Изыскания и проектирование в Дагестане: высокая сейсмичность, ГЭС и морской порт Каспия

В Дагестане изыскания определяют не детали проекта, а сам его бюджет. Значительная часть территории относится к зонам высокой сейсмической опасности, где расчётная интенсивность для площадки может достигать девяти баллов, а грунтовые условия способны добавить к районному значению ещё балл. Разница между восемью и девятью баллами — это другое армирование, другие сечения, другие узлы и другая смета. Поэтому здесь нельзя брать сейсмичность по району и идти дальше: площадку считают отдельно.

Разбираем по существу: как строится уточнение сейсмичности от карты до площадки, как грунты дают приращение балльности, что делать со склоновыми процессами, селями и камнепадами, чем отличаются изыскания для гидротехнических сооружений и горных трубопроводов и почему полевой этап планируют на сухой сезон.

Отраслевой профиль и что он требует от изысканий

• Каскады горных ГЭС и гидротехника. Плотины, водоприёмники, деривационные тоннели, напорные трубопроводы, здания станций, а также водохранилища с их берегопереработкой и заилением. Требования к изысканиям здесь максимальные: сооружения повышенного уровня ответственности в сейсмоактивном районе.
• Морской порт и нефтебазы на Каспии. Причальные сооружения, резервуарные парки, эстакады слива-налива, берегозащита: гидрометеорологические изыскания, оценка размыва и коррозионной агрессивности, жёсткие ограничения по неравномерным осадкам резервуаров.
• Производство, газораспределение и жилищное строительство. Печи и тяжёлое оборудование с сосредоточенными нагрузками, протяжённые линейные объекты по пересечённой местности, массовая застройка, где сейсмический расчёт становится основным фактором конструктивных решений.

Сейсмичность: путь от карты к площадке

Последовательность действий здесь жёсткая, и нарушают её чаще всего из желания сэкономить неделю.

1. Исходная сейсмичность района. Берётся по комплекту карт общего сейсмического районирования; выбор карты зависит от степени ответственности сооружения и допустимой вероятности превышения расчётной интенсивности. Это характеристика района, а не участка.
2. Уточнение исходной сейсмичности. Для сооружений повышенного уровня ответственности — прежде всего гидротехнических — выполняется детальное сейсмическое районирование с анализом сейсмотектонической обстановки, активных разломов и очаговых зон.
3. Сейсмическое микрорайонирование площадки. Инженерно-геологическая и геофизическая съёмка со скоростями продольных и поперечных волн, определение сейсмических жёсткостей, при необходимости инструментальные регистрации. Результат — карта сейсмичности площадки и расчётные акселерограммы для динамического расчёта.
4. Переход в конструктив. Расчётная интенсивность подставляется в расчёт, назначаются антисейсмические мероприятия, определяются размеры антисейсмических швов и требования к узлам.

Ключевой момент, который экономит или сжигает деньги, — приращение балльности от грунтовых условий. Рыхлые водонасыщенные пески, слабые и текучие глины, насыпные и техногенные грунты, высокий уровень грунтовых вод повышают расчётную интенсивность относительно районной. Плотные скальные и полускальные грунты, наоборот, дают понижение. В предгорной и приморской полосе республики эти два случая встречаются на расстоянии нескольких сотен метров друг от друга.

Отдельно оценивается разжижение водонасыщенных песков при сейсмическом воздействии. Для приморской зоны это не экзотика: несущая способность основания падает, и обычный расчёт по деформациям перестаёт работать. Проверка на разжижение — часть программы изысканий, а не опция.

Действующие редакции сводов правил по строительству в сейсмических районах и по составу инженерных изысканий проверяйте в справочно-правовых системах — например, на КонсультантПлюс, а официальные публикации новых актов смотрите на портале правовой информации. Нормы по сейсмике пересматривались неоднократно, и ссылка на устаревшую редакцию — гарантированное замечание экспертизы.

Горы: склоны, сели и камнепады

Сейсмика — не единственная опасность. В горной части к ней добавляется набор экзогенных процессов, каждый из которых способен вывести сооружение из строя независимо от землетрясения.

• Оползни и склоновые деформации. Нужны границы и глубина захвата, положение поверхности скольжения, прочностные характеристики именно по этой поверхности, режим подземных вод, расчёт устойчивости до и после застройки, а при активных процессах — инклинометрия, реперы, пьезометры.
• Сели. Оцениваются селевой бассейн, объём и состав возможного выноса, частота схода, трассировка потока и его влияние на площадку и дорожные сооружения. Селевой конус выноса — привлекательная ровная площадка, и именно поэтому на нём регулярно оказываются объекты, которые там стоять не должны.
• Камнепады и обвалы. Обследуются скальные откосы, выявляются неустойчивые блоки и системы трещин, моделируется траектория падения, назначаются улавливающие сооружения, барьеры, сетки, анкерное крепление.
• Эрозия и размыв. Русло горной реки смещается быстро, поэтому опоры мостов, подводные переходы трубопроводов и берегозащита рассчитываются на прогнозный размыв, а не на текущее положение.

Сочетание факторов — самое опасное. Сейсмическое воздействие резко снижает устойчивость склона, который в статике считался приемлемым. Поэтому расчёт устойчивости на склоне в сейсмическом районе обязательно ведётся в том числе с учётом сейсмической нагрузки, а не только на статические условия.

