Инструкция по проектированию зданий и сооружений в районах г. Москвы с проявлением карстово-суффозионных процессов

(утв. решением исполкома Моссовета от 23.01.1984 № 149)

ИНСТРУКЦИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ В РАЙОНАХ г. МОСКВЫ С ПРОЯВЛЕНИЕМ КАРСТОВО-СУФФОЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ

Настоящая «Инструкция» разработана в связи с истечением срока действия «Временных указаний по проектированию зданий в районах г. Москвы с проявлением карстово-суффозионных процессов» (Моспроект-1, 1979 г.) и в соответствии с решением исполкома Моссовета от 11 октября 1983 г. № 3066.

При разработке «Инструкции» учтен опыт проектирования последних лет и использованы следующие документы:

1. Рекомендации по проектированию зданий и сооружений в карстовых районах СССР, 1967 г.

2. Рекомендации по проектированию фундаментов зданий повышенной этажности в сложных геологических условиях, ЦНИИС Минтрансстроя СССР, НИИСК Госстроя СССР, ПНИИИС Госстроя СССР, управление Моспроект-1 ГлавАПУ г. Москвы Мосгорисполкома, 1975 г.

3. Основные выводы и рекомендации, полученные в процессе изучения карстово-суффозионных процессов в г. Москве в 1974 — 1977 г.г., ПНИИИС Госстроя СССР, Гидрорежимная экспедиция Министерства геологии РСФСР, Мосгоргеотрест ГлавАПУ г. Москвы Мосгорисполкома, 1977 г.

4. Рекомендации по инженерно-геологическим изысканиям и оценке территорий для промышленного и гражданского строительства в карстовых районах, ПНИИИС Госстроя СССР, 1979 г.

5. Согласовательное письмо Госстроя СССР № НК-4247-1 от 21.08.80.

«Инструкция» согласована следующими организациями: НИИОСП и ПНИИИС (Госстрой СССР), Фундаментпроект (Минмонтажспецстрой СССР), объединение Гидроспецгеология (Мингео СССР), МосжилНИИпроект (Главмосжилуправление Мосгорисполкома), Мосинжпроект ГлавАПУ г. Москвы Мосгорисполкома.

«Инструкция» разработана Гордоном А.Л., Таршишем В.А., Эрлихом Б.А., Бершадским И.Ф. (Моспроект-1), Медведевым О.П., Козловским В.И. (Мосгоргеотрест), Зурнаджиевым А.Д. (Техническое управление Мосгорисполкома).

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Требования настоящей «Инструкции» должны соблюдаться при инженерно-геологических изысканиях и проектировании зданий и сооружений на территориях районов г. Москвы и лесопаркового защитного пояса (ЛПЗП) с проявлением карстово-суффозионных процессов.

1.2. Территория г. Москвы в зависимости от интенсивности проявления карстово-суффозионных процессов подразделяется на опасные, потенциально опасные и не опасные для строительства инженерно-геологические районы. Указанная классификация произведена на основе карт инженерно-геологического районирования территории Хорошевского шоссе в масштабе 1:10000, выполненных Мосгоргеотрестом, и карт территории всей Москвы в масштабе 1:25000, выполненных ЦИГГЭ Министерства геологии РСФСР.

1.3. При проектировании зданий и сооружений, строящихся на территориях районов г. Москвы и ЛПЗП с проявлением карстово-суффозионных процессов, необходимо для предотвращения проявлений этих процессов, защиты и сохранения зданий и сооружений предусматривать как инженерно-геологические, так и инженерно-технические меры защиты, а также специальные мероприятия при проектировании благоустройства и инженерных коммуникаций.

1.4. Меры защиты выбираются в зависимости от интенсивности проявления карстово-суффозионных процессов на основании районирования (п. 1.2), конструкции и назначения здания или сооружения, характеристики грунтов, залегающих непосредственно в основании здания или сооружения, производственных возможностей и экономических соображений.

2. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ЗАКАРСТОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ

2.1. С карстово-суффозионными процессами, наблюдаемыми в г. Москве и ЛПЗП, связано образование провалов в форме конических, чашеобразных воронок и в виде колодцев, ям диаметром от 2 до 40 м и видимой глубиной до 8 м, а также оседаний земной поверхности.

