Современные технологии проектирования. Мнения специалистов

На вопросы отвечает: — Фролов Владимир Сергеевич — главный специалист по изысканиям— ЗАО «Институт Гипростроймост—Санкт-Петербург»

— Изыскания и проектирование, выполненные с использованием современных информационных технологий, являются основой качественного строительства современных объектов, которые будут сохранять свои потребительские свойства длительное время. Именно такое строительство является единственно возможным при государственном внедрении контрактов жизненного цикла. Какие современные технологии изысканий и проектирования необходимо использовать для эффективной работы компаний, которые будут строить объекты транспортной инфраструктуры и в последующем их эксплуатировать? 

Для России с ее значительными просторами весьма важно наличие развитой сети автомобильных и железных дорог, трубопроводных систем. В дорожном строительстве, впрочем, как и в строительстве других объектов, комплексные инженерные изыскания являются началом всей цепочки жизненного цикла сооружения. Именно изыскания являются основой для проектирования, строительства, эксплуатации сооружений, именно на этом этапе закладываются основы для нормального функционирования зданий и сооружений, их взаимодействия с природной средой.

Комплекс инженерных изысканий состоит из инженерно-геодезических, инженерно-геологических, инженерно-экологических, инженерно-гидрометеорологических и инженерно-геотехнических изысканий, обследования оснований сооружений и грунтов основания, мониторинга среды и сооружения. При проведении инженерных изысканий важно  комплексирование видов и методов изысканий. XXI век принес в нашу жизнь современные приборы и оборудование, которые значительно увеличивают производительность при проведении изысканий, увеличивают их точность.

Так при проведении Инженерно-геодезических изысканий для проектирования дорог активно используется лазерное сканирование и многоканальное цифровое фотографирование полосы прохождения трассы проектируемой дороги, которое позволяет выполнять камеральное трассирование дорог и трубопроводов, составлять достаточно детальные цифровые модели местности и планы.  При наземной  съемке местности и разбивке опорной геодезической сети используются GPS системы, цифровые тахеометры, нивелиры и другие приборы. Современное программное компьютерное обеспечение  (Credo и др.) позволяет также значительно ускорить процесс камеральной обработки и увеличить точность построения карт и планов.

При проведении Инженерно-геологических изысканий также широко внедряются современные приборы и оборудование, новые технологии и методики работ. Применение статического и динамического зондирования грунтов, дилатометрии, прессиометрии и других видов полевых опытных работ, с использованием современного оборудования, позволяют значительно увеличить точность определения прочностных и деформационных характеристик грунтов, что очень важно для проектирования.

Лидером в современных инженерно-геологических изысканиях по разработке новых приборов, оборудования и методов являются геофизические методы исследований. Применение георадарного профилирования позволяет в сжатые сроки уточнять строение разреза на значительных участках трассы проектируемых дорог и трубопроводов. Для регионов с развитием многолетней мерзлоты это особенно актуально. Проектирование объектов Олимпиады в Сочи показало важность применения целого комплекса геофизических исследований, которые взаимно дополняют друг друга. Так методы сейсморазведки хорошо дополняются результатами электротомографии при изысканиях для мостов и других сооружений на свайных фундаментах. Комплексирование геофизических методов является непременным условием получения достоверного материала  о строении инженерно-геологического разреза (профиля).

При этом нельзя забывать о старых методах изысканий: проходка горных выработок, инженерно-геологическое картирование территории. При картировании широко используются материалы лазерного сканирования и многоканального фотографирования, которые позволяют до выезда на полевые работы составлять предварительные инженерно-геологические карты, выявлять и уточнять развитие очагов опасных геологических процессов. При проходке горных выработок (буровые скважины, шурфы и т.д.) в настоящее время также широко используется современные станки и оборудование, причем наряду с зарубежными аналогами, выпускается большое количество отечественного оборудования высокого качества. Создан ряд мобильных буровых установок, позволяющий выполнять изыскания в стесненных условиях, труднодоступной гористой, болотистой местности.

Разработка новых станков и оборудования не являются самоцелью, а призвана обеспечить проходку горных выработок для получения достоверных и достаточных данных о инженерно-геологическом строении проектируемого объекта в максимально короткие сроки с минимальным расходом ресурсов и средств. При ведении геологической документации керна скважин в настоящее время широко применяется фотодокументация керна, позволяющая сопоставлять полевую документацию с результатами лабораторных исследований.  Внедрены и широко используются гидравлические приборы для извлечения керна из колонковой трубы, без нарушения его естественного сложения.

Современные грунтовые лаборатории оснащены оборудованием, позволяющим считывать данные в автоматическом режиме, увеличилась точность производимых исследований, расширился их спектр. Приборы для испытаний грунтов в условиях трехосного сжатия позволяют более близко к природным условиям производить оценку прочностных и деформационных характеристик грунтов. Повысилась точность определения химического состава грунтов и грунтовых вод, их агрессивности и коррозионной активности.

Камеральная обработка материалов также осуществляется с использованием компьютерной техники. Разработан целый ряд отечественных и зарубежных программных продуктов, позволяющих  ускорить процесс обработки данных и составления Технического Отчета: ArcGis, Geodin, Credo, AutoCad, nanoCAD, GeoSolution Professional, MapInfo Professional, Grot. Расчет устойчивости склонов  и др.

Геотехнические изыскания в нашей стране ранее было принято относить к инженерно-геологическим, в самостоятельный вид изысканий они были выделены недавно. К ним принято относить трудоемкие Полевые опытные работы, специальные виды исследований. При проведении работ используются: специальное оборудование для проведения замеров температуры грунтов, современные установки СРТ и динамического зондирования, дилатометры, другие приборы и оборудование.

Как пример успешного комплексирования методов можно рекомендовать изыскания для моста через р. Обь в г. Салехард, изыскания для вантовых мостов через р. Нева в Санкт-Петербурге и через бухту Золотой Рог во Владивостоке, изыскания для строительства Искусственных сооружений по дороге к горноклиматическому курорту Альпика-Сервис  на Красной Поляне.

По материалам лазерного сканирования с учетом архивных данных до выезда в поле была составлена карта поверхности несущего горизонта, определены основные объемы бурения на стадию проект, были проведены полевые опытные работы (статическое зондирование, дилатометрия и вращательный срез по слабым грунтам). При бурении было установлена глубина залегания кровли несущего горизонта, отобраны монолиты и пробы нарушенного сложения. Проведен комплекс геофизических методов: сейсмоакустическое профилирование, сейсморазведка методом КМПВ, ОГТ, ВСП, электротомография. В результате проведенных изысканий была получена необходимая и достаточная для проектирования информация о строении разреза на объекте, данные о развитии опасных геологических процессов (ОГП). В случае экономии средств на проведении изысканий, особенно в сложных условиях, при развитии ОГП — при проектировании, строительстве и эксплуатации объекта возникают проблемы, затраты на решение которых многократно превышают расходы на качественные комплексные изыскания.

В перспективе на будущее необходимо еще раз отметить необходимость комплексного подхода к изысканиям, грамотного составления Технических Заданий и Программы изысканий, необходимо отказаться от идеи «покорения природы», возводимые сооружения и здания должны гармонировать с природой не нарушая ее равновесного состояния.