Объектом исследования является прилегающая к зданию многоквартирного жилого дома территория с признаками растепления мерзлых грунтов основания, провалами поверхности рельефа на придомовой территории.
В ходе полевых работ, был выполнен комплекс мероприятий, направленных на определение причин, вызвавших деградацию мерзлых грунтов основания в пределах границ исследования. Это включало в себя изучение геологического строения участка до застройки. А также детальное изучение микрорельефа территории на основе цифровой модели местности (ЦММ).
Необходимость выполнения данных исследований была вызвана проектно-строительными и эксплуатационными ошибками, допущенными в процессе застройки участка расположения объекта.
Важно отметить, что застройка велась на довольно сложном рельефе в 80-х годах. Этот период отличался высокой степенью самоуверенности как проектировщиков, так и строителей, которые к тому времени уже накопили значительный опыт и зачастую не обращали внимания на «мелочи». Кроме того, уровень строительного контроля в процессе возведения зданий часто носил формальный характер, под влиянием «соцсоревнований» с девизом: «Даешь фундамент за два месяца!»
Еще одним негативным аспектом являлся то, что благоустроительные работы, предусмотренные проектной документации в микрорайонах также практически не выполнялись своевременно, дома заселялись практически "с колес". Эта ситуация отражает более широкие проблемы, связанные с реализацией и надзором за осуществлением проектов в советский период, когда важнейшие задачи игнорировались, что приводило к ухудшению условий при эксплуатации объектов.
Первые сигналы негативных процессов на участке выразились в повреждении части подземного коллектора и небольшого частного магазина, располагавшегося ниже по рельефу (см. рисунки).
"Проблема" коллектора была решена полумерой, путем "временного" выноса трубопроводов на поверхность. При этом, трубопроводы канализации были оставлены в деформированном коллекторе.
Это решение отражает скорее реактивный, чем упреждающий подход к управлению инфраструктурой, то может привести к более серьезным проблемам в будущем.
Собственник магазина спасти объект не смог, в итоге магазин был снесен.
Впоследствии, в период с 2007 по 2010 год, деформации были обнаружены в здании, расположенном по адресу Норильск, ул. Комсомольск, 20. К 2020 году здание было снесено из-за этих нерешенных проблем. Важно отметить, что после сноса участок был засыпан скальным и крупнообломочным грунтом, непригодным для целей вертикальной планировки территории. Этот тип грунта позволяет атмосферным осадкам проникать в летние месяцы, а зимой образуется снежная «шуба», препятствующая промерзанию грунтов основания.
В результате этой халатности условия, созданные на месте снесенного здания, способствуют дальнейшей деградации мерзлых грунтов. Эта ситуация представляет значительный риск для близлежащих зданий, поскольку снижение стабильности грунта может привести к структурным проблемам в будущем. Надлежащее управление участком, гидроизоляция и выбор грунта для вертикальной планировки имеют решающее значение для предотвращения таких проблем и обеспечения безопасности и долговечности окружающих строений.
Территория, выбранная для исследования, была определена с учетом состояния жилой и коммунальной инфраструктуры, а также ее потенциального влияния на прилегающую территорию жилого дома № 27 на Комсомольской улице. Такой стратегический подход позволил собрать исчерпывающие геоэлектрические данные о грунтах в верхней части геотехнического участка.
Оценив геокриологическую ситуацию в этом районе, смогли определить характеристики грунтового массива и ее поведение в различных условиях окружающей среды. Эта информация крайне важна для понимания того, как грунт может реагировать на сезонные изменения, особенно в связи с циклами замерзания и оттаивания. Кроме того, исследование позволило получить ценную информацию, позволяющую прогнозировать потенциальное развитие негативных процессов, таких как деградация мерзлых грунтов или структурная нестабильность, которые могут негативно повлиять на близлежащее жилое здание и его окрестности.
В целом, такое исследование не только улучшает понимание локальных геотехнических условий, но и помогает принимать обоснованные решения относительно будущих компенсирующих мероприятий и обеспечения условий для безопасной эксплуатации инфраструктуры в этом районе.
Инженерно-геологические условия площадки были исследование на основании имеющихся архивных данных.
