ГОСТ 33154-2014. Межгосударственный стандарт. Дороги автомобильные общего пользования. Изыскания тоннелей. Общие требования

8. Методы проведения изысканий

 

8.1 Инженерно-геологические изыскания

8.1.1 В состав ИГИ должны входить следующие виды работ и комплексных исследований:

- сбор и обработка материалов изысканий и исследований прошлых лет по тоннелю и прилегающим территориям;

- рекогносцировочное обследование территории;

- научное сопровождение ИГИ при производстве изысканий в сложных инженерно-геологических условиях;

- построение априорной геодинамической 3D-модели внутреннего строения и свойств массива горных пород по материалам прошлых лет и на основе обработки измерений рельефа земной поверхности методом, определенным программой изысканий;

- детальная инженерно-геологическая съемка на припортальных участках и участках шахтных стволов;

- бурение скважин;

- геофизические исследования;

- сейсмологические и сейсмотектонические исследования территории;

- сейсмическое микрорайонирование (в зоне с сейсмичностью 7, 8 и 9 баллов);

- полевые исследования грунтов;

- гидрогеологические исследования;

- стационарные наблюдения;

- лабораторные исследования грунтов, подземных и поверхностных вод;

- обследование грунтов оснований существующих зданий и сооружений (при отсутствии по ним исполнительной документации);

- исследования для оценки вероятных изменений свойств пород при переходе от образца к массиву (масштабный эффект) и оценки степени корреляции свойств, определяемых по данным лабораторных испытаний в образце и косвенных (геофизических) определений свойств пород в массиве;

- комплекс исследований для составления предварительной модели устойчивости горного массива на уровне кровли тоннеля;

- составление прогноза изменений инженерно-геологических условий;

- камеральная обработка материалов и составление технического отчета (заключения).

8.1.2 При проведении ИГИ для подготовки проектной документации строительства ответственных объектов I уровня, а также II уровня в сложных инженерно-геологических условиях, необходимо выполнять инженерно-геотехнические изыскания и геотехнические исследования согласно ГОСТ 32836.

8.1.3 В состав рекогносцировочного обследования территории помимо осмотра места изыскательских работ с визуальной оценкой рельефа должны входить описание имеющихся строительных выработок и других обнажений, а также внешних проявлений геодинамических процессов с позиций организации изыскания.

Рекогносцировочное обследование следует производить в полосе шириной до 150 м вдоль оси тоннеля.

8.1.4 В состав научного сопровождения ИГИ должны входить сбор и обработка материалов научно-исследовательских работ и научно-технической литературы с целью обоснования применения новых инновационных методов, методик и технологий изучения строения, структуры, свойств, состава и состояния горного массива.

8.1.5 Инженерно-геологическая съемка полосы трассы тоннеля (не менее 150 м в каждую сторону) должна выполняться в масштабе 1:2000. Площадь съемки должна быть достаточной для оценки инженерно-геологических условий возможных вариантов изменений трассы тоннеля.

В составе инженерно-геологической съемки припортальных участков и шахтных стволов выполняются профильные и площадные геофизические исследования.

Состав и объем геофизических наблюдений назначается исходя из характера рельефа, сложности инженерно-геологических условий, обнаженности и доступности территории для прямых геологических наблюдений, технической возможности размещения геофизических профилей, буровых скважин и иных условий, определяющих необходимую детальность и возможность изучения разреза.

При планировании геофизических исследований предпочтение отдается топографическим вариантам методик, позволяющим с заданной детальностью изучить непрерывное распределение геофизических характеристик, отражающих свойства и структуру массива в плане и на глубину, и выполнить построение 2D и 3D геофизической модели припортальных зон и участков шахтных стволов.

Участки нарушения структуры, сплошности и однородности горного массива, выявленные по данным геофизических наблюдений, подлежат заверке и геологической интерпретации с учетом данных бурения контрольных скважин, прямых геологических наблюдений и структурных построений.

8.1.6 Инженерно-геологическая съемка на припортальных участках (500 x 500 м) и участках шахтных стволов (100 x 100 м) должна выполняться в масштабе 1:1000 или 1:500 и установить несущую способность грунтов и их устойчивость при сооружении порталов.

