Automobilių kelių inžineriniai geologiniai tyrimai

Automobilių kelių inžineriniai geologiniai tyrimai yra esminė statybos proceso dalis, siekiant užtikrinti kelių ir susijusių infrastruktūros objektų stabilumą, ilgaamžiškumą ir saugumą. Šie tyrimai padeda nustatyti grunto savybes, hidrogeologines sąlygas ir galimus geologinius procesus, kurie gali paveikti statinių eksploataciją.

Inžinerinių geologinių tyrimų etapai

Inžinerinius geologinius tyrimus sudaro keli etapai, pradedant nuo generalinio plano sudarymo ir baigiant detaliais tyrimais bei ataskaitų rengimu.

Generalinio plano stadija

Sudarant miesto ar gyvenvietės generalinį planą, inžinerinius geologinius tyrimus sudaro paruošiamieji, lauko ir kameraliniai darbai.

• Paruošiamųjų darbų metu surenkama ankstesnių tyrinėjimų medžiaga.
• Lauko darbų metu daroma inžinerinė geologinė nuotrauka, atliekami žvalgymo bei bandymo darbai, stacionariniai stebėjimai ir laboratoriniai tyrimai.
• Inžinerinės geologinės nuotraukos mastelis šioje stadijoje yra 1:5000-1:10 000.

Atliekant žvalgymo darbus, dažniausiai gręžiami gręžiniai. Apytikslis atstumas tarp gręžinių yra 300-500 m. Dalis gręžinių būna 20-25 m gylio ir yra vadinami atraminiais gręžiniais, kiti - 6-10 m gylio. Gruntų bandymai dažniausiai atliekami, naudojant štampus. Gruntai bandomi tuomet, kai yra sudėtingos inžinerinės geologinės sąlygos arba po pastatų pamatais slūgso silpni gruntai.

Stacionariniai stebėjimai ir laboratoriniai tyrimai

Stacionariniai stebėjimai atliekami tuomet, kai nėra duomenų apie tos teritorijos gruntinio vandens režimą arba joje vyksta inžineriniai geologiniai procesai (nuošliaužos, krantų ir dirvos erozija, karstas, sufozija). Šie stebėjimai tęsiami ne mažiau kaip vienerius metus.

Laboratoriniai tyrimai atliekami tada, kai reikia nustatyti gruntų klasifikaciją ir mechanines savybes, taip pat požeminių vandenų agresyvumą bei tinkamumą vandentiekiui.

Detalūs inžineriniai geologiniai tyrimai

Svarbiausių statybos objektų projektas yra detalus projektas tos miesto dalies (pvz., Vilnius), kurią reikia pirmiausia užstatyti. Jame numatoma užstatymo tvarka ir pobūdis. Kompleksinius inžinerinius geologinius tyrinėjimus taip pat sudaro paruošiamieji, lauko ir kameraliniai darbai. Šiame tyrinėjimų etape atliekami detalesni geologiniai, gruntų savybių tyrimai.

Gręžinių gylis priklauso nuo statybos sklypo geologinės sąrangos, pastato konstrukcijos, pamatų tipo ir t. t. Stipriuose gruntuose gręžiniai gręžiami iki 2 kartų giliau, negu pamatų plotis, bet ne mažiau kaip 6-8 m. Esant sudėtingesnėms gruntinėms ir hidrogeologinėms sąlygoms, jie gali būti gręžiami iki 20-25 m ir giliau. Remiantis jų duomenimis, patikslinama po statiniu slūgsančių gruntų stiprumas ir suspaudžiamumas.

Hidrogeologiniai bandymo darbai atliekami tam, kad būtų galima skaičiuoti drenažą ir kiek priteka vandens į pamatų duobes. Iš gręžinių ir kasinių imami grunto bei vandens pavyzdžiai ir tiriami laboratorijoje. Detalūs inžineriniai geologiniai tyrinėjimai baigiami, parašant ataskaitą. Joje pateikiamos statinių pamatų gruntų fizinės ir mechaninės savybės bei nurodomas požeminių vandenų agresyvumas.

