Сколько скважин нужно для изысканий под фундамент вышки, мачты или отдельной опоры?

Вышка связи, мачта освещения, буровая вышка, опора ЛЭП, дымовая труба, отдельно стоящий силос — сооружения с крошечным пятном застройки и непростым характером нагрузок. Заказчик логично рассуждает: объект маленький, значит и геология должна быть дешёвой, хватит одной скважины. Проектировщик так же логично возражает: расчёт по одной точке не обоснуешь. Разбираем, кто прав и по какой логике на самом деле назначается программа изысканий.

Сразу главное: нормативной таблицы вида «под вышку — N скважин» не существует. Количество, вид и глубина выработок определяются программой работ, которая составляется под конкретное сооружение по требованиям сводов правил на инженерные изыскания и инженерно-геологические изыскания для строительства. Программа — это не формальность, а документ, который потом защищают перед экспертизой.

Почему на вопрос «сколько скважин» нет ответа одной цифрой?

Потому что число выработок — производная как минимум от четырёх параметров, и все они определяются до выезда буровой:

• уровень ответственности сооружения по ГОСТ 27751-2014 — пониженный, нормальный или повышенный;
• категория сложности инженерно-геологических условий площадки — от простых выдержанных напластований до сложных с линзами, выклиниванием слоёв, специфическими грунтами и опасными процессами;
• тип и размер фундамента — плита, отдельные столбчатые опоры под каждую ногу, куст свай, анкерные фундаменты под оттяжки;
• характер нагрузок — для высотного точечного сооружения определяющей часто оказывается не вертикальная нагрузка, а момент от ветра и вырывающие усилия.

Сменился любой из параметров — меняется программа. Одна и та же вышка высотой 40 м на выдержанных суглинках и на площадке с погребённой линзой торфа требует разного объёма работ, и это не жадность изыскателя.

От чего зависит количество выработок под точечное сооружение?

Основная мысль, которую проще всего упустить: выработки нужны не для того, чтобы «попасть в пятно», а для того, чтобы построить инженерно-геологический разрез и понять, как слои залегают — горизонтально или с падением. По одной точке разрез не строится: вы получаете колонку, но не знаете, что происходит с этими слоями в двух метрах в сторону. Для сооружения на отдельных опорах или с анкерами это критично: разные ноги могут опираться на разные грунты, а неравномерная осадка у высокого сооружения превращается в крен.

Дальше работают понятные факторы:

• сооружения повышенного уровня ответственности требуют более плотной сетки и большего объёма лабораторных определений — расчётные характеристики выводятся статистически, а статистика не собирается по одной пробе;
• III категория сложности условий, специфические грунты (просадочные, набухающие, засолённые, органоминеральные, многолетнемёрзлые), карст, оползневые и подтопляемые участки увеличивают объём резко и иногда требуют отдельных видов работ;
• фундамент на отдельных опорах под каждую ногу и анкерные фундаменты под оттяжки расширяют контур обследования далеко за габарит самого ствола;
• если рядом уже есть архивные материалы изысканий по соседнему сооружению, часть объёма закрывается ими — но только после оценки их давности и применимости.

Можно ли обойтись одной скважиной?

В отдельных случаях — да, но почти никогда «одной скважиной и всё». Рабочая схема для несложных условий и сооружения нормального уровня ответственности выглядит иначе: одна-две скважины с отбором монолитов плюс точки статического или динамического зондирования по ГОСТ 19912-2012 в контуре фундамента и по его периметру.

Зондирование здесь ключевое. Оно дешевле и быстрее бурения, даёт непрерывный профиль по глубине и позволяет уплотнить сетку: скважина даёт пробы для лабораторных испытаний и привязку слоёв, а точки зондирования показывают, выдержаны ли эти слои по площади. Такая комбинация обычно и есть разумный минимум для одиночной вышки или мачты в простых условиях.

Чего нельзя: заменить бурение одним зондированием. Без отбора монолитов и лабораторных определений деформационных и прочностных характеристик расчёт основания не выполняется, а протокол испытаний грунтов не появляется из ниоткуда.

На какую глубину бурить под вышку, мачту или дымовую трубу?

