Шурф в нефтяной промышленности. Бурение скважин и прокладка шурфов. Шурф домовой ямы - профессионально и в сжатые сроки
Если Вы занимаетесь поиском монет с металлоискателем, то рано или поздно Вы услышите слово "шурфить".
Что это такое - шурфить, и когда есть необходимость в этом?
Шурфить в приложении к поиску монет с металлоискателем означает локальное снятие грунта и проверка каждого слоя.Ширина шурфа может быть различной, от ширины лопаты до нескольких метров. Длина - аналогично. Как правило, минимальный шурф 1м на 1м. Но чаще всего 3м на 3м.
Глубина шурфа от штыка лопаты (30см) до 70см (или 1м).
Обычно шурфят до плотного грунта. Т.е. проходят культурный слой, доходят до глины и тут могут остановиться.
Когда возникает необходимость?
Необходимость шурфения возникает в нескольких случаях. Но все их объединяет одно - нет возможности найти на этом месте ценных находок. Это может быть из-за наличия металлического мусора, или из-за нехватки глубины поиска (металлоискателем).Т.е. работая металлоискателем, Вы постоянно получаете множество черных сигналов, или Вы уже нашли сверху монеты, но дальше Вам не хватает глубины.
Что Вы тогда делаете?... Вы начинаете снимать послойно грунт и проверяете его на наличие интересных целей. Обычно один слой - это пол штыка или штык лопаты.
Кроме того, проверяете дно шурфа.
Когда возникает необходимость шурфить
Необходимость шурфить при поиске монет может возникнуть по разным причинам. Вот несколько из них:- Вам интересно это место. Вы просто чувствуете, что тут что-то есть. У Вас непреодолимое желание снять верхнюю часть грунта
- Вы нашли несколько монет. Есть подозрение на распаханный клад
- Вы нашли слипшиеся монеты. Такое бывает, если глубже находится растащенный клад
- Вы видите провал (бывший погреб). Есть идея отрыть его и проверить стенки, пол погреба.
- Вы видите старый фундамент дома. Есть вероятность, что вокруг него будут находки.
Как правильно шурфить?
Перед началом шурфения нужно локализовать место. Т.е. наметить наиболее веротное место нахождение монет (распаханного клада).
Далее нужно расчистить его. Убрать все то, что мешает: крупный мусор, кусты, высокую траву и т.п.
Нужно определить, куда Вы будете класть первый слой грунта. Обычно это место расположенное рядом с тем, где Вы собираетесь шурфить. Т.е. Вы считаете, что в этом месте не будет находок и потому будете вкладывать туда грунт.
Далее возможны варианты в зависимости от глубины шурфа.
- Если глубина шурфа около штыка лопаты, то каждый последующий ряд Вы кладете на предыдущий (выкопанное и проверенное уже место). Тогда в конце шурфления у Вас не будет никакой ямы, все будет засыпано.
- Если шурф глубокий. То просто выкладываете рядом грунт (проверяя его), а в конце просто засыпаете образовавшуюся в результате шурфления яму.
Почему стоит шурфить?
Зачастую более глубокие слои грунта просто не пробиваются металлоискателем. Из-за того, что много металлического мусора, из-за того, что сам грунт сильно минерализован.На поверхности может оказаться верхушка клада, а ядро его будет значительно ниже.
Кроме того, находки могут просто перекрываться железным мусором.
Ну а если Вы выкапываете подвал, то металлоискатель в принципе не может пробить на такую глубину.
Какой выбрать металлоискатель для шурфления
Для шурфления подойдет любой металлоискатель, от начального до профессионального уровня. Глубина поиска тут не важна. Даже слишком большая будет только мешать. (Потому, что Вы проверяете выкопанный грунт, толщина слоя которого мала)А вот большая катушка (большого диаметра) просто противопоказана.
Катушка должна быть маленькая или среднего размера.
Метод шурфования для определения местоположения подземных коммуникаций осуществляется:
а) в местах, где определение подземных коммуникаций с помощью трубокабелеискателей невозможно;
б) в целях контроля данных, полученных электрометодами;
в) для уточнения и дополнения имеющихся учетных материалов и для проверки их качества.
Метод шурфования является очень трудоемким, дорогостоящим, поэтому применяют его лишь в крайних случаях, когда другие методы применить невозможно.
Места закладки шурфов намечаются только после тщательного изучения материалов на имеющиеся подземные сети и опроса технического персонала организаций, эксплуатирующих эти сети. Количество и выбор мест закладки шурфов должны быть такими, чтобы имелась полная возможность определения местоположения подземных коммуникаций. Шурфы располагают, как правило, поперек проезжей части и тротуаров в виде коротких траншей.
Места шурфовых работ на городских территориях должны быть предварительно согласованы с автоинспекцией и дорожно-мостовыми управлениями. Проходка шурфов выполняется только эксплуатирующими организациями.
Вскрытие подземных коммуникаций шурфами ведут так, чтобы исключить задержки движения транспорта. Сначала шурф роют от домов до середины проезжей части улицы и производят съемку вскрытых подземных коммуникаций, затем эту часть шурфа засыпают и разрабатывают его на остальной части поперечника. При одновременном отрытии шурфа на всем поперечнике должны быть устроены специальные мосты для передвижения транспорта и пешеходов. Контур шурфа закрепляют колышками, между которыми натягивают шнур, определяющий место разработки шурфа. После производства съемок шурфы немедленно засыпают.
На городских улицах шурфы закладываются с отвесными стенками, за пределами города допускается проходка шурфов с откосами.
В результате обследования шурфа должны быть выявлены повороты, вводы, пересечения подземных сетей и их основные технические характеристики. Назначение и вид вскрытых подземных коммуникаций обязательно устанавливаются представителями эксплуатирующих организаций.