Воронки обладают способностью периодически «оживать» и развиваться.

Главные причины, способствующие активизации карстово-суффозионных процессов, следующие:

• усиленные откачки подземных вод из закарстованных известняков в промышленных целях, в результате которых на территории г. Москвы создалась большая депрессионная воронка, изменившая весь гидрогеологический режим;
• отсутствие или недостаточная мощность водоупорного слоя юрских глин, отделяющего водонасыщенные четвертичные отложения от закарстованных известняков, вследствие чего возникает вертикальная фильтрация подземных вод в закарстованные горизонты известняков;
• значительные скорости фильтрации подземных вод эксплуатируемых водоносных горизонтов и др.

2.2. Оценка территорий по степени опасности проявлений карстово-суффозионных процессов и прогнозирование возможности образования провалов производятся с помощью метода инженерно-геологических аналогий по данным глубокого бурения (80 — 120 м) и геофизических изысканий.

2.3 На возможность образования провалов указывают следующие признаки:

• наличие на поверхности земли проявлений карстово-суффозионных процессов в виде воронок и оседаний независимо от их геометрической формы и размеров;
• положение участков в зонах тектонических нарушений;
• положение участков в пределах древних погребенных речных долин и особенно доледниковых;
• интенсивная вертикальная фильтрация подземных вод, связанная с нарушением их режима и разностью напоров водоносных горизонтов;
• отсутствие водоупоров или незначительная их мощность;
• наличие в известняках карстовых полостей, в особенности лишенных заполнителя (фиксируемых как провалы бурового инструмента) или со слабым, рыхлым заполнителем, большая выветрелость известняков, вплоть до глыб, щебня и муки;
• наличие в известняках переотложенных грунтов более позднего возраста;
• особое состояние и свойства четвертичных песчано-глинистых образований (разуплотненные зоны, нарушенные слои, смещение слоев по отношению к соседним участкам и т.д.).

Выявление указанных факторов в процессе инженерно-геологических исследований и тщательный анализ их совокупности позволяют прогнозировать возможность образования карстово-суффозионных провалов на конкретно исследованном участке.

2.4 Опасные районы характеризуются следующими определяющими признаками:

• наличием на поверхности земли проявлений карстово-суффозионных процессов в виде воронок и оседаний независимо от их геометрической формы и размеров;
• сильной закарстованностью толщи карбонатных пород каменноугольной системы, проявляющейся в виде карстовых полостей размером более 1 метра, расположенных неглубоко по отношению к кровле известняков, не заполненных или заполненных слабым переотложенным материалом (особенно четвертичного возраста), а также в наличии зон сильно раздробленных и интенсивно выщелоченных пород;
• отсутствием или прерывистым распространением, а также незначительной мощностью, как правило до 2 — 3 м, водоупоров в пределах застраиваемых участков или территорий;
• наличием вертикальной фильтрации подземных вод, создающей условия для суффозионного выноса рыхлых отложений в закарстованные породы с градиентом вертикальной фильтрации более 3;
• приуроченностью к долинам доюрского и доледникового размыва, особенно с «открытыми» бортами из карбонатных пород, где возможна интенсивная горизонтальная фильтрация;
• образованием в процессе бурения провальных воронок вокруг стволов скважин в результате прорезания водоупоров и суффозионного выноса песков в карстующиеся известняки;
• наличием температурных и гидрохимических аномалий в подземных водах, свидетельствующих об интенсивном вертикальном перетоке и нарушении режима подземных вод.

В опасных районах вероятность образования карстово-суффозионных провалов и оседаний поверхности земли повышенная, но отдельные участки застройки в результате изучения могут оказаться потенциально опасными или неопасными.

2.5 Потенциально опасные районы характеризуются меньшей степенью развития вышеперечисленных признаков, а именно:

• отсутствием проявлений карста на поверхности земли;
• слабой общей закарстованностью, выражающейся наличием единичных карстовых полостей, не превышающих 1,0 м, открытых или заполненных переотложенным материалом, незначительными вторичной пористостью, зонами дробления и выщелачивания;
• наличием невыдержанных по мощности (как правило, менее 10 м) водоупоров из юрских и каменноугольных глин;
• градиентом вертикальной фильтрации, не превышающим 3.