8.1.7 Изучение зон разрывных нарушений, характеристики их открытости и активности производится на основании геолого-структурных построений и комплекса специальных исследований:

- атмогеохимическая съемка полосы трассы тоннеля (по 150 м в каждую сторону) выполняется для уточнения положения зон разрывных нарушений, характеристики их открытости и активности (масштаб съемки 1:2000);

- зоны предполагаемых тектонических нарушений, выявленные по результатам интерпретации атмогеохимических методов, подлежат дополнительному изучению для их характеристики на уровне заложения тоннеля;

- структура (мощность, глубина, простирание) тектонических зон изучается наземными и скважинными геофизическими методами, обеспечивающими картирование нарушений до уровня заложения тоннеля;

- прямое изучение нарушений, выявленных по данным косвенных методов, выполняется бурением контрольных скважин, назначаемых исходя из результатов комплексной интерпретации опережающих атмогеохимических и геофизических работ;

- при изучении зон субвертикальных разрывных нарушений и иных проявлений тектоники, изучение бурением которых выполнить сложно, проводятся скважинные геофизические исследования методами межскважинного просвечивания, исследования околоскважинного пространства, просвечивание скважина-поверхность и/или способом направленного бурения;

- методы и методика детальных исследований с целью характеристики тектонических зон уточняются в процессе работ на основании предварительных геолого-структурных построений и априорных 2D, 3D моделей массива;

- по результатам комплекса исследований и геолого-структурных построений составляется структурно-тектоническая модель массива с характеристикой вероятных тектонических зон на уровне тоннеля.

8.1.8 Количество разведочных скважин по трассе тоннеля определяется категорией сложности инженерно-геологических условий и глубиной заложения тоннеля.

Число разведочных скважин при глубине заложения тоннеля до 300 м следует принимать:

- в коротких тоннелях - не менее трех вдоль оси тоннеля в простых условиях и в условиях средней сложности и не менее четырех в сложных условиях;

- в длинных тоннелях - дополнительно по одной скважине на каждые 200 м вдоль оси тоннеля в простых условиях, на каждые 100 - 120 м в условиях средней сложности и на каждые 75 - 100 м в сложных условиях. Аналогично определяется число скважин для подходных выработок.

При необходимости, на наиболее сложных участках трассы, дополнительно бурятся скважины по поперечникам. Число скважин в каждом поперечнике - две-три.

При необходимости изучения тектонических нарушений сложной морфологии или крутого падения методами межскважинного просвечивания выполняется бурение двух-трех скважин, обеспечивающих возможность изучения структуры и морфологии тектонических зон на уровне заложения тоннеля.

Для тоннелей глубиной заложения более 300 м следует применять методы геофизических исследований по ГОСТ 32868.

8.1.9 На участках развития опасных экзогенных геологических и инженерно-геологических процессов, оказывающих влияние на условия строительства и эксплуатации тоннелей, изыскания следует выполнять в соответствии с требованиями ГОСТ 32868.

8.1.10 Глубина скважин определяется необходимостью освещения геологического разреза, гидрогеологических условий, структуры горного массива и свойств пород в пределах прогнозируемой зоны взаимодействия проектируемых объектов с геологической средой, но не менее чем на 8 - 10 м ниже лотка тоннеля.

8.1.11 С особой детальностью должны быть изучены инженерно-геологические условия в зоне подземного сооружения, под которой понимают толщу грунтов на 30 - 40 м выше и на 8 - 10 м ниже лотка сооружения. Детально (не более 2 м) опробуется:

а) зона на 10 м ниже лотка тоннеля;

б) зона тоннеля (10 м);

в) зона сдвижения в массиве грунтов:

1) от малопрочных до прочных 15 м выше кровли тоннеля;

2) от пониженной прочности до низкой прочности 25 м выше кровли тоннеля;

3) очень низкой прочности 30 м выше кровли тоннеля.

С меньшей детальностью (не более 5 м) опробуется зона в интервале 15 - 40 м над кровлей тоннеля.