Inžinerinių geologinių tyrimų reglamentavimas

Inžinerinius geologinius ir geotechninius tyrimus sudaro geologinių, hidrogeologinių, geofizinių, geomechaninių ir geodinaminių žemės gelmių savybių tyrimų statybai visuma. Visi šie tyrimo darbai atliekami pagal statybos techninį reglamentą STR 1.04.02:2011 „Inžineriniai geologiniai ir geotechniniai tyrimai“ ir registruojami Žemės gelmių registre, o ataskaitos vienas egzempliorius teikiamas LGT (Lietuvos geologijos tarnybai) vertinimui bei saugojimui.

Priklausomai nuo tyrimų užduočių pobūdžio, yra skiriami žvalgybiniai, projektiniai, papildomi ir kontroliniai IGG (inžineriniai geologiniai ir geotechniniai) tyrimai. Projektiniai IGG tyrimai privalomi ypatingųjų ir neypatingųjų bei kultūros paveldo statinių statybos, rekonstravimo ir tvarkybos darbų projektams, taip pat kapitalinio remonto projektams, kai keičiamos pamatų konstrukcijos, rengti.

Projektinių IGG tyrimų ataskaita

• Pagal STR 1.04.02:2011 „Inžineriniai geologiniai ir geotechniniai tyrimai“ yra privalomasis statinio projekto rengimo dokumentas.
• Statinio projekto sprendiniai, tikslinamieji ir tikrinamieji skaičiavimai privalo būti grindžiami projektinių IGG tyrimų duomenimis.
• Pagal STR 2.05.21:2016 „Geotechninis projektavimas. Bendrieji reikalavimai“ sudėtinė (pagrindinė) geotechninio projektavimo ataskaitos dalis.
• Pagal STR 1.04.04:2017 „Statinio projektavimas, projekto ekspertizė“ - ypatingiesiems statiniams - bendrosios dalies priedas, su registro Nr. ir LGT vertinimu, kitiems statiniams - konstrukcinės dalies priedas, su registro Nr.

Kvalifikaciniai reikalavimai ir užsakymo procesas

Inžinerinius geologinius, geotechninius tyrimus atliekančiai įmonei reikalingas LGT leidimas atlikti inžinerinius geologinius (geotechninius) tyrimus, bei atitinkamos srities diplomuotas specialistas ne mažesne kaip 3 metų atitinkamo darbo patirtimi.

Norint užsakyti šiuos darbus tyrimų užsakovas ir/ar projekto vadovas privalo užpildyti Reglamente pateiktos formos techninę užduotį, bei susiderinti su Tyrimų vadovu tyrimų apimtis (sutartimi, ar derinant tyrimų programą), kurias be užsakovo keliamų reikalavimų apsprendžia aikštelės geologinės sąlygos, standartai (Eurokodai), statybos techniniai reglamentai ir įvairios žinybinės ar gamintojų rekomendacijos.

Inžinerinių geologinių tyrimų eiga

Inžineriniai geologiniai tyrimai, priklausomai nuo tyrimų apimties, objekto sudėtingumo ir dydžio bei tuo metu esančios darbų konjunktūros ir sezono, dažniausiai trunka nuo 1,5-2 iki 6-8 mėnesių, ypač didelių objektų - gali tęstis 1 metus ir ilgiau.

1. Pasirengimas tyrimams: archyvinės medžiagos ir esamų duomenų apie tyrimų plotą surinkimas, tyrimų ploto apžiūra.
2. Tyrimų programos sudarymas ir derinimas: tyrimų vietų, būdų ir apimčių nustatymas ir derinimas su tyrimo užsakovu.
3. Tyrimų registravimas: registravimas Žemės gelmių registre.
4. Pasirengimas lauko darbams ir vykdymas: derinimas su atsakingomis ir komunikacijas eksploatuojančiomis organizacijomis, leidimų išėmimas, gręžimas ir pakelto grunto (kerno) atpažinimas bei aprašymas, ėminių paėmimas laboratoriniams tyrimams, lauko bandymai (geotechniniai, geofiziniai ir kt.).
5. Laboratoriniai tyrimai.
6. Ataskaitos paruošimas.
7. Pridavimas LGT vertinimui ir saugojimui.