В потенциально опасных районах отдельные участки застройки могут оказаться опасными или неопасными.

2.6. Классификация районов по степени опасности производится с учетом анализа всего комплекса определяющих признаков, характерных для опасных и потенциально опасных районов.

3. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ

3.1. При инженерно-геологических изысканиях в районах развития карстово-суффозионных процессов следует руководствоваться СНиП II-9-78 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения» и «Рекомендациями по инженерно-геологическим изысканиям и оценке территорий для промышленного и гражданского строительства в карстовых районах», разработанными ПНИИИСом Госстроя СССР в 1979 г.

3.2 При составлении технического задания на инженерно-геологические изыскания, а также при проведении работ необходимо:

• на территориях, классифицированных в соответствии с п. 1.2 как опасные и потенциально опасные, для инженерно-геологического обоснования строительства и рационального выбора конструкций фундаментов для каждой стадии проектирования (ПДП, П, Р) на каждой строительной площадке провести комплекс изысканий, включающий бурение и анализ глубоких скважин с постановкой геофизических (на стадии ПДП, а при соответствующем технико-экономическом обосновании и на стадиях П и Р) и гидрогеологических исследований с целью определения степени карстово-суффозионной опасности для будущих зданий и сооружений и необходимых противокарстовых мероприятий;
• на территориях, классифицированных по п. 1.2 как неопасные, произвести, как правило, обычные изыскания без производства глубокого бурения. При проектировании на этих территориях особо важных или уникальных зданий и сооружений бурение глубоких скважин обязательно.

3.3. В качестве обязательных работ в программах инженерно-геологических изысканий для нового строительства должны быть предусмотрены:

• маршрутные наблюдения или обследование площади с целью выявления проявлений карста на поверхности земли;
• глубокое бурение (80 — 120 м со вскрытием монолитных известняков на глубину 5 — 10 м), а при необходимости геофизические методы исследования с привлечением специализированных организаций для характеристики геологического строения и состояния пород;
• изучение каменноугольных отложений (C_{3},C_{1 - 2}) , наличие в них карстовых пустот, сильно раздробленных крупнотрещиноватых и тектонических зон;
• изучение водоносных горизонтов, соотношение напоров и режима подземных вод всех водоносных горизонтов и зон на основе опытных гидрогеологических работ.

Дополнительно к обязательным работам рекомендуется проводить:

• зондирование и пенетрационно-каротажные работы для изучения плотности грунтов и оценки характера суффозионных процессов;
• специальные лабораторные исследования (минерало-химические, физико-механические испытания прочности закарстованных пород и др.);
• лабораторное и математическое моделирование.

3.4. В районах развития карстово-суффозионных процессов необходимость полевых испытаний грунтов определяется программой изысканий.

3.5. Мосгоргеотрест и другие организации, проводящие инженерно-геологические изыскания в Москве, в своих технических заключениях по конкретным участкам указывают степень опасности возможного проявления карстово-суффозионных процессов в соответствии с принятой в настоящей «Инструкции» классификацией (см. п. 1.2).

3.6. При определении объемов и стоимости разработки проектов в районах развития карстово-суффозионных процессов необходимо учитывать вышеперечисленные обязательные и дополнительные работы по инженерно-геологическим изысканиям.

4. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ МЕРЫ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

4.1 В качестве инженерно-геологических мер защиты зданий и сооружений могут применяться:

• заполнение (тампонирование) трещин и полостей в закарстованном массиве цементными растворами, бетоном или бесцементными нерастворимыми материалами;
• закрепление всей или части (не менее 5 м) толщи несвязанных грунтов, перекрывающей закарстованные известняки, путем цементации, силикатизации или смолизации;
• регулирование гидрогеологической обстановки с целью стабилизации или замедления карстово-суффозионных процессов.

4.2 Мероприятия по регулированию гидрогеологической обстановки следует назначать исходя из следующих положений:

• повышение уровней подземных вод, усиление их колебаний и увеличение интенсивности движения вод в надкарстовых водоносных горизонтах (прежде всего в четвертичном водоносном горизонте) не допускается;
• снижение уровней подземных вод, их колебания и повышение интенсивности движения вод в каменноугольных водоносных горизонтах могут привести к активизации карстово-суффозионных явлений.

