство инженерно-геологических работ (прил.8.4).

В задачу изысканий входило составление расчетной схемы основания здания с выделением инженерно-геологических элементов (ИГЭ), установлением их нормативных и расчетных характеристик; выяснение гидрогеологических условий площадки, получение исходных данных для разработки мероприятий по защите строительных конструкций и инженерных сетей от агрессивного воздействия грунтов и грунтовых вод.

Для изучения инженерно-геологических условий площадки в процессе изысканий было пробурено 9 скважин: 6 скважин глубиной 12 м — под здание научного центра и 3 скважины глубиной 5 м — под дорогу, прилегающую к этому зданию. Бурение скважин проводилось станком УГБ 1ВС колонковым способом с полным отбором керна. Проведено статическое зондирование грунтов снарядом ПИКА -17 зондом III типа в 4 точках рядом с инженерно-геологическими скважинами.

Виды и объемы полевых и лабораторных работ, в соответствии с техническими характеристиками проектируемого здания и требованиями нормативных документов, приведены в таблице 1.

№№ п.п. Виды работ Единица измерения Объем работ
А. Полевые работы
1 Колонковое (УРБ 2А-2) бурение скважин диаметром 127 мм в породах II-III категории скв/п.м. 9/87
2 Статическое зондирование грунтов снарядом ПИКА-17 зондом 3 типа точка 4
3 Отбор монолитов связных грунтов образец 25
4 Отбор проб несвязных грунтов проба 2
5 Отбор проб подземных вод проба 1
Б. Лабораторные работы
1 Определение физических свойств связных грунтов опр. 25
2 Определение физических свойств несвязных грунтов опр. 2
3 Определение прочностных и деформационных характеристик грунта опр. 14
4 Химический анализ подземных вод, определение коррозионной агрессивности воды к бетону и металлам анализ 1
5 Определение коррозионной агрессивности грунтов к бетону и металлам опр. 2/2

Полевые работы выполнены в сентябре 2007г. изыскательским отрядом в составе: инженер геолог Ерастова О. А.; бурильщики Перзик М.М, Карапетян Э. А.

Лабораторные исследования свойств грунтов, химические анализы грунтов и подземных вод проведены в геотехнической лаборатории ОАО «56 институт инженерных изысканий» (г. Щелково, Московской области) под руководством зав. лабораторией Соловьевой П. Ф.

Камеральная обработка материалов изысканий и составление отчета выполнены инженером-геологом Ерастовой О. А., под руководством ведущего инженера Макутиной Е. Е. и главного геолога Куранова Д. В.

Метрологическое обеспечение изысканий

При бурении скважин под проектируемое строительство использовались: ГОСТ 25100 95 «Грунты. Классификация», СП 11-105-97 — «Инженерно-геологические изыскания для строительства ч.I» (Москва, 1997).

При отборе проб грунтов — ГОСТ 12071-2000 — «Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование, хранение образцов» (Москва, 2001).

При опробовании подземных вод использовался ГОСТ 4979-49 «Вода хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения. Методы химического анализа. Отбор, хранение и транспортирование проб.»

Обработка данных статического зондирования выполнена в соответствии с требованиями СП 11-105-97, ГОСТ 20522-96.

При лабораторных исследованиях физико-механических свойств связных грунтов — ГОСТ 5180-84 и ГОСТ 12248-96.

При лабораторных определениях коррозионной агрессивности грунтов к бетону и к металлам — СНиП 2.03.11-85 — «Защита строительных конструкций от коррозии» (Москва, 1986) и ГОСТ 9.602-89 «Сооружения подземные; общие требования к защите от коррозии» (Москва,1989).

При обработке полевых материалов и составлении отчета использованы МГСН 2.01-01, ГОСТ 21.302-96 — «Условные графические обозначения в документации по инженерно геологическим изысканиям» (Москва, 1996) и СНиП 11-02-96 — «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения» (Москва, 1997).

Обобщенные сведения по метрологическому обеспечению изысканий приведены в Приложении № 8.11.

Физико-географические и техногенные условия

Исследованная площадка проектируемого строительства научного центра в геоморфологическом отношении приурочена к водно-ледниковой равнине, с абсолютными отметками от 183,90 до 186,70 м . Современные физико-геологические процессы, способные негативно повлиять на строительство и эксплуатацию здания, на площадке работ и вблизи нее не отмечены.

Климат

Район работ входит в зону умеренно-континентального климата со следующими среднегодовыми показателями: температура — плюс 3-3,50 С, осадки — 500-650 мм (586 мм), число дней со среднесуточной температурой выше 0 С — 210-214. Наибольшее количество осадков приходится на весенне-летний период.

Средняя температура января — минус 10,40 С, июля — плюс 17,50 С (с максимумами 36,00-38,00 С). Зима длится 4,5 месяца. Средняя годовая относительная влажность воздуха 79%.

Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов составляет: глинистых — 1,4 м, песчаных — 1,7 м. Преобладающие направления ветров — юго-западные, западные и южные, со средней скоростью 4 м/с.

Геологическое строение и гидрогеологические условия

Геологическое строение

В геологическом строении площадки до глубины 12,0 м принимают участие моренные (gQII) и флювиогляциальные (fQII) отложения среднечетвертичного звена, перекрытые с поверхности почвенно-растительным (pdQVI) слоем и покровными (prQIII) образованиями.

Почвенно-растительный слой

Почвенно-растительный слой (pdQVI) распространен повсеместно, имеет мощность 0,2-0,4 м и представлен суглинком темно-коричневым, пылеватым, с корнями растений.

В связи с неоднородностью литологического состава, неравномерной плотностью и наличием органических включений, данные грунты не рекомендуются в качестве основания фундамента проектируемого здания.

Верхнечетвертичные покровные отложения

Верхнечетвертичные покровные отложения (prQIII) залегают под почвенно растительным слоем с глубины 0,2-0,4 м и представлены суглинком серо-коричневым до коричневого, твердым, с редким включением дресвы. Мощность толщи составляет 0,5-2,2 м.

Флювиогляциальные отложения

Флювиогляциальные отложения (fQII) распространены повсеместно, залегают под покровными образованиями с глубины 0,8-3,5 м и представлены суглинками и песками.

Суглинки красно-коричневые и темно-коричневые, с гнездами суглинка светло-серого, полутвердые, с единичным включением дресвы. Мощность составляет 0,4-3,2 м.

Суглинки коричневые и светло-коричневые, с гнездами суглинка голубовато-серого, мягкопластичные, с редким включением дресвы, с тонкими прослойками песка мелкого и средней крупности. Мощность изменяется от 2,3 до 6,7 м.

Суглинки коричневые, прослоями серо-коричневые, тугопластичные, с редким включением дресвы и прослоек песка мелкого. Мощность составляет 0,8-4,6 м.

Песок рыжевато-коричневый, мелкий, влажный до водонасыщенного. Встречается в виде линз, мощностью до 0,4 м и тонких прослоек в суглинках.

Моренные отложения

Моренные отложения (gQII) распространены повсеместно, залегают под флювиогляциальными отложениями и представлены суглинками коричневыми и буровато-коричневыми, полутвердыми — до твердых, с включением до 5-10 % дресвы и щебня. Вскрытая мощность толщи составляет 1,5-4,8 м.

Гидрогеологические условия

Гидрогеологические условия исследованной площадки, до глубины 12,0 м, характеризуются отсутствием выдержанного горизонта грунтовых вод.

В скважинах №№ 1, 2, 3, 6 на глубине 3,3-6,3 м, встречены водонасыщенные прослойки и линзы песков, залегающие в флювиогляциальных суглинках. Водообильность песчаных линз очень слабая, вода натекает по стенкам в ствол при бурении скважин.

По химическому составу грунтовые воды — сульфатно-гидрокарбонатные кальциевые, пресные, жесткие (жесткость карбонатная); неагрессивные (СНиП 2.03.II-85) к бетонам всех марок и железобетонным конструкциям (прил. № 8.9).

Оценка коррозионной активности воды (ГОСТ 9.602-89) по отношению к:

  • свинцовой оболочке кабеля — низкая,
  • алюминиевой оболочке кабеля — средняя.

Следует учесть, что в период снеготаяния и проливных дождей в суглинках, содержащих прослойки песка возможно образование временных подземных вод типа «верховодки».

Свойства грунтов

Физико-механические и химические свойства грунтов исследовались по монолитам и образцам нарушенной структуры в грунтовой лаборатории ОАО «56 институт инженерных изысканий», а также в полевых условиях — статическим зондированием. Лабораторные исследования грунтов и статистическая обработка результатов испытаний производилась в соответствии с действующими нормативными документами и ГОСТами.

Статическое зондирование грунтов производилось вблизи каждой разведочной скважины для наиболее точной интерполяции данных буровых работ. Результаты испытаний грунтов статическим зондированием приведены на графических приложениях № 9.4, а результаты статистической обработки частных значений характеристик, полученных в ходе зондирования, представлены в приложении № 8.11.

По полевому визуальному описанию грунтов (прил. № 8.10) и лабораторным данным (прил. № 8.5), согласно ГОСТ 25100-95, выделено 6 инженерно-геологических элементов (ИГЭ), составляющих расчетную схему основания.

1 prQIII ИГЭ-1 Суглинок твердый
2 fQII ИГЭ-2 Суглинок полутвердый
3 ИГЭ-3 Суглинок мягкопластичный
4 ИГЭ-4 Суглинок тугопластичный
5 gQII ИГЭ-5 Суглинок полутвердый до твердого
6 fQII ИГЭ-6 Песок мелкий, средней плотности

Распространение выделенных ИГЭ по площади и в разрезе площадки приведено в таблице 3.