Tyrimų ataskaita tyrinėto statinio statybai galioja 5 metus. Pasibaigus terminui reikalingi kontroliniai tyrimai.

Gruntų klasifikacija ir savybės inžinerinėje geologijoje

Inžinerinėje geologijoje gruntai yra bet kokia uoliena, nuogula ar nuosėda, sudaranti gamtines ar dirbtines storymes, kurios panaudojamos pagrindu ir terpe antžeminiams ir požeminiams inžineriniams statiniams bei sudaro tos storymės žemės statinius arba sudaro aplinką geologiniams procesams.

Gruntų apibrėžimai

• Grunto masyvas - uolienų storymė, kurioje inžinerinis statinys turi įtakos.
• Grunto storymė - masyvo dalis, kurioje gruntų deformacija sukelia esminį efektą, turintį tolesnę įtaką statybai.
• Grunto pagrindas - grunto storymės dalis, kurioje deformacijos tokios svarbios, kad nulemia eksploatacijos sąlygas.
• Grunto pagrindo elementas - pagrindo dalis, kurioje geotechninės savybės yra vienodos.
• Grunto pavyzdys - preliminariai identifikuotas, būdingos fizinės būsenos, ribotų matmenų kiekis paimtas iš kasinio, gręžinio ir susietas su geologinės erdvės koordinatėmis. Dar gali būti vadinamas mėginiu, bandiniu, monolitu.

Granuliometrinė sudėtis ir tankis

• Granuliometrinė sudėtis - gruntų dalelių dydžio pasiskirstymas, svarbus nustatant grunto savybes.
• Dalelių tankis (s) - kietų dalelių masės santykis su vandens mase prie 4°C temperatūros, paimto tokio tūrio, kuris lygus dalelių tūriui.
• Gamtinis tankis - tam tikro tūrio grunto masės santykis su viso nesuardyto grunto tūriu (grūdelių tūris + porų tūris). Gamtinis tankis priklauso nuo mineralinės grunto sudėties, poringumo ir drėgnio. Jis naudojamas klasifikuojant gruntus ir skaičiuojant grunto skeleto tankį ir poringumą.
• Soties vandeniu laipsnis (Sr) - dar kitaip prisotinimo koeficientas, drėgmės koeficientas, santykinis drėgnis, apibūdina porų užpildymą vandeniu.

Gruntų kilmė ir klasifikacija

Gruntus ir uolienas tiria petrografija ir jos disciplinos. Petrografija nagrinėja gruntų ir uolienų susidarymo procesus, jų slūgsojimo sąlygas, o taip pat sudėtį, vidinę sandarą bei kitus požymius su tikslu išaiškinti naudingų iškasenų paplitimo dėsningumus. Ryšium su plataus rato statybinių klausimų sprendimu, bendri uolienų ir gruntų tyrimo principai ir kryptys inžinerinėje geologijoje turi specializuotą petrologinį pobūdį.

Gruntų klasifikacija inžinerinėje geologijoje yra priemonė ir metodas jiems pažinti. Šiuo metu vieningos bendros gruntų klasifikacijos nėra. Egzistuoja specialiosios ir bendros klasifikacijos, taip pat kiekvienoje atskiroje šalyje yra įvairių gruntų klasifikacijų. Pagrindinis geologinis gruntų skirstymo principas yra genetinis, pagal tai išskiriamos magminės, metamorfinės ir nuosėdinės uolienos.