Территория исследований относится к микрорайону 10-11. Архивные инженерно-геологические данные представлены скважинами:
- Д-8096 (дом №691). Проектная глубина – до коренных пород; Контрольная глубина 15,0 м. По состоянию на 17.06.81 г. Температура грунта по всей глубине ниже сезонно-талого слоя (3,0 м) составляла от -3,2 0С до -4,2 0С.
- Д-8097 (дом №691). Проектная глубина – до коренных пород; Контрольная глубина 23,0 м. По состоянию на 18.06.81 г. Температура грунта по всей глубине ниже сезонно-талого слоя (3,0 м) составляла от -3,0 0С до -6,3 0С.
- Д-8098 (дом №691). Проектная глубина – до коренных пород; Контрольная глубина 22,4 м. По состоянию на 19.06.81 г. Температура грунта по всей глубине ниже сезонно-талого слоя (3,0 м) составляла от -2,3 0С до -3,8 0С.
- Д-8099 (дом №691). Проектная глубина – до коренных пород; Контрольная глубина 20,0 м. По состоянию на 20.06.81 г. Температура грунта по всей глубине ниже сезонно-талого слоя (3,0 м) составляла от -4,2 0С до -6,2 0С.
- Типовой литологический разрез представлен следующими элементами:
- Насыпной грунт, щебень;
- Суглинок серый с галькой, гравием (25%), в кровле слоя с растительными остатками, массивной криогенной текстуры, мягкопластичный при оттаивании;
- Галечниковый грунт с суглинистым заполнителем до 20% по объему, мягкопластичным при оттаивании;
- Суглинок темно-серый галечниковый (30%), тонкосреднесеточной криогенной текстуры, текучепластичный при оттаивании;
- Галечниковый грунт с суглинистым заполнителем до 20% по объёму, текучем при оттаивании;
- Лед кристаллический с речной галькой (5%) с суглинистым заполнителем до 20% по объему;
- Суглинок темно-серый галечниковый (30%), массивной криогенной текстуры, твердый при оттаивании;
- Габбро-долерит темно-серый, крупнозернистый, сильнотрещиноватый.
Схема расположения предпостроечных архивных изыскательских скважин (Июнь 1981 г.)
В рамках геофизического обследования территории вокруг жилого дома на улице Комсомольская №27, охватывающей 4 гектара, было проведено исследование методом дипольного индуктивного многочастотного профилирования (ДИП), объемом 3100.2 погонных метра.
Измерения были привязаны с применением ГНСС-технологий в режиме RTK, что обеспечило высокую точность данных. Дополнительно, на более широкой площади в 12 гектаров, были выполнены аэрофотограмметрические работы, результатом которых стали детализированный ортофотоплан, цифровая модель местности и топографический план. Также было осуществлено моделирование поверхностного стока воды по всей исследуемой территории.
Применение передовых геофизических, геодезических и ГИС-технологий в ходе исследования сделало возможным создание точных и эффективных инструментов для анализа и интерпретации полученных данных, что способствует повышению качества исследований и обеспечению надежности получаемых результатов. Это позволило не только точно локализовать проблемные участки, но и создать надежную основу для разработки мер по предотвращению дальнейшего ухудшения состояния грунтов. Работы подтвердили необходимость комплексного подхода к мониторингу и управлению инженерно-геологическими процессами в городской среде.
Анализ данных позволил составить карты эффективной удельной электропроводности на глубинах 1, 5 и 10 метров. На основе инженерно-геологической интерпретации этих данных была создана схема, отражающая активные процессы в грунтах, вызванные несколькими источниками утечек технической воды.
Особое внимание было уделено обширной зоне фильтрации в районе коллектора между домами №27 и №25, где вода проникает в грунтовые основания зданий и распространяется далее на север, оказывая значительное влияние на состояние грунтов на протяжении сотен метров от источника. Этот процесс оценивается как крайне негативный, поскольку он приводит к ухудшению несущей способности грунтов. Это воздействие оценивается как критическое и требует немедленных инженерных мероприятий.
На основе проведенного исследования рекомендуется разработать план действий по устранению утечек технической воды и укреплению грунтовых оснований, а также провести дополнительный мониторинг для оценки эффективности принятых мер. Это позволит обеспечить безопасность жилых домов и улучшить геокриологическую ситуацию в районе.