Остальной разрез опробуется с шагом одна проба на 10 м (низкая детальность). Состав определений для скальных и полускальных пород:

а) низкая и нормальная детальности - полный комплекс определений физических свойств и механической прочности пород;

б) особая детальность:

1) полный комплекс определений физических свойств и механической прочности пород;

2) полный комплекс определений физико-механических свойств, механической прочности и деформационных характеристик;

3) полный комплекс определений для оценки и составления карты устойчивости на уровне кровли тоннеля (показатели трещиноватости, качества керна (RQD) и пр.);

4) определение динамических и кинематических свойств пород (упругих модулей, показателей затухания, скоростей продольных и поперечных волн) в образце и массиве по данным сейсмоакустических исследований образцов керна и сейсмических измерений в скважинах;

5) определение геофизических свойств на образцах керна, необходимых для интерпретации наземных геофизических наблюдений и оценки возможности применения дистанционных геофизических методов для организации мониторинга в процессе строительства.

8.1.12 В сложных инженерно-геологических условиях для получения необходимых параметров для расчета (математического моделирования) обделки выполняются специальные лабораторные исследования по определению физико-механических свойств грунтов и горных пород (определение прочности пород на сдвиг в условиях трехстороннего сжатия (стабилометр), определение прочности пород на сдвиг по готовой поверхности, определение параметров длительной прочностности, прогноз удароопасности).

Число определений каждой характеристики должно обеспечить получение нормативных и расчетных показателей для выделенных инженерно-геологических элементов при заданной доверительной вероятности.

8.1.13 При строительстве тоннелей открытым способом с использованием метода "стена в грунте", шпунтовых и свайных ограждений котлованов, входящих в состав постоянных конструкций, скважины следует располагать по сетке 20 x 20 м или по оси ограждающих конструкций не реже чем через 20 м.

8.1.14 На участках распространения специфических грунтов, оказывающих влияние на условия строительства тоннелей, разведочные скважины необходимо проходить на полную их мощность или до глубины, где наличие таких грунтов не будет оказывать влияния на устойчивость проектируемых сооружений.

8.1.15 На участках развития геологических и инженерно-геологических процессов, оказывающих влияние на условия строительства тоннелей, разведочные скважины необходимо проходить на 3 - 5 м ниже зоны их активного развития.

8.1.16 В состав гидрогеологических исследований должны входить наблюдения:

- за уровнями подземных вод в процессе бурения скважин;

- замеры гидравлических напоров, откачки (наливы, нагнетания) из скважин;

- выполнение комплекса гидрогеологического каротажа и исследования методом заряда с определением направления и скорости фильтрации участков притока и поглощения, характеристики циркуляции подземных вод;

- определения дебитов поверхностных водотоков (родников, источников);

- замер температуры подземных и поверхностных вод (и температуры грунтов);

- отбор проб воды и газов (при их наличии) на лабораторные исследования;

- отбор проб воды на определение радиоактивных газов, проведение радиоактивных методов каротажа и опробования воздуха скважин для оценки потенциальной опасности по выделению радиоактивных газов.

8.1.17 Виды и объемы гидрогеологических исследований должны определяться программой изысканий.

8.1.18 Комплекс геофизических методов следует назначать, исходя из характера решаемых задач и возможности применения того или иного метода в конкретных условиях.

8.1.19 Объем геофизических исследований определяется программой изысканий и корректируется в процессе их выполнения.

8.1.20 Должны быть организованы режимные наблюдения за поверхностными и подземными водами, а при наличии многолетнемерзлых грунтов - за их температурой и состоянием.

8.1.21 При камеральной обработке материалов изысканий должны быть составлены:

- карта фактического материала с контурами проектируемых сооружений;

- инженерно-геологическая карта;

- гидрогеологическая карта (при необходимости);

- карта распространения геологических процессов и явлений;

- карта-срез на уровне заложения тоннеля.

Указанные карты составляются в масштабе 1:2000 - 1:5000;

- геолого-литологические разрезы разведочных выработок в масштабе не менее 1:500;

- инженерно-геологический разрез по оси тоннеля в масштабе - горизонтальный 1:5000 - 1:2000 и вертикальный 1:500 - 1:100 и разрезы по поперечникам;

- инженерно-геологические разрезы шахтных стволов и подходных выработок в масштабе 1:200 - 1:500;

- графики, расчеты и таблицы гидрогеологических и геофизических исследований;

- ведомости лабораторных исследований грунтов и вод.