Глубина считается не от поверхности земли, а от подошвы будущего фундамента, и назначается так, чтобы выработка прошла всю толщу, которая участвует в работе основания. Принципы, которые действуют независимо от типа сооружения:

• выработка проходит ниже сжимаемой толщи основания, а не до «первого нормального грунта»;
• при свайном фундаменте бурение продолжается ниже проектируемого нижнего конца свай — нужно убедиться, что под остриём нет слабого слоя;
• для сооружений с анкерами и оттяжками отдельно прорабатывается зона работы анкерных фундаментов на выдёргивание;
• если в разрезе есть слабый слой, выработка заглубляется до его проходки полностью — остановиться внутри линзы означает не знать её мощности;
• глубина увязывается с гидрогеологией: нужен установившийся уровень подземных вод, прогноз его сезонного и многолетнего изменения и оценка агрессивности воды и грунта к бетону и металлу.

Конкретные требования к назначению глубины изложены в действующих редакциях сводов правил по инженерно-геологическим изысканиям и по основаниям зданий и сооружений — сверяйтесь с текстами в электронном фонде нормативно-технической документации, а не с пересказами.

Чем изыскания под опору ЛЭП отличаются от изысканий под одиночную вышку?

Это разные задачи, хотя опора и вышка внешне похожи. Линия электропередачи — линейный объект: изыскания ведутся по трассе, выработки назначаются с шагом вдоль неё, со сгущением на переходах через водотоки, на участках со специфическими грунтами, на анкерно-угловых и переходных опорах. Промежуточные опоры на однородном участке обследуются выборочно, но каждая ответственная опора — адресно.

Одиночная вышка — площадочный объект с одним пятном. Здесь весь объём концентрируется на одном контуре, и распределить работы вдоль трассы не получится. Отсюда и ощущение дороговизны: минимальный объём работ на маленькое сооружение всё равно включает выезд бригады, бурение, лабораторию и отчёт.

Для металлических опор и вышек добавляется своя специфика: коррозионная агрессивность грунтов по отношению к стали и требования к заземляющим устройствам — этот блок в программу изысканий закладывают заранее, иначе проектировщик заземления останется без исходных данных.

Что будет, если урезать программу и сдать минимум?

Два сценария, и оба дороже сэкономленного.

Первый — замечание экспертизы. Отчёт с одной выработкой и без лабораторных определений не позволяет обосновать расчётные характеристики грунтов, поэтому раздел возвращается на доработку. Изыскания приходится добирать, и это не «дописать текст», а снова вывести буровую на площадку, снова отобрать монолиты, снова ждать лабораторию. К стоимости первого выезда добавляется стоимость второго плюс потерянные недели в графике.

Второй — проектировщик закладывает запас. Не имея достоверных характеристик, он берёт консервативные значения: длиннее сваи, больше объём бетона, мощнее анкеры. Переплата на фундаменте одной вышки способна перекрыть сэкономленное на изысканиях многократно, и обнаруживается она уже в смете на строительство.

Отдельно: для объектов, которые попадают в категорию особо опасных, технически сложных или уникальных по Градостроительному кодексу — а высотные сооружения в неё попадают по признаку высоты, — требования к обоснованию решений заведомо жёстче, и на урезанной программе такой объект не проходит.

Что подготовить заказчику, чтобы программа изысканий была назначена корректно?

1. Тип и назначение сооружения: вышка связи, мачта освещения, буровая вышка, опора, труба.
2. Высоту и габариты ствола, наличие оттяжек и их число.
3. Нагрузки от проектировщика или хотя бы марку типовой конструкции — ветровой район и момент в основании определяют многое.
4. Предполагаемый тип фундамента, если решение уже принято: плита, отдельные опоры, сваи, анкеры.
5. Координаты площадки и ситуационный план с подъездами: доступность для буровой прямо влияет и на срок, и на цену.
6. Архивные материалы изысканий по соседним объектам, если они есть.
7. Сведения о существующих подземных коммуникациях в контуре работ.
8. Требования заказчика и стадию проектирования, для которой нужен отчёт.

С этим набором программа работ составляется за день, и в ней видно, сколько выработок, какой глубины и какие виды полевых и лабораторных работ назначены и почему.

НПИ «Недра» выполняет инженерно-геологические изыскания под точечные и высотные сооружения: составление программы работ под уровень ответственности объекта, бурение, статическое и динамическое зондирование, лабораторные определения характеристик грунтов в собственной научно-испытательной лаборатории, оценка коррозионной агрессивности и гидрогеологических условий, подготовка технического отчёта под экспертизу. Пришлите тип сооружения, высоту и координаты площадки через форму заявки ниже — вернёмся с программой изысканий, сроком и обоснованием объёма выработок.