Подземные сети, отрытые в шурфе, нумеруются от фасада здания, начиная с первого номера. Рядом с зарисовкой в абрисе расположения всех коммуникаций, обнаруженных в шурфе, дают их подробное описание и записывают наружные диаметры и размеры сечений.
При глубине заложения прокладки больше 1 м положение ее на поверхности фиксируют с помощью отвесов или реек для последующей привязки к твердым контурам или точкам съемочной сети.
Особое внимание при вскрытии подземных коммуникаций шурфами должно быть уделено соблюдению требований техники безопасности, изложенных в прил. 5.
Глава IV
СЪЕМКА СУЩЕСТВУЮЩИХ ПОДЗЕМНЫХ КОММУНИКАЦИЙ
Съемка подземных коммуникаций производится на вновь созданной или имеющейся планово-высотной геодезической основе.
Планово-высотной геодезической основой служит опорная геодезическая сеть, состоящая из пунктов триангуляции, полигонометрии, нивелирования, и съемочное обоснование. При недостаточной густоте опорной геодезической сети ее построение производится в соответствии с требованиями «Инструкции, по топографической съемке в масштабах 1: 5000, 1: 2000, 1: 1000 и 1: 500», приведенными в табл. 8.
ТЕОДОЛИТНЫЕ ХОДЫ
Относительные невязки в теодолитных ходах не должны быть более 1: 2000, а абсолютные не должны превышать: на застроенной территории 0,25 м, на незастроенной - 0,4 м.
Максимальные длины теодолитных ходов не должны быть более 0,6 км на застроенной территории.
Удаленность узловых точек от пунктов триангуляции или полигонометрии 0,4-0,5 км.
При съемке в масштабе 1: 500 и 1: 1000 допускаются висячие ходы длиной не более: на незастроенной территории - 150 м при двух точках поворота, на застроенной - 150 м при масштабе 1: 1000 и 100 м - при масштабе 1: 500 при трех точках поворота.
Длина линий в теодолитных ходах должна быть не более 350м и не менее 20 м на застроенной и 40 м на незастроенной территориях.
Измерение линий обязательно производится в прямом и обратном направлениях. Линии измеряются оптическими дальномерами, стальными лентами и рулетками, причем мерные ленты и рулетки должны быть прокомпарированы, а у дальномеров определены их коэффициенты.
Углы в теодолитных ходах измеряются одним полным приемом с перестановкой лимба между полуприемами на величину, близкую к 90°. Угловые невязки в замкнутых полигонах и разомкнутых ходах не должны быть более величины, подсчитанной по формуле
n- число углов в полигоне или ходе.
Ходы, прокладываемые для съемочной основы, могут быть:
а) разомкнутыми, т. е. опирающимися своими концами на твердые точки;
б) с узловыми точками.
Для угловых измерений возможно использование теодолитов Т15, Т20, ТЗО и равноточных им
Таблица 8
| Показатели | 4-й класс | 1-й разряд | 2-й разряд |
| Триангуляция | |||
| Длина сторон треугольника (наибольшая - наименьшая) в км | 1-5 | 0,5-5 | 0,25-3 |
| Относительная ошибка базисной (выходной) стороны | 1:100000 | 1:50000 | 1:20000 |
| Относительная ошибка определяемой стороны сети в наиболее слабом месте | 1:50000 | 1:20000 | 1:10000 |
| Наименьшее значение угла треугольника между направлениями данного класса (разряда) | |||
| Предельное значение невязки в треугольнике | 8˝ | 20˝ | 40˝ |
| Средняя квадратическая ошибка угла (по невязкам треугольнике) | 2˝ | 5˝ | 10˝ |
| Трилатерация | |||
| Длина стороны треугольника (наименьшая - наибольшая) в км | 1-5 | 0,5-5 | 0,25-3 |
| Относительная ошибка измерения сторон (по внутренней сходимости) | 1:100000 | 1:50000 | 1:20000 |
| Наименьшее значение угла треугольника | |||
| Полигонометрия | |||
| Предельные длины ходов в км | |||
| Предельная величина периметра полигона в свободной сети в км | |||
| Длина сторон хода (наименьшая - наибольшая) в км | 0,25-0,2 | 0,12-0,8 | 0,08-0,35 |
| Предельная длина хода от узловой точки до пункта высшего класса или разряда в км | |||
| Число сторон в ходе не более | |||
| Предельная относительная невязка хода | 1:25000 | 1:10000 | 1:5000 |
| Средняя квадратическая ошибка измерения угла (по невязкам в полигонах) | 2˝ | 5˝ | 10˝ |
МИКРОТРИАНГУЛЯЦИЯ
На местности, пересеченной и не удобной для линейных измерений, вместо теодолитных ходов съемочное обоснование может осуществляться построением микротриангуляции.
Микротриангуляция строится в виде треугольников, геодезических четырехугольников, центральных систем, а также цепочками треугольников, проложенными между двумя сторонами или двумя пунктами опорной геодезической сети.
Между базисами допускается построение не более 10 треугольников. В самостоятельной сети треугольников базисы измеряются в прямом и обратном направлениях с относительной ошибкой измерения не более 1: 10 000. Углы в сетях должны быть не менее 20°, а длины сторон - не менее 150 м.
Измерение углов в треугольниках и подсчеты допустимых ошибок осуществляются так же, как и в теодолитных ходах.
ВЫСОТНАЯ ОСНОВА
Определение отметок пунктов планового обоснования производится нивелированием.
При нивелировании возможно использование следующих инструментов: нивелиров, оптических теодолитов и теодолитов с уровнем при вертикальном круге. Целесообразно использовать современные нивелиры с самоустанавливающейея линией визирования.
