Мониторинг грунтового массива

Мониторинг грунтового массива — система наблюдений за перемещениями, послойными осадками, напряжениями и гидрогеологическим режимом грунта в зоне влияния строительства. Цель работ — увидеть фактическое поведение основания и вмещающего массива и сравнить его с геотехническим прогнозом до повреждения объекта и соседней застройки.

Мониторинг грунтового массива в Москве и России – Гис Саинс

Грунтовый массив вокруг котлована и под фундаментом изменяет своё состояние по мере разработки грунта, водопонижения, устройства ограждения и передачи нагрузки от сооружения. На поверхности эти процессы проявляются осадками и трещинами, но источник часто лежит глубже: горизонтальный сдвиг за стеной в грунте, консолидация слабого слоя, рост порового давления, суффозия. Компания «Гис Саинс» выполняет мониторинг грунтового массива в Москве, регионах России и странах СНГ, чтобы контролировать именно массив, а не только видимую геометрию зданий.

В программу включают инклинометрические скважины, глубинные и грунтовые реперы, пьезометры, датчики порового и полного давления, поверхностные марки на бермах и в зоне влияния. Состав назначают по инженерно-геологическому разрезу, глубине котлована, типу ограждения и результатам геотехнического прогноза. Наблюдения ведут от нулевого цикла до стабилизации процессов, а при необходимости — на начальном этапе эксплуатации.

Нормативная база: грунтовый массив, окружающий или вмещающий сооружение, является объектом геотехнического мониторинга по СП 22.13330 и СП 305.1325800.2017. К контролируемым параметрам относят послойные осадки грунтов основания, напряжения в основании, уровень подземных вод, поровое давление и горизонтальные перемещения массива. Периодичность и методы фиксируют в программе мониторинга, которая входит в проектную документацию для объектов геотехнических категорий 2 и 3.

В плотной застройке Москвы поведение массива напрямую связано с сохранностью соседних фундаментов и коллекторов. Смещение грунта за ограждением на доли процента от глубины котлована может дать недопустимую осадку здания, расположенного в зоне влияния. Поэтому компания «Гис Саинс» увязывает скважинные наблюдения с геодезическим мониторингом поверхности и окружающей застройки. Единая картина позволяет отделить влияние собственного веса нового здания от влияния разработки котлована.

Работы выполняют специалисты с опытом инженерно-геологических изысканий и геотехнического сопровождения. Компания имеет допуски СРО, применяет поверенное оборудование и оформляет отчёты в составе, пригодном для экспертизы и строительного контроля. Выезды организуют по всей территории России, включая площадки со сложным рельефом, промышленные зоны и линейные объекты.

Методы

Инклинометрия служит основным методом контроля горизонтальных смещений по глубине. В пробуренную скважину устанавливают направляющую трубу; датчик измеряет наклон по интервалам, после чего строят профиль смещения. Скважины размещают за ограждением котлована, в теле стены в грунте, на откосах и в зоне ожидаемого призма обрушения. Повторные циклы показывают, на какой глубине развивается сдвиг и как он связан с отметкой разработки.

Послойные осадки определяют глубинными реперами и экстензометрами. Марки закрепляют в отдельных слоях, чтобы отделить сжатие слабой толщи от осадки более плотных горизонтов. Это важно при наличии илов, торфов, насыпей и неравномерно уплотнённых грунтов. Поверхностные грунтовые марки и берменные реперы дополняют скважинную сеть и связывают её с геодезической основой.

Пьезометрия контролирует уровень подземных вод и поровое давление. Открытые и закрытые пьезометры, струнные и электрические датчики устанавливают в характерных горизонтах: в уровне подошвы ограждения, в слабом слое, в зоне водопонижения и за пределами котлована как фоновые. Рост порового давления при разработке или при динамических воздействиях снижает эффективные напряжения и может объяснить внезапное увеличение смещений.

Дополнительно: в отдельных задачах применяют датчики полного давления в массиве, геофизические профили и георадарный контроль для поиска разуплотнений. Выбор таких методов обосновывают в программе и не используют как замену инклинометрии и пьезометрии там, где нужны количественные ряды.

Камеральная обработка включает построение профилей смещений, графиков «смещение — глубина — время», гидрогеологических графиков, сравнение с прогнозом и с предельными значениями. При приближении к контрольному уровню компания «Гис Саинс» готовит оперативное уведомление и рекомендации: изменение темпа разработки, корректировка водопонижения, дополнительное крепление, уточнение расчёта.

Этапы работ

1. Анализ изысканий, геотехнического прогноза, проекта котлована и сведений о зоне влияния.
2. Назначение схемы скважин, реперов и пьезометров с привязкой к инженерно-геологическим элементам.
3. Разработка программы мониторинга грунтового массива: методы, глубины, периодичность, критерии, отчётность.
4. Бурение, установка инклинометрических труб, глубинных реперов и пьезометров, обсадка и защита оголовков.
5. Нулевые измерения до начала активных геотехнических воздействий.
6. Регулярные циклы наблюдений на стадиях разработки, устройства фундаментов и стабилизации.
7. Сопоставление с геодезией поверхности, с усилиями в креплении и с осадками окружающей застройки.
8. Промежуточные и итоговый технические отчёты, рекомендации по ведению работ.

