Геологические изыскания для строительства автомобильных дорог

Под понятием инженерных изысканий во время строительства автомобильных дорог подразумевают целый комплекс мероприятий, в том числе и разносторонних исследований, в рамках которых специалисты детально изучают технические, экономические и природные факторы, оказывающие непосредственное влияние на процесс строительства и эксплуатацию готовых объектов – автодорог и железнодорожных магистралей. 

Сведения, полученные в процессе изысканий (геологических, геодезических, гидрометеорологических и пр.), ложатся в основу проектов возведения объектов дорожной инфраструктуры.

Согласно требованиям ГОСТ 32836-2014, указанные исследования должны проводиться на подготовительной стадии – в ходе разработки предпроектной и проектной документации. Без широкого спектра научных изысканий невозможно не только строительство новых дорог, но и капитальный ремонт, реконструкция уже существующих.

Для чего проводятся инженерные изыскания?

Комплекс изысканий, включающий в себя сбор информации о природных и техногенных условиях, а также ее дальнейшая обработка позволяют решить следующие задачи:

•  Правильно подобрать конструктивные особенности будущей трассы и ее технические характеристики.
•  Обосновать выбор проектируемой автомагистрали.
•  Определить устойчивость и прочность грунта в районе строительства, параметры покрытия и прочих элементов объекта. 
•  Разработать меры по охране окружающей среды, чтобы минимизировать урон, нанесенный экологии в результате строительных мероприятий.
•  Подготовить проект организации строительства. 
•  Спланировать мероприятия, обеспечивающие надлежащий уровень защиты всех участников дорожного движения от негативного влияния техногенных и природных факторов.

Важно

Инженерно-геологические изыскания, предшествующие строительству и эксплуатации автомобильных дорог, призваны обезопасить как само полотно, так и людей, которые его будут использовать.

Кроме того, правильно выполненные исследования выступают гарантией защиты работников дорожной сферы, принимающих участие в строительных мероприятиях.

Они же позволяют заказчику услуги свести к минимуму вероятность форс-мажора, избежать ошибок и вызванных ими переделок, а это обеспечивает экономию не менее 35 процентов средств, потраченных на строительство.

Объем инженерно-геологических работ, от чего зависит

Ключевой задачей во время проведения инженерно-геологических работ является разработка топоплана – важнейшего документа, без которого невозможны никакие исследования на объектах дорожного строительства. В рамках подготовки топоплана выполняют:

1.  Разбивку по оси (осуществляется параллельно с другими работами).
2.  Закрепление автомагистрали на указанной местности.

Топоплан существенно упрощает проведение исследований, так как участок, на котором должна проходить дорога, может характеризоваться высокой плотностью застройки или наоборот – минимальной проходимостью.

Определить объем работ позволяет детальный анализ таких элементов, как обочины, кюветы, откосы и т.д. Важно внимательно изучить характеристики проезжей части, чтобы во время строительства автомагистрали и в ходе ее эксплуатации не возникало никаких проблем. 

Мобильное лазерное сканирование (МЛС) автодорог

Следует обратить внимание на тот факт, что топографические работы на линейном объекте требуют внушительных временных и финансовых затрат. Для упрощения задачи и сокращения сроков ее выполнения используют технологию мобильного лазерного сканирования автомобильной дороги. 

Метод прекрасно зарекомендовал себя на всех этапах существования трассы, начиная с подготовки к строительству. Он незаменим в процессе проектирования, во время планирования территории, в ходе эксплуатации, а также во при проведении реконструкции и капитального ремонта. 

Цели исследования:

•  Топографическая съемка, итогом которой становится разработка топоплана.
•  Подготовка ЦМР и цифровых моделей дорожного покрытия. 
•  Детальное исследование продольных и поперечных уклонов дорожного полотна.
•  Разработка профилей трассы (продольных и поперечных). 
•  Подготовка технического паспорта автодороги.
•  Выбор ограждений, разработка ведомостей дорожных знаков и прочих объектов инфраструктуры, включая рекламные билборды.
•  Тщательный анализ зон видимости.

Технологию могут использовать и в процессе эксплуатации автомагистрали – она позволяет мониторить дорожные развязки и оптимизировать их при необходимости, анализировать отрезки повышенной опасности, исследовать состояние почвы и опор, следить за деформациями.

Преимущества мобильного лазерного сканирования:

•  Оперативность работы (одна установка позволяет в течение рабочей смены отснять более 300 км дороги).
•  Финансовая доступность (цена съемки, по меньшей мере, вдвое ниже, если сравнивать ее с традиционными технологиями). 
•  Максимально точная оценка.
•  Возможность сравнения любого участка автомагистрали «до» и «после», например, до и после проведения ремонта, в том числе капитального.