Kiekviena šių gruntų grupė turi tik jai būdingų bruožų ir savybių: mineralinė sudėtis, struktūra, tekstūra, slūgsojimo sąlygos, fizinė būsena ir fizinės mechaninės savybės. Visi šie genetiniai požymiai leidžia išskirti didelį kiekį uolienų petrografinių tipų. Įvairūs gruntų genetiniai ir petrografiniai tipai gali būti sujungti į atitinkamas grupes pagal jų fizines mechanines savybes, suteikiant atitinkamą statybinę charakteristiką, t. y. jų stiprumo, spūdumo, pastovumo ir laidumo vandeniui savybę.

Laboratorijoje nustatomos tik fizinės gruntų savybės. Kompresinės savybės ir atsparumas šlyčiai nustatomas tik projektuojant netipines atramas. Atliekant detalius inžinerinius geologinius tyrinėjimus, patikslinama trasos geologinė sąranga, hidrogeologinės sąlygos ir surenkama papildoma medžiaga apie gruntus, slūgsančius netipinių atramų pagrinduose. Jeigu trasos geologinės sąlygos paprastos, gręžiniai gręžiami kas 0,5 km.

Laboratoriniams tyrimams imami grunto pavyzdžiai: poliniams pamatams po vieną pavyzdį kas kilometras, monolitiniams gelžbetoniniams - po vieną pavyzdį kas 4 km. Esant sudėtingoms geologinėms sąlygoms, kur išplitęs karstas, seisminiai procesai, nuošliaužos, pelkės, inžineriniai geologiniai tyrinėjimai atliekami pagal specialią programą.

Remiantis surinkta medžiaga, rašoma ataskaita. Joje nurodomos inžinerinės geologinės statybos sąlygos ir pateikiamos rekomendacijos, kaip pašalinti ar sustabdyti pavojingus atramoms inžinerinius geologinius procesus.

Inžineriniai geologiniai tyrimai skirtingiems objektams

Gamtinė aplinka turi didelę įtaką statinių pastovumui ir normaliam jų eksploatavimui. Ji skirtingai veikia hidrotechninius, pramoninius ir civilinius statinius. Todėl, atliekant inžinerinius geologinius tyrinėjimus, reikia atsižvelgti į statinio paskirtį, tipą, konstrukciją. Pavyzdžiui, statant hidrotechninį statinį, gręžiami 100 m gylio gręžiniai, o statant pramoninius ir civilinius pastatus - tik 15-20 m gylio.

Aerodromų statyba

Aerodromai statomi su natūraliomis ir dirbtinėmis pakilimo tako dangomis. Iš pradžių tyrinėjami visi galimi aerodromo variantai, o vėliau, parinkus tinkamiausią, tyrinėjamas pastarasis. Pirmiausia surenkama archyvinė ir literatūrinė medžiaga apie rajono klimatą, hidrografinį tinklą, augaliją, dirvožemį, geomorfologiją, hidrogeologiją, geologinę sąrangą, inžinerinius geologinius procesus, išnagrinėjama ir apibendrinama vietinės statybos patirtis.

Atlikus šį darbą, daroma inžinerinė geologinė rekognoskuotė. Rekognoskuojant ypatingas dėmesys skiriamas reljefui. Tiriamos reljefo formos ir priklausomybė nuo geologinės sąrangos. Po to visų variantų aerodromo sklypuose atliekami žvalgymo darbai. Parinkus ir patvirtinus geriausią aerodromo variantą, atliekami jo inžineriniai geologiniai tyrinėjimai. Pakilimo take atliekama 1:10 000-1:2000 mastelio inžinerinė geologinė nuotrauka. Darant nuotrauką, ištiriama tako geologinė sąranga, dirvožemio storis, gruntinio vandens gylis. Gręžiniai ir kasiniai pakilimo take kasami kas 200-300 m.