Нивелирование производится отдельными ходами, системой ходов и замкнутыми полигонами между марками и реперами III и IV класса.
Невязки в полигонах или, ходах не должны превышать величины ±50 мм, а при значительных уклонах местности эти невязки будут ± 10 мм, где L - число км в ходе или полигоне, п - число станций.
Длины ходов допускаются: на застроенной территории не более 1, а на незастроенной территории - не более 1,5 км.
Подробное описание работ по созданию планово-высотного съемочного обоснования дано в «Руководстве по топографическим съемкам в масштабах 1: 5000, 1:2000, 1:1000 и 1: 500». Плановые геодезические и съемочные сети.
ПЛАНОВО-ВЫСОТНАЯ СЪЕМКА ПОДЗЕМНЫХ КОММУНИКАЦИИ
Съемку существующих подземных коммуникаций выполняют в масштабах 1: 5000, 1_: 2000, 1:1000 и 1:500. Выбор масштаба съемки определяется техническими инструкциями и СНиП в зависимости от вида и стадии проектирования, характера застройки и густоты действующих подземных сетей.
Плановой съемке подземных сетей подлежат: ось коммуникаций, колодцы, камеры, компенсаторы, коверы, сифоны, контрольные трубки, гидранты, углы поворота, места расположения клапанов
контрольно-измерительной аппаратуры, места присоединений и выпусков, вводы и места подключений, распределительные шкафы, трансформаторные подстанции, киоски.
При размещении подземных коммуникаций в блоках и туннелях снимается только одна сторона их, другая наносится по данным промеров. При съемке кабелей в пучках промеры производят до крайних кабелей.
Съемка подземных коммуникаций может производиться или совместно с топографической съемкой данного участка или самостоятельно при наличии готового топографического плана. При использовании готовых топографических планов производят полевую корректуру: сличение плана с ситуацией на местности, контрольные промеры и досъемку. Если поправок и досъемок предвидится более 50% содержания плана, то его вместо корректирования следует снять заново.
В зависимости от площади застройки, плотности строений и степени благоустройства съемка может быть площадная или выполняться узкой полосой вдоль трассы. Полоса съемки должна быть не менее 20 м от оси коммуникации или специально устанавливаться заданием. Съемка зоны размещения подземных коммуникаций, выполняемая обычно в масштабе 1:500 (1:1000) и редко 1: 200, состоит из детальной съемки фасадов (по улицам и проездам), дворов (внутриквартальная съемка) и всех выходов подземных коммуникаций.
Плановое положение подземных коммуникаций и относящихся к ним элементов может быть определено на незастроенной территории от точек съемочного обоснования или пунктов опорной геодезической сети, на застроенной территории-от четко выраженных контуров капитальной застройки, от точек опорной геодезической сети и съемочного обоснования.
Планово-высотная съемка подземных коммуникаций включает в себя следующие работы:
съемку выходов подземных коммуникаций;
съемку сетей, выявленных с помощью трубокабелеискателей;
съемку элементов подземных коммуникаций в шурфах.
Для крупномасштабной съемки подземных коммуникаций могут быть применены аналитический и графо-аналитический методы с использованием следующих основных способов съемки: перпендикуляров, полярного, линейных засечек, створов.
При аналитическом методе съемку (с помощью теодолита, мерной ленты, рулетки, эккера и т. п.) и составление абрисов выполняют непосредственно в поле, а плана - в камеральных условиях.
При графо-аналитическом методе съемка углов кварталов и капитальных зданий, поворотов линии застройки и других основных контуров производится аналитически, а остальных контуров, в том числе и всех выходов подземных коммуникаций,-графически на мензуле.
Съемка выходов подземных коммуникаций производится так же, как и съемка твердых контуров ситуации. При производстве съемки обязательно выдерживаются все требования, установленные «Инструкцией по топографической съемке в масштабах 1: 5000, 1: 2000, 1: 1000 и 1: 500», 1973 г., в части формы засечек, длин и количества промеров, точности измерений.
При наличии специального задания центры колодцев координируются. В незастроенной территории люки колодцев и камер координируются всегда. Если координирование производится с одного пункта геодезической основы, то обязательно измеряется твердый угол, т. е. производится визирование не менее чем на два смежных пункта геодезической основы, а линии измеряют мерной лентой.
У колодцев с круглой крышкой снимается ее центр, у прямоугольных и квадратных люков и камер снимают два угла и замеряют их длину и ширину. Если прямоугольный люк примыкает к бортовому камню, то снимается один его угол и измеряется длина решетки.
При съемке подземных коммуникаций способом линейных засечек (рис. 82) делают не менее трех линейных промеров от четко выраженных деталей зданий и сооружений. Допустимые расстояния к контурам не должны превышать длины мерного прибора (ленты или рулетки).
При съемке элементов подземных коммуникаций способом перпендикуляров (рис. 83) длину перпендикуляра измеряют металлической рулеткой или лентой.
Длина перпендикуляров не должна превышать:
8 м в масштабе 1:2000;
6 м в масштабе 1: 1000;
4 м в масштабе 1: 500.
При применении эккера длину перпендикуляров можно увеличить до 60 м при съемке в масштабе 1:2000, 40 м при съемке в масштабе 1: 1000, 20 м при съемке в масштабе 1: 500.
Рис. 82. Съемка способом линейных засечек
Рис. 83. Съемка способом перпендикуляров
Перпендикуляры длиной более 4 м подкрепляют линейными засечками длиной не более 20 м. Не следует применять очень короткие перпендикуляры (менее 0,50 м), так как при этом затрудняется накладка ситуации.