Аэрофотосъемка линейных объектов

В рамках инженерно-геодезических изысканий активно используется современная аэрогеодезическая технология, которая повышает производительность топологической съемки и позволяет специалистам выполнять основную массу работ не «в поле», а в комфортных камеральных условиях. 

Единственный минус – необходимость обустройства так называемой планово-высотной опорной сети, представленной в виде контурных точек, которые особенно актуальны в условиях сложного ландшафта, к примеру, когда строительство планируется на крайнем Севере. Выбор опорных контуров в такой местности значительно усложняется факторами, сопряженными с коротким благоприятным периодом, когда погода позволяет проводить исследования. 

Проблема решается привлечением двухмаршрутных сетей фототриангуляции с применением КЦП (координаты центра коррекции), на которые возлагаются функции опорных точек. С их помощью удается увеличить объем планово-высотной привязки на земле, а после этого использовать аэрогеодезическую технологию. 

Инженерные-геологические изыскания дорог

Этот тип исследований проводится для выбора оптимального направления автомагистрали или железнодорожного полотна.

Когда речь идет о линейных объектах, в процессе проведения изысканий необходимо учитывать такую их особенность, как внушительная протяженность, диктующая необходимость принимать во внимание геологические особенности местности на протяжении всей конструкции в целом и направленность трассы, в т.ч. по направлению к имеющимся неподалеку водоемам.

В рамках геодезических исследований проводят:

•  Подробный анализ грунта, его состава и характеристик.
•  Детальное изучение почвенных резервов для строительства дорожного полотна с надлежащими техническими особенностями.
•  Оценку котлованов строительных материалов.

В подавляющем большинстве случаев в ходе геологических изысканий проводят бурение и отбирают образцы почвы и воды, которые затем исследуют в лаборатории. Глубина бурения зависит от назначения объекта, планируемой несущей способности, в соответствии с которой определяется глубина заложения. 

Непосредственное влияние на указанные параметры оказывают свойства и особенности грунта, а также климатические условия в регионе – чем они сложнее, тем больше скважин придется бурить. Глубина бурения, а также объемы работ увеличиваются при необходимости строительства мостов, эстакад и путепроводов. 

Подводя промежуточный итог под сказанным выше, необходимо отметить, что масштабы инженерно-геодезических изысканий зависят от типа объекта, общей протяженности и сложности магистрали, степени изученности территории, а также от сложности геологии на указанной местности.

Требования к ТЗ и программе исследований

Результаты инженерных изысканий во многом зависят от правильности составления техзадания и от программы исследований. Учитывая тот факт, что исследования проводятся на участках большой протяженности, необходимо со всей ответственностью подходить к составлению ТЗ. Важно согласовать все стадии изысканий, подготовить документацию и предоставить отчет о результатах. 

Если исследования проводятся в суровых климатических условиях, например, на Крайнем Севере, возможны проблемы с доступом на объект (отдаленная болотистая или покрытая густой растительностью местность), к тому же специалистам нередко приходится работать при низкой температуре, под обильными осадками и пр. 

Что касается программы исследований, то прежде, чем приступать к работе, необходимо понять специфику местности, а также основные особенности объекта. От этого зависит обеспечение необходимой технической базы (подвоз инженеров, транспортировка на место требуемого оборудования), подготовка нужного количества расходных материалов, грамотная организация процесса, оказывающая прямое влияние на исход мероприятия. 

Любые ошибки или неточности в программном обеспечении чреваты погрешностями в полученных результатах, вследствие чего могут потребоваться дополнительные испытания, что автоматически повышает стоимость работ.

Результаты инженерных изысканий и проектная документация

Геологические, геодезические и инженерно-экологические изыскания сопряжены с выполнением громадного масштаба работ, которые требуют огромных временных затрат. Чтобы ускорить процесс, специалисты рекомендуют по возможности передавать результаты изысканий поэтапно. 

Следует учесть, что в случаях, когда линейные объекты находятся на территории иных лицензированных участков, требуется согласие на получение доступа к пересекаемой территории. Если объект находится на участке, являющемся собственностью коренных народов, потребуется их письменное согласие на исследования. 

Заключение

Инженерные изыскания – задача №1, решение которой дает старт не только строительству новой автодороги, но и ремонту или реконструкции уже существующей. От грамотной организации процесса и точности результатов зависит успех строительства и качество объекта, срок его эксплуатации.