Tų sklypų, kur bus dirbtinės dangos, ašyse ir 5 m atstumu nuo pakraščių gręžiami gręžiniai ir kasami kasiniai. Atstumas tarp šachmatine tvarka gręžiamų gręžinių - 200 m. Jeigu aerodromo ribose yra pelkė, tai ji tyrinėjama pagal specialią programą. Tyrinėjimų metu nustatomas pelkės tipas, atsiradimo priežastys, maitinimo šaltinis, nusausinimo galimybės. Gręžiniai gręžiami kas 50-100 m. Nustatant grunto drėgnumą, tūrio masę, suspaudžiamumą, imami kas 0,5 m grunto pavyzdžiai.

Atliekant inžinerinius geologinius tyrinėjimus darbo brėžinių stadijoje, jau yra 1:5000 mastelio aerodromo generalinis planas. Todėl natūroje pažymimi vandens nuo aerodromo paviršiaus surinkimo kolektoriai ir kas 200-300 m gręžiami gręžiniai. Jų gylis 1,5-2,0 m didesnis, negu kolektoriaus dugnas. Atlikus lauko darbus ir laboratorinius tyrimus, nubraižomas kiekvieno kolektoriaus trasos inžinerinis geologinis profilis.

Požeminių tinklų tiesimas

Požeminiais tinklais transportuojamos dujos ir skysčiai (nafta, vanduo). Prie požeminių tinklų paprastai statomi požeminiai rezervuarai, valymo įrenginiai, siurblinės ir kt. Tyrinėjant vamzdynų trasas, tenka atkreipti dėmesį į gruntus, slūgsančius netoli žemės paviršiaus. Žemiau vamzdyno slūgsantieji gruntai bus slegiami menkai, nes nuo vamzdynų išsivysto labai nedidelis slėgis į gruntą, t. y. ne didesnis kaip 0,02 MN/m².

Požeminių tinklų inžinerinių geologinių tyrinėjimų yra du etapai: paruošiamieji ir detalūs. Paruošiamųjų inžinerinių geologinių tyrinėjimų tikslas - parinkti vamzdyno trasą. Prieš pradedant lauko darbus, surenkama visa archyvinė, fondinė ir literatūrinė medžiaga apie būsimosios vamzdyno trasos geologines, hidrogeologines, geomorfologines sąlygas ir t. t.

Atliekant lauko darbus, tyrinėjami visi trasų variantai. Kiekvieno trasos varianto tyrinėjama 500 m pločio ruožas. Atliekant tyrinėjimus, reikia atkreipti dėmesį į sezoninio ir daugiamečio įšalo gylį, požeminio vandens slūgsojimo gylį ir savybes, gruntų fizines ir mechanines savybes, vykstančius geologinius procesus ir t. t. Jeigu požeminis vanduo slūgso negiliai, vamzdyno klojimo gylyje, tai reikia ištirti jo režimą, agresyvumą. Jeigu požeminio vandens horizontą numatoma pažeminti, tiriama gruntų filtracija. Geologiniai procesai dažnai apsunkina statybos sąlygas, būna avarijų priežastis, todėl juos reikia gerai ištirti.

Atliekant inžinerinius geologinius tyrinėjimus, ypač gerai reikia ištirti lioso gruntus, paplaunamus upių, ežerų, vandens tvenkinių krantus, griovas, nuobirynus. Kiek reikia kasti trasoje kasinių ir daryti gręžinių bei kokio jie turi būti gylio, priklauso nuo vietovės geologinių, geomorfologinių ir hidrogeologinių sąlygų. 1 km trasos rekomenduojama išgręžti apytiksliai 3-5 gręžinius. Jei trasa trumpesnė kaip 1 km, gręžiami 2-3 gręžiniai. Šlaituose rekomenduojama išgręžti papildomus gręžinius skerspjūviuose. Juos reikia išdėstyti, atsižvelgiant į vietos sąlygas, bet rekomenduojama visuomet gręžti ten, kur bus trasos pasisukimai, kontroliniai šuliniai.