Рис.84 Съемка полярным способом
Полярный способ (рис. 84) съемки элементов подземных коммуникаций применяется при значительном удалении коммуникаций от пунктов съемочного обоснования. Линии могут измеряться лентами, стальными рулетками или оптическими дальномерами ДН-10, ДНР-06 и др.
Рис. 85. Съемка способом створов:
а- створ между твердыми точками; б - створ-продолжение
Способ створных промеров (рис. 85) при съемке подземных коммуникаций применяется в основном в населенных пунктах с прямолинейной застройкой. При этом способе положение точки определяют методом перпендикуляров или засечками от линии створа между твердыми точками или на продолжении его. Расстояние от твердых точек до произвольно выбранных на линии створа определяют путем измерений с точностью не ниже 1: 2000. Длина продолженного створа не должна быть более половины расстояния между твердыми точками и не должна превышать 60 м.
Допустимые расстояния от точки стояния до снимаемых точек подземных коммуникаций при измерении лентой или оптическим дальномером составляют:
250 м в масштабе 1:2000;
180 м в масштабе 1:1000;
120 м в масштабе 1:500
Съемка подземных коммуникаций, выявленных с помощью трассоискателей, может производиться всеми известными методами, обеспечивающими точность, достаточную для составления плана горизонтальной съемки застроенных территорий в принятом масштабе, согласно требованиям инструкции.
Съемке скрытых подземных коммуникаций, кроме мест разветвлений и углов поворотов трасс, подлежат точки на прямолинейных участках не реже чем через 50 м.
Съемка подземных коммуникаций должна выполняться одновременно с работой по выявлению их с помощью трассоискателя. Закрепление найденной оси трассы производится только при наличии специального задания или невозможности производить съемку и поиск одновременно.
Данные съемки подземных сетей с помощью трубокабелеискателей сопоставляются с другими сведениями, и все расхождения анализируются. В необходимых случаях производятся вскрытия шурфами или повторные наблюдения.
При съемке подземных коммуникаций в шурфах их оси или края промеряют и привязывают линейными промерами к углам зданий, а в незастроенной территории-к пунктам геодезического обоснования.
В шурфах, открытых сплошной траншеей, делается двойной промер мерной лентой или стальной рулеткой по прямой линии между отмеченными точками на фасадах зданий или точками на линиях геодезического обоснования с фиксированием пересекаемых линий подземных коммуникаций при помощи отвеса. Концы прямой линии привязываются к точкам геодезического обоснования или к точкам опорной застройки.
Все линейные измерения производятся по горизонталям. Если это невозможно по условиям залегания подземных коммуникаций, то предварительно производится вынесение их проекций на поверхность с помощью отвеса или выполняется нивелирование для введения поправок за наклон.
При съемке подземных коммуникаций абрисы ведутся в тетрадях (порядка 10-20 листов) форматом 13X33 см. Бумага должна быть хорошего качества, корешок прочный. Для записей применяются карандаши средней твердости.
При ведении абрисных журналов необходимо придерживаться условных обозначений подземных коммуникаций.
На титульном листе абриса указывают наименование организации, производящей съемку, номер абриса, район и дату начала и конца производства работ, фамилию производителя работ и адрес. Абрис вычерчивают в произвольном масштабе, добиваясь четкости и наглядности чертежа. Надписи и цифры должны легко читаться. Прямые линии вычерчивают по линейке, кривые - тщательно от руки. Ошибочные записи не стирают, а зачеркивают и надписывают верные.
После съемки колодцев производятся контрольные измерения между центрами люков стальной мерной лентой или рулеткой.
Контроль полноты и правильности съемки подземных сетей осуществляется непосредственно в поле. Основными факторами при этом являются наличие необходимых вводов и выводов в здания и сооружения, отсутствие необоснованных изломов у трубопроводов, совпадение с видимым следом коммуникации. Расхождения вновь определенных точек с ранее нанесенной трассой при проведении контрольных измерений не должны превышать 0,4 мм в масштабе составляемого плана и для точек, координаты которых определены аналитически, не более половины диаметра трубопровода (при прокладках трубопроводов диаметром менее 20 см допустимые расхождения 10 см).
Высотная съемка элементов подземных коммуникаций производится с целью определения отметок их заложения.
Исходной высотной геодезической основой для производства вертикальной геодезической съемки служат реперы и марки нивелирования I-IV классов.
Точность построения высотной опорной сети зависит от величины уклона самотечных сетей. Если на территории съемки подземных коммуникаций имеются самотечные линии с уклонами от 0,001 и более, то следует строить нивелирную сеть IV класса. Если величина уклона самотечных линий менее 0,001,.то должна создаваться нивелирная сеть III класса.
Нивелирование элементов подземных коммуникаций напорных и самотечных сетей с уклонами более 0,001 может быть определено с точностью технического нивелирования, а при уклонах менее 0,001 - с точностью нивелирования IV класса.
Нивелирование выходов подземных коммуникаций производится проложением ходов нивелирования от репера к реперу. При густой сети реперов нивелирный ход прокладывать необязательно, в этом случае нивелирование элементов подземных коммуникаций можно производить отдельными станциями, опирающимися на два репера.
Отдельно стоящие колодцы можно занивелировать от ближайшего репера без привязки к другим реперам, если расстояние до репера не превышает 100 м. Нивелирование колодцев, расположенных внутри кварталов, во дворах, производится замкнутым ходом или висячим, проложенным в прямом и обратном направлениях. Нивелированию подлежат обечайки (кольца) люков и поверхность земли (замощение) у всех колодцев. В колодцах водопровода нивелируются верх труб, дно колодца, изломы всех трубопроводов. В колодцах канализации нивелируется дно лотка и колодца. В кабельных колодцах нивелируются входы и выходы кабелей и дно. В камерах теплоснабжения нивелируются дно камеры, верх труб и низ каналов (рис. 86). В местах выпусков нивелируются урез воды и дно водостока, а также определяется его поперечное сечение.