5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ БЛАГОУСТРОЙСТВА И ИНЖЕНЕРНЫХ КОММУНИКАЦИЙ В ОПАСНЫХ И ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНЫХ РАЙОНАХ

5.1. При проектировании объектов главы 5 следует руководствоваться требованиями гл. 6 «Общие указания».

5.2. Вертикальная планировка территории должна обеспечивать быстрый отвод атмосферных вод от зданий и сооружений, с газонов и площадок на дороги с последующим перехватом их дождеприемными решетками закрытой системы водостоков.

5.3 Ширина отмосток зданий и сооружений должна быть не менее 2,5 м.

5.4. Дороги должны устраиваться с дренажами мелкого заложения, подключаемыми к системе ливневой канализации.

5.5. При проектировании городских подземных коммуникаций (теплосети диаметром более 500 мм, канализации и водостоков диаметром более 600 мм, водостоков с постоянным расходом воды диаметром более 1,0 м и коллекторов для подземных коммуникаций) предусматривать мероприятия по повышению прочности, устойчивости и надежности трубопроводов и строительных конструкций. К числу таких мероприятий относятся: устройство усиленных оснований, увеличение толщины стенок стальных труб, дополнительные компенсирующие устройства, сокращение расстояния между отключающей арматурой и скользящими опорами под теплопроводами, применение строительных конструкций повышенной несущей способности и т.д.

5.6. Необходимость применения специальных мер по защите проектируемых внутриквартальных инженерных коммуникаций, зданий центральных тепловых пунктов (ЦТП) и трансформаторных подстанций (ТП) определяется проектной организацией в зависимости от конкретных условий.

5.7. Внутриквартальные сети холодного водоснабжения должны быть закольцованы; вводы водопровода в ЦТП и в здания присоединяются, как правило, к различным участкам наружной водопроводной сети. Запорная арматура устанавливается из расчета возможности подачи воды к потребителю при аварии на одном из участков.

5.8. ЦТП и ТП, как правило, должны располагаться в центре нагрузок. Внутриквартальные сети теплоснабжения, горячего водоснабжения и электроснабжения надлежит проектировать от ЦТП и ТП к зданиям и сооружениям тупиковыми.

5.9. Запорная арматура для отключения потребителей от наружных сетей должна располагаться вне зданий.

5.10. Внутренние водостоки должны подключаться к ливневой канализации, устройство наружных водостоков в зданиях, а также выпуск воды из внутренних водостоков зданий на отмостки не допускается.

5.11. Прокладка транзитных инженерных коммуникаций в подвалах или технических подпольях не допускается.

5.12. Стыковые соединения стальных и железобетонных труб должны выполняться усиленными.

5.13. Строительство и приемка в эксплуатацию наружных сетей водоснабжения, канализации, водостоков и теплоснабжения должны производиться в строгом соответствии с правилами производства и приемки работ, утвержденными Госстроем СССР.

6. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ МЕРЫ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

6.1. На стадии «Проект детальной планировки» необходимо производить инженерно-геологическую оценку территории по интенсивности проявления карстово-суффозионных процессов (см. п. 1.2).

6.2. Если на стадии ПДП, по данным инженерно-геологической оценки территории, участок строительства признан потенциально опасным или опасным, дальнейшее проектирование на данном участке должно вестись в две стадии «проект» и «рабочая документация», причем инженерно-геологические изыскания должны выполняться для каждой стадии проектирования (см. п. 3.2).

6.3. Проектирование зданий и сооружений для строительства на ранее образовавшихся карстовых воронках и территориях, имеющих оседания поверхности, не рекомендуется.

6.4. Если по результатам конкретных инженерно-геологических изысканий участок строительства, расположенный в районе возможного проявления карстово-суффозионных процессов, признан как неопасный, проектирование зданий и сооружений на данном участке должно производиться по нормам строительного проектирования без учета требований настоящей «Инструкции».