Важным негативным фактором является техногенное подтопление — это проблема, которая может возникать в результате хозяйственной деятельности и приводить к неблагоприятным изменениям в грунтах, что особенно актуально для объектов жилой застройки. В вашем случае, наличие шести источников техногенного подтопления требует комплексного подхода к решению проблемы. Для начала, необходимо провести детальный анализ каждого источника подтопления.
Три из них, связанные с подземными коммуникациями, могут быть устранены путём ремонта или замены повреждённых участков систем водоснабжения и канализации. Подтопление, связанное с функционированием коммерческого здания, может потребовать пересмотра системы отвода воды от здания или улучшения её теплоизоляции. Для двух зон подтопления, природа которых требует уточнения, следует провести дополнительные исследования. Это может включать мониторинг уровня грунтовых вод, анализ почвы и гидрогеологические изыскания. После идентификации источников подтопления, следует разработать и реализовать меры по их устранению. Это может включать строительство дренажных систем, установку барьеров для предотвращения проникновения воды, а также регулярный мониторинг и обслуживание инфраструктуры. Важно также учитывать влияние подтопления на физико-механические свойства грунтов, так как это может привести к дополнительным осадкам зданий и сооружений, что особенно критично для жилой застройки.
Рекомендуется привлечение специалистов в области геотехники для разработки эффективного плана действий.
Исследования показали, что миграция подземных вод и сформированные локальные зоны таликов и просадки грунтового массива приурочены к зонам расположения самих подземных железобетонных коллекторов.
Технология устройства подземных коллекторов для прокладки коммуникаций в городской застройке с распространением многолетнемерзлых грунтов включал несколько ключевых этапов:
Открытый способ прокладки – это традиционный метод, при котором создаются траншеи для укладки коммуникаций. Однако в условиях мерзлоты это может привести к её деградации.
Обратная засыпка котлованов траншей: после прокладки коммуникаций траншеи засыпаются, при этом важно обеспечить уплотнение грунта до требуемой плотности. Используются методы, позволяющие контролировать влажность и плотность грунта, чтобы избежать его деформации.
Подземные каналы по сути их наличия в условиях многолетней мерзлоты, могут привести к локальному таянию мерзлоты, что изменяет её структуру и может вызвать деформацию грунтового массива. Это также может повлиять на гидрологический режим.
Для минимизации воздействия на мерзлоту можно использовать различные методы, включая теплоизоляцию трубопроводов, устройство вентилируемых подпольев и использование материалов, предотвращающих передачу тепла от коммуникаций к мерзлоте. Эти меры помогают сохранить стабильность мерзлоты и предотвратить её деградацию в результате строительства и эксплуатации подземных коммуникаций.
При некачественной обратной засыпке траншей в условиях многолетней мерзлоты могут возникнуть следующие проблемы:
Нарушение структуры мерзлоты: если засыпка проводится без должного уплотнения, это может привести к образованию пустот и каналов, через которые будет проникать тепло, вызывая таяние мерзлоты.
Деформация грунта: неправильное уплотнение может привести к оседанию грунта, что вызовет деформацию поверхности и может повредить проложенные коммуникации. Также на поверхности формируются локальные просадки, которые в дальнейшем меняют движение поверхностного стока. На поверхности формируются трещины, через которые в более глубокие слои проникают сточные воды, тем самым создаются условия для развития локальных таликов на значительной глубине. При этом, более глубокие слои в зимний период не промерзают и талики становятся круглогодичными. Такое обстоятельство становится негативным триггером для дальнейшего развития деформаций в условиях зимнего периода и отопительного сезона существуют сбросы воды из сетей тепловодоснабжения и водоотведения.
Ухудшение теплоизоляционных свойств: если при засыпке используется материал с высокой теплопроводностью, это может ускорить процесс таяния мерзлоты вокруг траншеи.
Водонасыщение грунта: при отсутствии должного дренажа и неправильной засыпке возможно насыщение грунта водой, что приведет к его размыву и дальнейшему ухудшению стабильности мерзлоты.
Повреждение инженерных сетей: некачественная засыпка может привести к смещению и повреждению строительных блоков, внутри которых размещены трубопроводы и кабельная продукция, что потребует дополнительных ремонтных работ.