При нивелировке подземных коммуникаций в шурфах до их разработки прокладывают ходы технического нивелирования и устанавливают рабочие реперы, от которых впоследствии ведется нивелирование подземных коммуникаций. В натуре рабочие реперы отмечают белой краской и нумеруют с № 1 в возрастающем порядке по каждой улице. Нивелировка верха подземных сетей в шурфе производится при помощи двусторонней рейки, которая устанавливается на рабочий репер, а затем последовательно - на все подземные сети.
Кроме нивелировки верха подземных сетей, должны быть пронивелированы: цоколи, обрезы фундаментов, деревянные сваи под фундаментом или низ фундамента, если они вскрыты при шурфовых работах, дно шурфа, все характерные точки тротуаров и мостовой, необходимые для построения поперечного профиля улицы.
В процессе нивелирования ведется журнал (прил. 7), в котором записываются номера занивелированных точек аналогично номерам в абрисе или на светокопии топографического плана.
Рис. 86. Нивелируемые точки:
а -колодец с трубами; б -канализационный колодец; в - колодец связи; 1 - земля у колодца; 2 -обечайка (кольцо) колодца; 3-верх трубы; 4 - вход и выход кабелей; 5 -дно колодца; 6 - лоток колодца
Подземная часть любого здания спрятана под толщей грунта, поэтому даже визуально осмотреть ее не представляется возможным, в отличие от наземных конструкций. Проведению качественного обследования фундамента существующих построек способствуют шурфы, выкопанные с наружной стороны сооружения или изнутри. Их месторасположение определяется в зависимости от конструкции самой постройки, расстояния до близлежащих строений, а также от уровня заложения подошвы фундамента.
Когда необходимо обследование подземных конструкций
Проверка состояния фундамента и основания под ним требуется в случаях:
- увеличения этажности здания;
- технической переоснастки производства;
- капитального ремонта, связанного с повышением нагрузок;
- появления значительных трещин на фасаде и перекосов проемов;
- развития недопустимых просадок;
- необходимости возведения близкорасположенных фундаментов и т.д.
Зачастую о проблемах подземной части сооружения свидетельствуют внешние повреждения на стенах, определяемые визуально, а также заклинивание сразу нескольких дверей, расположенных в одной плоскости или неподалеку друг от друга. В этих случаях специалисты дают однозначное заключение о том, что строение испытывает деформации, и происходит это, скорее всего, из-за слабости основания или начавшегося разрушения фундамента.
При капитальной реконструкции объекта, предполагающей усиление давления на грунт, в обязательном порядке требуется провести обследование его подземной части, для чего необходимо вырыть шурфы.
В ряде случаев бывает достаточно изучения технической документации. Но при ее отсутствии или возникновении значительных просадок, подтвержденных систематическими наблюдениями, а также при работах, связанных с переустройством старых строений, без непосредственного осмотра состояния фундамента и основания обойтись нельзя.
Недопустимые деформации, перекосы и просадки зданий могут происходить по разным причинам, появляющимся сразу, с годами или после оттаивания грунта. Источниками проблем становятся:
- атмосферные воды, просачивающиеся в грунт и замачивающие основание;
- подземные воды, появляющиеся в результате утечек из сетей водоснабжения или канализации, а также резервуаров и теплотрасс;
- поднявшиеся выше допустимого уровня грунтовые воды;
- недостаточно уплотненное основание или обратная засыпка;
- промораживание или вымывание грунта;
- смещение грунтовых слоев относительно друг друга и т.д.
При шурфовании отбирают пробы грунта в основании фундамента, визуально осматривают конструкцию и, при необходимости, изымают образцы материалов (бетона, раствора, камня) для дальнейших лабораторных исследований. Нередко производят вскрытие арматуры.
Правила устройства шурфов
Шурф представляет собой вырытую яму, оголяющую стенку ленточного, опору столбчатого или боковую часть плитного фундамента. Места расположения заглублений определяют, исходя из конкретных условий. Приоритетными являются проблемные участки, а в случае необходимости обследования длинномерных зон, выбор оставляют за площадками, которые менее всего могут стать помехой для прохожих или проживающих рядом людей.
Строители при разметке шурфов не должны отталкиваться только от удобства условий работы и доступности территории. Исследования практически всегда производятся в населенных районах, поэтому от присутствия пешеходов вблизи объекта избавиться не получится. Но и окружающим необходимо помнить о том, что обследование фундамента носит всего лишь временный характер, а проводимые мероприятия являются необходимыми, целесообразными и не критичными.
В обязательном порядке шурф должен закладываться в местах, где явно просматривается деформация стен. Также шурфование может производиться:
- на наиболее загруженных участках здания;
- в каждой самостоятельной части многосекционного дома;
- в зонах расположения дополнительных опор.
Особого внимания требуют площадки, где состояние грунта или фундамента определяется как аварийное. В этом случае, кроме проблемного участка осматривают надежные зоны, где устраивают шурф, после чего результаты исследования сравнивают. Для фундамента реконструируемого объекта шурфование и обследование конструкций вместе с основанием производят в местах установки несущих колонн и стен. А в случае частичной надстройки – только в районе реорганизации.
Количество шурфов зависит от начальной цели ревизии фундамента. При реконструкции или капитальном ремонте здания, не предусматривающем увеличения нагрузок, достаточно будет выполнить 2-3 контрольных шурфа. При устранении поступления воды в подвальном помещении или на первом этаже выкапывают ямы в каждом из обводненных участков, а при углублении подвала делают по одной яме возле всех стен. На наиболее загруженных зонах допускается выполнение двухсторонних шурфов.