Изыскания для ГТС и горных трубопроводов

Гидротехнические сооружения — отдельный класс задач. Помимо обычного набора, требуются детальное изучение основания плотины, фильтрационные исследования, оценка водопроницаемости массива и необходимости противофильтрационной завесы, изучение трещиноватости, оценка устойчивости бортов водохранилища и прогноз берегопереработки. Для деривационных тоннелей добавляются прогноз горного давления, водопритоков и газоносности.

Безопасность ГТС регулируется отдельным законом — Федеральным законом № 117-ФЗ, который вводит декларирование безопасности, внесение сведений в Российский регистр гидротехнических сооружений и регулярные обследования. Практический смысл: материалы изысканий должны годиться не только для проекта, но и для последующего декларирования и мониторинга, а система наблюдательных скважин и контрольно-измерительной аппаратуры закладывается на стадии проекта.

Линейные объекты в горах — трубопроводы, газопроводы, кабельные и дорожные трассы — пересекают десятки геоморфологических условий, и однородной программы изысканий для них не бывает. Детализируются переходы через водотоки с прогнозом размыва, участки на оползневых и селеопасных склонах, зоны пересечения тектонических нарушений, обвальные участки на высоких отметках. Выбор варианта трассы по карте без полевого прохода даёт ошибки, которые обнаруживаются уже при строительстве.

Полевой этап: серпантины, погода и сухой сезон

Логистика здесь ограничивает больше, чем техника.

• Доступ. К горным площадкам ведут серпантины с ограничениями по габаритам и массе. Полноразмерная буровая установка проходит не везде, и часть работ выполняется малогабаритными и переносными установками с меньшей глубиной бурения — это нужно учитывать при назначении глубины скважин ещё в программе.
• Подготовка подъездов и площадок. Устройство временного съезда и планировка площадки под буровую — самостоятельный этап со своими сроками и стоимостью. На крутых склонах он может занять больше времени, чем само бурение.
• Погода и сезон. Снег на перевалах, весеннее снеготаяние с паводками и активизацией селей, летние ливни делают часть маршрутов непроезжими. Полевой этап планируют на сухой период, а геофизику и наблюдения за склонами — на те фазы, когда результат репрезентативен.
• Режим действующего объекта. На работающих ГЭС, нефтебазах и в порту бурение ведётся в согласованных технологических окнах, с нарядом-допуском и обязательным согласованием точек по подземным коммуникациям. На причалах работы привязывают к графику судозаходов.
• Объединение работ. Мобилизация техники в горы дорога, поэтому геодезию, геологию, геофизику и экологический отбор проб по возможности выполняют одним заездом, а камеральную обработку и согласования планируют на время, когда в поле работать всё равно нельзя.

Что чаще всего останавливает проект на экспертизе

• сейсмичность принята по району без микрорайонирования, хотя грунтовые условия площадки требуют уточнения;
• не выполнена оценка возможности разжижения водонасыщенных песков, хотя такие грунты вскрыты скважинами;
• расчёт устойчивости склона сделан только на статические нагрузки, без сейсмической составляющей и без сценария обводнения;
• селевая и камнепадная опасность упомянута качественно, без расчёта и без мероприятий;
• глубина и количество скважин не соответствуют уровню ответственности сооружения, характеристики грунтов приняты по таблицам вместо испытаний;
• нет прогноза русловых деформаций, хотя объект стоит у горной реки;
• раздел инженерно-технических мероприятий не увязан с опасными процессами из геологического отчёта.

Каждое такое замечание — круг доработки длиной в недели, и в горах он почти всегда означает потерю полевого сезона: доизыскания в снег не выполнить.

Как это закрывает НПИ «Недра»

Институт выполняет изыскания и проектирование одним контуром: геодезия, геология, гидрометеорология и экология, геофизика и сейсмическое микрорайонирование, обследование зданий и сооружений, проектная и рабочая документация с антисейсмическими мероприятиями, разделы инженерно-технических мероприятий, сопровождение экспертизы. Когда геолог, геофизик и конструктор в одной команде, приращение балльности обсуждается до расчёта каркаса, а не после отрицательного заключения.

На тех же площадках — ГЭС, нефтебазах, в порту, на производствах — работают опасные производственные объекты: сосуды под давлением, технологические трубопроводы, сети газопотребления, подъёмные сооружения. Когда по ним истекает срок заключения экспертизы промышленной безопасности, ждать очереди некогда: у НПИ «Недра» для этого работает сервис «Блиц-эксперт» — заявка оформляется онлайн, её сразу видят все эксперты, аттестованные по нужной области, первый свободный берёт её в работу, срок от одного дня, цена по тарифу видна до регистрации, оплата двумя частями по 50%, заключение приходит с электронной подписью.

Надзор за этими объектами ведёт Ростехнадзор через территориальные управления, и подведомственность определяется местом нахождения объекта, а не адресом владельца; зоны ответственности управлений периодически меняются, поэтому актуальный перечень смотрите на сайте ведомства gosnadzor.ru, а не в старой переписке.

Опишите площадку, уровень ответственности сооружения и планируемое окно полевых работ в форме заявки ниже — инженер оценит, какие процессы вероятны на участке, скажет, требуется ли уточнение исходной сейсмичности и микрорайонирование, и соберёт программу изысканий под один заезд в сухой сезон.

Фото: paul bica, Flickr, CC BY 2.0