Когда необходим

Мониторинг грунтового массива необходим, когда риск связан с процессами в грунте, а не только с видимой деформацией конструкций.

• глубокие котлованы в плотной городской застройке;
• стена в грунте, шпунт, подпорные стены и откосы высокой ответственности;
• слабые, водонасыщенные, текучие, просадочные и набухающие грунты;
• водопонижение, барражный эффект и изменение уровня подземных вод;
• подземное строительство, тоннели, коллекторы, притоннельная зона метрополитена;
• оползневые склоны, прибровочные участки и площадки с перепадом рельефа;
• карстово-суффозионная опасность и суффозионно неустойчивые пески;
• объекты геотехнических категорий 2 и 3, уникальные и линейные сооружения;
• расхождение фактических осадок с прогнозом при уже ведущемся геодезическом мониторинге;
• требования экспертизы, научно-технического сопровождения и технического заказчика.

Результаты

Заказчик получает наблюдательную сеть в массиве и документы, по которым можно управлять геотехническим риском.

• программа мониторинга грунтового массива;
• исполнительные схемы скважин, реперов и пьезометров;
• профили горизонтальных смещений по инклинометрии;
• ведомости послойных и поверхностных осадок;
• графики уровня подземных вод и порового давления;
• сравнение фактических параметров с геотехническим прогнозом;
• оценка опасности выявленных отклонений и возможных причин;
• оперативные уведомления при достижении контрольных значений;
• итоговый технический отчёт с выводами и рекомендациями;
• сведения о приборах, конструкциях скважин и условиях наблюдений.

Наши преимущества

• более 12 лет опыта изысканий, геотехники и мониторинга;
• инженеры с допусками НОПРИЗ;
• членство в СРО в области инженерных изысканий;
• собственная практика бурения и полевых испытаний;
• инклинометрия, пьезометрия и глубинные реперы в одной программе;
• увязка наблюдений за массивом с геодезией и контролем ограждения;
• полевой отдел без выходных;
• поверенное оборудование и лицензионное программное обеспечение;
• работа по Москве, России и странам СНГ;
• отчётность для Главгосэкспертизы и строительного контроля;
• консультация по составу скважинной сети;
• наличный и безналичный расчёт, понятный график работ.

Инклинометрия и пьезометрия грунтового массива в Москве и России

Для московских площадок характерны глубокие котлованы, высокий уровень подземных вод и соседство с фундаментами XIX–XX века. Мониторинг массива здесь решает две задачи: подтвердить, что ограждение удерживает грунт в расчётных пределах, и показать, не развивается ли глубокий сдвиг, который ещё не успел проявиться осадкой соседнего дома. Компания «Гис Саинс» ставит инклинометрические скважины в сечениях, где прогноз даёт наибольшие перемещения, и дублирует контроль на участках с наиболее слабым разрезом.

В регионах набор условий шире. На площадках с сезонным промерзанием важны конструкция оголовка и защита трубы. На промышленных территориях скважины приходится совмещать с действующими коммуникациями и ограничением бурения. На склонах приоритет имеют профили смещений и пьезометрия в потенциальной поверхности скольжения. Компания «Гис Саинс» проектирует сеть так, чтобы она была наблюдаемой весь срок строительства, а не разрушалась после первого месяца земляных работ.

Важно: скважина без регулярных циклов и без нулевого измерения не является мониторингом. Ценность ряда появляется только тогда, когда методика, глубина спуска прибора и температура компенсируются одинаково от цикла к циклу. Поэтому в отчётах компании фиксируют условия измерений и отбраковывают циклы с нарушением методики.

Интерпретация требует участия инженера-геотехника, а не только оператора прибора. Рост смещения в уровне слабого слоя при одновременном подъёме порового давления имеет иной смысл, чем температурное «дыхание» трубы. Компания «Гис Саинс» включает в отчёт инженерный комментарий и, при необходимости, рекомендацию изменить технологию до достижения предельного значения.

Результаты мониторинга массива используют для корректировки проекта крепления, уточнения зоны влияния, назначения дополнительных циклов по окружающей застройке и решения о продолжительности наблюдений после завершения нулевого цикла. Для заказчика это способ подтвердить безопасность работ документально и снизить риск остановки площадки по предписанию надзора.

Цены

Стоимость определяется глубиной и числом скважин, составом датчиков, периодичностью циклов и сроком наблюдений. Значения ниже приведены как ориентир.

Наименование работ	Единица	Ориентир стоимости, руб.
Разработка программы мониторинга грунтового массива	1 объект	от 80 000
Устройство инклинометрической скважины с обсадкой	1 скважина	от 75 000
Цикл инклинометрических наблюдений	1 цикл	от 12 000
Установка глубинного репера / пьезометра	1 точка	от 15 000
Наблюдение за планово-высотными смещениями массива	1 точка	от 1 100
Комплексное сопровождение наблюдений за массивом	1 месяц	от 80 000

Ориентир: бурение в стеснённых условиях, ночные работы и автоматизированные скважинные системы рассчитываются отдельно. Компания «Гис Саинс» уточняет смету после анализа разреза и проекта котлована.