В местах изменения уровня заложения фундамента или значительного скачка высоты сооружения нередко устраивают дополнительные шурфы.
Каждый шурф выкапывают ниже глубины заложения фундамента на полметра. В зависимости от стесненности территории и размера заглубления, стенки ямы делают с откосами или укрепляют их вертикальными щитами с распорками. Минимальная площадь днища шурфа относительно его глубины составляет:
- 1,25 м2 – до 1,5м;
- 2 м2 – от 1,5 до 2,5м;
- более 2,5 м2 – от 2,5м.
В строениях с подвалами шурфование производят с внутренней стороны, что значительно уменьшает трудовые затраты при выполнении земляных работ. Шурфы, в этом случае, имеют, как правило, глубину 0,8-1,2м и размеры по дну – 1,0*1,0м.
В результате обследования фундамента выясняют или уточняют:
- глубину заложения подземной части;
- габаритные размеры в плане;
- тип и прочность конструкции;
- наличие дефектов и разрушений;
- класс бетона и марку камня (по образцам – в лаборатории);
- состояние гидроизоляционного слоя;
- нарушение положения относительно вертикальной оси;
- факт присутствия каких-либо усилений.
Состояние искусственного и естественного основания определяют по отобранной в тех же шурфах пробе грунта. В некоторых ситуациях требуется дополнительное шурфование.
Варианты вскрытия фундаментов
Одной из стенок шурфа, предназначенного для обследования ленточного фундамента, является вертикальная поверхность самой подземной конструкции. Для отдельно стоящих столбчатых фундаментов возможно три варианта их вскрытия:
- двухстороннее – шурф выкапывается по двум смежным сторонам фундаментной железобетонной подушки;
- угловое – яма располагается также с двух сторон, но не на полную длину граней подошвы фундамента, а лишь наполовину;
- периметрическое – оголение конструкции производится с трех сторон полностью, а с четвертой – частично.
Двухсторонняя схема шурфования применяется в случае наличия в зоне выкапывания ям значительных осадочных деформаций, при асимметричной форме фундаментной подошвы, либо при рассмотрении возможности увеличения нагрузок на несущие конструкции после реконструкции объекта. Угловой шурф устраивают при одинаковых размерах сторон железобетонного основания в плане и отсутствия просадочных процессов. Для производственных строений учитывают, также, равномерность нагрузок от оборудования и недопустимость его демонтажа или перемещения на другое место в дальнейшем.
Выкапывание шурфа по периметру используют в критических ситуациях, когда требуется максимальный осмотр подземной части здания или доскональный анализ грунтовых условий. Но вскрытие фундамента, в этом случае, допускается производить не сразу по всему периметру, а только участками, составляющими длину не более полутора метров, иначе может произойти обрушение обследуемой постройки.
Нередки случаи, когда для небольшого по площади и этажности здания приходится выкапывать значительно больше шурфов, чем для огромного производственного цеха, имеющего схожие конструкции. Дело в том, что на процесс ответственного обследования в большей степени оказывают влияние конкретные условия, визуальные оценки, а также предварительные контрольные замеры и исследования, нежели человеческий фактор. Бывает, что при минимальной проверке выявляются значительные несоответствия подземной конструкции с технической документацией и даже предыдущими исследованиями. Тогда-то и требуются дополнительные изыскания.
Обследование фундаментов при помощи шурфов производят специализированные организации при наличии техзадания, проектной документации на проведение работ с четким указанием мест расположения и размеров приямков, а также разрешения надзорных органов.
Присутствие профессионалов и руководство инженеров при выкапывании шурфов необходимо для того, чтобы:
- лишний грунт из-под фундамента не был случайно удален во избежание дополнительных просадок;
- при подтоплении ямы могли быть быстро обследованы проблемные участки, так как при интенсивной откачке воды дополнительно вымывается порода, в том числе песчаная подушка;
- специалист смог подкорректировать размеры шурфа для возможности выполнения более точных замеров;
- были изъяты правильные пробы грунта и образцы материалов.
По окончании работ каждый шурф засыпается с послойным уплотнением. Далее, с внешней стороны восстанавливается отмостка по всем правилам, а изнутри – пол.
Негативные моменты шурфования
Перед тем как решиться на обследование фундаментов путем выкапывания шурфов, необходимо понимать, что работы повлекут за собой определенные неудобства, которые могут коснуться не только хозяина строения, но и окружающих. А именно:
- шум при разрушении отмостки или бетонного пола;
- пыль и грязь;
- появление влажности;
- вероятность подтопления при несвоевременной откачке атмосферных вод;
- повреждение гидроизоляции;
- трудности в передвижении вблизи дома;
- невозможность эксплуатации обследуемых участков.
Но, несмотря на трудности, необходимо понимать важность устройства шурфов, предусматриваемых для наглядного ознакомления с проблемами фундаментов и основания под ними. Неудобства, в этом случае, носят временный характер.
Главным недостатком чисто геологических методов рекогносцировки и съёмки можно считать поверхностное описание инженерно-геологической ситуации. Инженер-геолог лишь мыслью проникает в недра на необходимую для решения основных проектных вопросов глубину. Учитывая сложность геологического строения и ответственность инженерно-геологических заключений, от которых зависит стоимость и надёжность сооружений, такого аналитического проникновения недостаточно. Основание необходимо непосредственно увидеть, взять из него образцы для лабораторных определений характеристик грунтов. Часто необходимо испытать сжимаемость, прочность, водопроницаемость грунтов основания непосредственно на месте их залегания. Всё это требует внедриться в изучаемый массив горных пород. Геология и инженерная геология располагают двумя способами внедрения в массив горных пород. Первый из них горный – проходка шурфов и других горных выработок с поверхности земли на глубину. Второй способ – бурение скважин с поверхности или из горных выработок.