На основании результатов проведенного исследования по объекту сделаны следующие основные выводы:
При выборе месторасположения подземных каналов не были учтены мерзлотно-грунтовые и гидрогеологические условия в естественных грунтах основания, а также характер имеющегося рельефа с сформированными поверхностными водотоками по склону. По имеющимся архивным инженерно-геологическим данным было определено, что всеми скважинами были вскрыты кристаллические льды с редкой галькой (5%), с суглинистым заполнителем до 20% по объему. Мощность слоя составляла от 1 до 4-х метров на глубинах от 2-х до 7-и метров. Таким образом, горизонт расположения подземных коллекторов практически совпадает с горизонтами льдистых грунтов. Кроме того, и другие выделенные инженерно-геологические элементы имеют свойства текучести при их оттаивании. При подобных инженерно-геологических условиях, оттаивание льдистых и текучих при оттаивании грунтов может привести к значительным деформациям поверхности более 2-х метров, смещению и просадке строительных коллекторных блоков. Следует отметить, что в качестве основания свайных фундаментов многоквартирных жилых домов приняты скальные грунты – габбро-долерит;
Недостаточно проработаны меры по защите от подтопления поверхностными водами площадки. Это обстоятельство является дополнительным негативным фактором. Полевые наблюдения и анализ результатов съемки, подтверждают факты формирования на отдельных участках мест накопления значительного количества вод поверхностного стока. Это оказывает существенное влияние на изменения геокриологических условий на площадке.
Перепланировка территории привела к созданию ландшафтной ловушки, что способствует проникновению поверхностных вод в глубину грунтового массива. Зоны инфильтрации, вероятно, подтапливают грунты основания в границах расположения объекта. Активной деградации мерзлых грунтов основания также способствует тот факт, что кровля коренных скальных пород в пределах площадки имеет существенное "падение" в северном направлении, который обусловлен морфологией скального основания - по сути жилой район возведён на склоне горы. И этот перепад высот вызывает значительные градиенты гидростатического давления. Такие обстоятельства на порядок способствует увеличению скорости негативных инженерно-геокриологических процессов. Данное условие не было учтено при возведении сооружений и их коммунальной инфраструктуры в пределах микрорайона.
Помимо глубинных зон фильтрации и растепления грунтов, в ходе работ выявлены зоны растепленных грунтов, располагающиеся в границах деятельного слоя и связанные с утечками технической воды из действующих коммуникаций. В аномальной зоне зафиксированы последствия эксплуатации системы подземных коллекторов.
Для стабилизации мерзлотно-грунтовых условий, необходимо рассмотреть возможность реорганизации зон инфильтрации и реализации мероприятий по водоотведению поверхностного стока на прилегающей территории.
Для устранения инженерно-геологических проблем, таких как те, что были выявлены в ходе исследований на улице Комсомольская №27, предлагаются следующие меры:
Устранение источников утечек: необходимо провести детальный осмотр и ремонт инженерных сетей для предотвращения дальнейших утечек технической воды.
Укрепление грунтовых оснований в районе расположения подземных каналов: можно использовать различные методы укрепления с использованием геосинтетических материалов или химическую стабилизацию грунтов.
Гидроизоляция: Обеспечение надежной гидроизоляции фундаментов и технических подполий близрасположенных зданий для предотвращения проникновения воды в грунты основания.
Мониторинг состояния грунтов: Установка систем мониторинга для отслеживания изменений в состоянии грунтов и своевременного реагирования на новые проблемы.
Регулирование поверхностного стока: Создание систем отвода дождевой и талой воды для предотвращения их накопления и воздействия на грунтовые основания.
Ландшафтная реконструкция: Изменение ландшафта для улучшения отвода воды и снижения давления на грунтовые основания.
Эти меры должны быть реализованы в комплексе, с учетом специфики местности и результатов инженерно-геологических исследований. Также важно провести дополнительные исследования для оценки эффективности принятых мер и корректировки плана действий при необходимости.
Для реализации комплекса компенсирующих геотехнических мероприятий требуется разработка специального проекта.
Очень актуальная информация! Благодарим за профессионализм!