Įrengiant vandentiekio kolektorius, gręžiniai gręžiami 3-4 m gilesni, negu sezoninis įšalo gylis. Jeigu požeminis vanduo giliai, tai gręžiniai gali būti 1-2 m seklesni. Kai sezoninio įšalo nėra, gręžiniai turi būti 3-4 m gilesni, negu kolektoriaus dugnas. Atliekant tyrinėjimus, taikomi elektrožvalgybos bei aerogeologiniai metodai. Detalūs vamzdynų tyrinėjimai atliekami parinktos trasos varianto.

Požeminiai rezervuarai į gruntą perduoda mažas apkrovas, mažesnes net už gamtinį grunto slėgį, todėl tirti grunto stiprumą bei susispaudžiamumą ne taip svarbu; svarbiau ištirti gruntus aukščiau pamatų, požeminio vandens režimą, jo agresyvumą. Kiek reikia gręžinių, priklauso nuo geologinių sąlygų sudėtingumo.

Uostų statyba

Uostai statomi jūrų įlankose, užutekiuose, lagūnose, upių žiotyse. Uostai - tai sudėtingi įvairių inžinerinių statinių kompleksai. Dalis uosto statinių statoma toli nuo kranto - molai, bangolaužiai, pirsai, švyturiai, kiti jūros ir kranto riboje, pavyzdžiui, krantinės, treti - sausumoje, pavyzdžiui, keliai, ūkiniai ir administraciniai pastatai. Todėl, atliekant inžinerinius geologinius tyrinėjimus, reikia labai gerai ištirti ir akvatoriją, ir jūros krantus. Ypatingą dėmesį reikia atkreipti į pakrantės geomorfologines sąlygas, abrazijos ir akumuliacijos įtaką pakrantės formavimuisi.

Tam tikslui sudaroma 1:25 000-1:50 000 mastelio inžinerinė geologinė nuotrauka. Ja remiantis, nustatoma uosto statybos rajono geologinė sąranga, hidrogeologinės ir geomorfologinės sąlygos. Be to, surenkami duomenys apie vėjų kryptis ir stiprumą, jūros užšalimo terminus, ledo storį, bangų kryptį ir aukštį, jūrų ir upių sroves, potvynius bei atoslūgius, ilgalaikius jūros horizonto svyravimus. Kranto ir dugno nuosėdos tiriamos, gręžiant gręžinius.

Uostuose laivams remontuoti ir apžiūrėti statomi dokai. Dokas panašus į didelę gelžbetoninę dėžę. Projektinės užduoties stadijoje gręžiniai gręžiami doko ašyje ir po tris gręžinius dviejuose skerspjūviuose. Antrajame tyrinėjimų etape gręžiniai gręžiami doko perimetru kas 25-50 m vienas nuo kito.

Kanalų statyba

Kanalai - tai stambūs hidrotechniniai įrenginiai su užtvankomis, šliuzais, tvenkiniais ir pan. Filtruojantis vandeniui iš kanalo, jame sumažėja vandens. Apsauginės priemonės kovai su vandens filtracija iš kanalų labai brangios ir ne visada patikimos. Todėl, atliekant inžinerinius geologinius tyrinėjimus, reikia parinkti tokią kanalo trasą, kurioje reikėtų atlikti kuo mažiau žemės darbų ir susidarytų kuo mažesni vandens nuostoliai.

Hidrogeologiniai kanalo tyrinėjimai atliekami, norint apskaičiuoti vandens nuostolius. Kanalo skerspjūviuose gręžiami 2-5 gręžiniai. Atstumas tarp skerspjūvių - 2-4 km. Gręžiniai gręžiami vienoje ir abiejose kanalo trasos pusėse, atsižvelgiant į požeminio vandens tekėjimo kryptį. Gręžinių gylis priklauso nuo požeminio vandens lygio. Kartais jie gali siekti 100-150 m. Kanaluose dažnai statomi šliuzai, kurių paskirtis pakelti ir nuleisti laivus iš viršutinio į apatinį reljefą.

tags: #automobiliu #keliu #inzineriniai #geologiniai #tyrinejimai