Рассмотрим горный способ внедрения. Главный способ горных работ на инженерных изысканиях – проходка шурфов.
Шурф - это неглубокая горная выработка, выкопанная вручную в дисперсных грунтах. Стандартное сечение шурфа на поверхности земли 1х2м. Шурф имеет примерно вертикальные стенки. Он мало сужается с глубиной. Глубина шурфов чаще всего не более 3м, но иногда проходят шурфы до 10м глубиной и более. Глубина шурфа зависит от ряда факторов. Во-первых, она определяется задачами разведки. Чаще всего нужно изучить разрез на глубину10 и до 20м. На такую глубину шурфы проходить опасно. Устойчивость стенок ограничивает глубину шурфа, не позволяет пройти его на требуемую глубину. Это второй фактор. Иногда шурфы проходят с креплением, но по ряду причин крепление применяют редко. В глинистых, в частности, лёссовых грунтах на глубину до 20 м вместо шурфов проходят дудки, которые отличаются от шурфов круглым сечением при малом диаметре порядка 0,7м. Стенки дудок более устойчивы в силу их формы и размера. В-третьих, глубина шурфа ограничена уровнем подземных вод, так как с отливом проходить шурфы обычно не удаётся.
Шурф удобная для геолога форма вскрытия основания. В него можно спуститься. В стенках его геолог видит сравнительно большую обнаженную площадь нужного ему разреза. Грунты в стенках в ненарушенном состоянии со всеми особенностями их неоднородности. В шурфе он может решить ряд стоящих перед ним задач, а именно: определить перечень вскрытых горных пород и пространственные формы их залегания, взять образцы ненарушенных глинистых грунтов и взять кольцом пески для определения их плотности - важнейшего их классификационного показателя. При наличии подземных вод на забое удаётся определить и глубину залегания подземных вод и взять пробу воды для химического анализа. По пробе воды определяют её агрессивность по отношению к бетону, стали, свинцу, алюминию, как к материалам, используемым в подземных частях сооружений, включая инженерные сети. Шурф также пригоден для проведения полевых испытаний грунтов на сжимаемость, прочность, водопроницаемость.
После окончания проходки шурфа обязательно проводится подробная документация шурфа с зарисовкой стенок в масштабе, с указанием мест отбора образцов грунтов и фотографированием.
В ходе геологической практики студенты проводят полевое определение коэффициента фильтрации наливом воды в шурф и отбирают кольцом пробу песка для определения плотности, выполняют зарисовку шурфа.
Названные принципиальные достоинства шурфа выгодно отличают его от буровой скважины (о скважинах будет сказано ниже). Но в сравнении со скважиной он имеет тот недостаток, что обычно не достигает нужной глубины для полного вскрытия основания. Также шурф требует времени для проходки во много раз больше, чем время проходки скважины. Но у него есть кроме названных ещё одно преимущество. Шурф можно пройти в стесненных условиях подвала или у стены реконструируемого здания со вскрытием фундамента, где не разместить буровой станок. При обследовании зданий шурфы незаменимы. При обследовании небольшого здания площадью порядка 50х10м делают, кроме буровых скважин, 10-12 шурфов со вскрытием фундаментов и отбором проб не только из грунтов, но из материалов фундамента для определения их остаточной прочности.
Кроме шурфов и дудок на изыскания применяются следующие горные выработки: расчистки, закопуши, канавы, шахты и штольни.
Расчистка – снятие на склоне тонкого слоя поверхностных отложений для документации горных пород слагающих склон с отбором образцов для лабораторных анализов грунтов.
Закопуша – снятие на площади порядка 0,25 м 2 или менее почвы и заглубление в подстилающие грунты но на 0,3-0,5м для для документации подпочвенных отложений.
Канава – выработка типа шурфа, но протяженностью до нескольких десятков и даже сотен метров выполняется для тех же целей, что и шурф при необходимости поиска какого-либо важного элемента геологической структуры, исследуемого массива горных пород, например, зоны дробления тектонического разрыва, поверхности смещения оползня или другого геологического тела, выраженного линией под покровом поверхностных отложений.
Шахта – вертикальная горная выработка, штольня – горизонтальная горная выработка сечением порядка 2х2м проходимая на любую требуемую глубину с креплением, при необходимости со взрывами для исследования структуры и трещиноватости скальных массивов при проектировании гидротехнических, транспортных и другого назначения объектов повышенной ответственности и особо ответственных. Массовое применение этих видов горных разведочных работ сдерживается их очень высокой стоимостью и малой скоростью проходки.
Горными работами на изысканиях должен руководить инженер, имеющий специальную подготовку и право ведения горных работ.
Разведочные выработки проходят для выяснения геологического строения и гидрогеологических условий участка, предназначенного под строительство, установления типа и состояния пород, отбора образцов пород и проб подземных вод.
К главнейшим разведочным выработкам относят расчистки, канавы, штольни, шурфы и буровые скважины.
Расчистки, канавы и штольни относят к горизонтальным выработкам. При слабонаклонном и горизонтальном залегании слоев прокладывают шурфы и буровые скважины.
Расчистки – выработки, применяемые для снятия слоя рыхлого делювия или элювия с наклонных поверхностей естественных обнажений.
Канавы – узкие (до 0,8 м) и неглубокие (до 2 м) выработки, выполняемые вручную или с помощью техники с целью обнажения коренных пород.
Штольни – подземные горизонтальные выработки, закладываемые на склонах и вскрывающие толщи горных пород в глубине массива. Стены штольни, как правило, крепятся.