Номер ИГЭ Номера выработок, в которых вскрыт ИГЭ Глубина кровли, м Глубина подошвы, м Максим. вскрытая мощность Миним. вскрытая мощность
миним. максим. миним. максим.
1 Скважина 1-9 0,00 0,40 0,80 2,40 2,20 0,50
2 Скважина 1-9 0,80 3,50 3,00 4,10 3,20 0,40
3 Скважина 1-5 3,50 4,10 6,20 10,50 6,70 2,30
4 Скважина 1-2,6-9 3,00 7,10 5,00 8,10 4,60 0,80
5 Скважина 1-6 7,20 10,50 12,00 12,00 4,80 1,50
6 Скважина 1-2 3,20 3,50 3,50 3,90 0,40 0,30

Средние значения физических свойств грунтов и результаты статистической обработки лабораторных данных (по ГОСТ 20522-96) приведены в приложении № 8.7.

Нормативные и расчетные значения основных характеристик грунтов (ИГЭ) в соответствии со СНиП 2.02.01 -83*, СП 11-105-97 приведены в сопоставительной таблице 4.

Таблица 4. Сопоставительная таблица значений характеристик физико-механических свойств грунтов

По данным химического анализа грунты участка незасоленные, с рН 6,2-6,5.

По степени агрессивности к железобетонным конструкциям (СНиП 2.03.11-85) и бетону марок W4, W6, W8 грунты — неагрессивные (прил. № 8.8).

Коррозионная агрессивность (ГОСТ 9.602-89) грунтов по отношению к алюминиевой и свинцовой оболочкам кабеля — средняя, к углеродистой стали — низкая.

Выводы и рекомендации

  1. По совокупности факторов инженерно-геологические условия площадки следует отнести к I категории (простая) сложности (прил. Б СП II -105-97, ч. I).
  2. В геоморфологическом отношении исследуемая площадка приурочена к водно-ледниковой равнине, с абсолютными отметками от 183,90 до 186,70 м (прил. № 9.1). Современные физико-геологические процессы, способные негативно повлиять на строительство и эксплуатацию здания, на площадке работ и вблизи нее не отмечены.
  3. В геологическом строении площадки до глубины 12,0 м принимают участие моренные (gQII) и флювиогляциальные (fQII) отложения среднечетвертичного звена, перекрытые с поверхности почвенно-растительным (pdQVI) слоем и покровными (prQIII) образованиями.
  4. В разведанной толще выделено 6 инженерно-геологических элементов (ИГЭ), составляющих расчетную схему оснований:
1 prQIII ИГЭ-1 Суглинок твердый
2 fQII ИГЭ-2 Суглинок полутвердый
3 ИГЭ-3 Суглинок мягкопластичный
4 ИГЭ-4 Суглинок тугопластичный
5 gQII ИГЭ-5 Суглинок полутвердый до твердого
6 fQII ИГЭ-6 Песок мелкий, средней плотности

По результатам химического анализа, грунты площадки являются незасоленными с рН 6,2-6,5. По степени агрессивности к железобетонным конструкциям и бетону марок W4, W6, W8 грунты — неагрессивные (прил. № 8.8). Коррозионная агрессивность грунтов по отношению к алюминиевой и свинцовой оболочкам кабеля — средняя, к углеродистой стали — низкая.

Нормативная глубина сезонного промерзания глинистых грунтов составляет 1,4 м. В зону сезонного промерзания попадают флювиогляциальные и покровные суглинки среднечетвертичного звена, оцениваемые как слабопучинистые с относительной деформацией пучения ?fn от 0,01 до 0,035 д.е. (табл. Б-27, ГОСТ 25100-95).

Гидрогеологические условия исследованной площадки, до глубины 12,0 м, характеризуются отсутствием выдержанного горизонта грунтовых вод. В скважинах №№ 1, 2, 3, 6 на глубине 3,3-6,3 м, встречены водонасыщенные прослойки и линзы песков, залегающие в толще флювиогляциальных суглинков. Водообильность песчаных линз очень слабая, вода натекает по стенкам в ствол при бурении скважин. По химическому составу грунтовые воды — сульфатно-гидрокарбонатные кальциевые, пресные, жесткие (жесткость карбонатная); неагрессивные к бетонам всех марок и железобетонным конструкциям (прил. № 8.9). Оценка коррозионной активности воды по отношению к:свинцовой оболочке кабеля — низкая,алюминиевой оболочке кабеля — средняя.Следует учесть, что в период снеготаяния и проливных дождей в суглинках, содержащих прослойки песка возможно образование временных подземных вод типа «верховодки».

Исходя из инженерно-геологических условий площадки, в проекте следует предусмотреть защиту стальных, алюминиевых и свинцовых конструкций от агрессивного воздействия грунтов и воды.