Шурфы – колодцеобразные вертикальные выработки прямоугольного (или квадратного) сечения. Шурф круглого сечения называют «дудкой». Проходку дудок легче механизировать, но по прямоугольным шурфам проще и точнее определить положение пласта в пространстве.
Шурфы помогают детально изучать геологическое строение участка, производить отбор любых по-размеруобразцов с сохранением их структуры и природной влажности. Недостатком является высокая стоимость и трудоемкость работ по отрывке шурфов, особенно в водонасыщенных грунтах. Следует отметить, что за последнее время появились специальные шурфокопательные машины, позволяющие проходить шурфы круглого сечения, например машина КШК-30, позволяющая выполнять выработки диаметром до 1,3 м и глубиной до 30 м.
Размер шурфов в плане зависит от их предполагаемой глубины. Диаметр дудок обычно не превышает 1 м.
Проходку шурфов производят путем углубления забоя и выброса грунта на поверхность вначале лопатой, далее с помощь простых подъемных механизмов. По мере углубления стенки шурфов необходимо укреплять, в противном случае, возможно их обрушение.
Характер и способ крепления зависит от устойчивости пород. Если дудки стремятся проходить в устойчивых горных породах и для них крепление обычно не требуется, то для прямоугольных шурфов в сыпучих грунтах применяют забивное крепление, в слабых грунтах при отсутствии воды (или слабом притоке) – распорное и в водонасыщенных грунтах или шурфах большой глубины – срубовое крепление.
По мере прохождения шурфа непрерывно ведут документацию – в шурфовой журнал записывают данные о вскрываемых породах, условия их залегания, появления грунтовых вод; производят отбор образцов. По всем четырем стенкам и дну делают зарисовку и составляют развертку шурфа. Это позволяет более точно определить мощность слоев и элементы их залегания.
По окончании разведывательных работ шурфы тщательно засыпают, грунт утрамбовывают, а поверхность земли выравнивают.
Буровы скважины представляют собой круглые вертикальные или наклонные выработки малого диаметра, выполняемые специальным буровым инструментом. В буровых скважинах различают устье, стенки и забой.
Бурение является одним из важнейших видов разведовательных работ, применяется в основном для исследования горизонтальных илипологопадающих пластов. С помощь бурения выясняют состав, свойства, состояние грунтов, условия их залегания. Вся эта работа основывается на исследовании образцов пород, которые непрерывно извлекаются из скважины по мере ее углубления в процессе бурения. В зависимости от способа бурения и состава пород образцы могут быть ненарушенной или нарушенной структуры. Образцы, полученные бурением, получили название керна.
К преимуществам бурения относятся: скорость выполнения скважин, возможность достижения больших глубин, высокую механизацию производства работ, мобильность буровых установок. Бурение имеет свои недостатки: малый диаметр скважин не позволяет проводить осмотр стенок, размер образцов ограничивается диаметром скважины, по одной скважине нельзя определить элементы залегания слоев.
При инженерно-геологических исследованиях применяют следующие виды бурения скважин: ручное ударно-вращательное, вращательное колонковое, вибрационное, шнековое. Во всех случаях бурение производится буровым наконечником (буром), который, соединяясь с бурильными трубами (штангами), создает буровой снаряд. Удары или вращение этого снаряда или то и другое вместе осуществляют буровыми станками, приводимыми в действие различными двигателями (механическое бурение), либо ручным бурением. Последний способ применяют в малопрочных породах и при мелком бурении.
Тип бурового наконечника зависит от прочности и особенностей породы. Так, например, для проходки скальных пород используют долота и коронки. Долотом дробят породу, ее извлекают на поверхность в виде щебня. С помощью коронок с зачеканенными в них зубьями из твердых сплавов в забое скважин вырабатывается кольцевой зазор, и образец получает форму цилиндра. В более мягких породах ту же работу выполняет пустотелый зубчатый цилиндр длиной 1-3 м, внутри которого остается порода в виде керна или колонки. Отсюда и название этого вида бурения – вращательное колонковое. В глинистых породах используют наконечники специальной конструкции – грунтоносы, диаметром не менее 100-125 мм. Это дает возможность получать образцы грунта с ненарушенной структурой в виде монолитов.
В последние годы тали применять вибрационный метод бурения, т.е. бурение с использованием вибратора для погружения бурового снаряда в породу забоя. При помощи вибро-бура можно проходит насыпные грунты, мягкие глинистые мергели и многие другие осадочные породы, но следует помнить, что глинистые грунты при этом меняют свое физическое состояние. При вибробурении невозможно зафиксировать уровень грунтовых вод.
Шнековое бурение. Шнеки – особые штанги, на поверхности которых навита стальная спираль. Шнеки соединяются в буровой снаряд, образуя непрерывный винтовой транспортер для извлечения грунта из скважины.
Разрушение забоя и подъем грунта на поверхность происходит одновременно. Этот вид бурения позволяет проходить скважины диаметром от 150 до 1500 мм.
Шнековое бурение применимо только в некоторых рыхлых породах, например типа лессовых суглинков, Этот способ отличается большой скоростью проходки, но имеет ряд недостатков: трудно определить границы различных слоев, установить уровень грунтовых вод, образцы имеют нарушенную структуру.
Проходка скважин в слабых и водонасыщенных породах затруднительна вследствие обваливания и оплывания стенок. Для их крепления применяют стальные обсадные трубы, которые опускают в скважины, после чего продолжают бурение наконечником уже меньшего диаметра.
Документация бурения осуществляется путем ведения бурого журнала, куда вносят все данные по проходке скважин и отбору образцов. Составляется буровая колонка скважины в масштабе от 1:100 до 1:500.
После завершения буровых работ устье скважины засыпается грунтом с уплотнением.