6.5. При проектировании в районах с проявлением карстово-суффозионных процессов необходимо предусматривать в проектах оснащение зданий и сооружений автоматической системой сигнализации о возможных деформациях в связи с проявлениями карстово-суффозионных процессов. Автоматическая система сигнализации должна быть согласована с организацией, которая будет обеспечивать ее эксплуатацию.

6.6. Для обеспечения возможности заполнения карстовых воронок, образовавшихся под фундаментами здания или сооружения, и предотвращения их развития необходимо предусматривать в проектах типовых и индивидуальных зданий и сооружений устройство в полах подвалов и в фундаментах сквозных отверстий размерами не менее 150 x 150 мм с шагом 6 x 6 м для нагнетания цементного раствора, бетона или бесцементного нерастворимого материала.

6.7. Каждое здание или сооружение, возводимое на территории с проявлением карстово-суффозионных процессов, должно иметь технический паспорт, в котором должны быть отражены:

• конструктивная схема несущих конструкций здания;
• инженерно-геологические условия площадки, включая классификацию по интенсивности проявления карстово-суффозионных процессов;
• характеристика примененных инженерно-геологических и инженерно-технических мер защиты и способов контроля за техническим состоянием несущих строительных конструкций.

Технический паспорт входит в состав проекта и должен храниться в организации, эксплуатирующей здание или сооружение.

ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНЫЕ РАЙОНЫ

6.8. При проектировании зданий или сооружений необходимо предусматривать противокарстовые инженерно-технические меры, обеспечивающие их устойчивость при внезапном проявлении карстово-суффозионных процессов (см. п. 1.2) в течение времени, необходимого для эвакуации людей.

6.9. Для выполнения п. 6.8 конструкции здания или сооружения должны быть проверены расчетом, учитывающим совместную работу их надземных и подземных частей, включая фундаменты и сваи, на образование в любом месте под зданием или сооружением одной карстовой воронки диаметром 6 м, при этом конструктивные элементы и их стыки должны иметь достаточную прочность на восприятие воздействий, возникающих при образовании воронки. Грунт на краях воронки условно считается ненарушенным. Расчет фундаментов на прочность при образовании карстовой воронки относится к расчетам на особые воздействия в соответствии со СНиП II-6-74 «Нагрузки и воздействия». Нормативные нагрузки в этом случае вводятся в расчет с понижающими коэффициентами сочетаний:

для постоянных нагрузок — 0,9;

для временных длительных — 0,8;

для кратковременных на перекрытия и снеговых — 0,5.

Нагрузки от ветра, динамические воздействия от оборудования, горизонтальные инерционные силы и климатические воздействия не учитываются.

6.10. В качестве фундаментов на естественном основании следует применять, как правило, монолитные железобетонные фундаменты в виде сплошных плит или перекрестных лент.

6.11. При свайных основаниях следует применять монолитные железобетонные ростверки в виде перекрестных лент или сплошных плит.

При проектировании свайных фундаментов жилых зданий для обеспечения свободного выскальзывания из ростверка свай, попавших в карстовую воронку, необходимо предусматривать заделку голов свай в ростверк не более чем на 0,1 м, обертывание их толью или рубероидом и срезку выпусков арматуры свай, попадающей в ростверк.

6.12. Ленточные фундаменты на естественном основании и свайные должны иметь во внешних углах и торцах зданий и сооружений перекрестные консоли, выступающие за пределы фундаментов. Длина выступающих консолей должна быть 1,5 — 6 м в зависимости от конструкции здания и фундаментов.

Необходимая величина вылета консолей сплошных фундаментных плит и сплошных свайных фундаментов должна определяться расчетом.

6.13. Для типовых жилых домов и зданий культурно-бытового назначения рекомендуется, как правило, предусматривать при их привязке специальные конструктивные мероприятия в подземной части, в т.ч. фундаменты и ростверки должны выполняться преимущественно монолитными, железобетонными в виде плоских или ребристых сплошных плит или перекрестных лент. При сборных фундаментах необходимо предусматривать монолитные железобетонные пояса под стенами подвала и техподполья. Монолитные пояса должны иметь консоли согласно п. 6.12.

6.14. При привязке действующих типовых проектов жилых домов и зданий культурно-бытового назначения необходимо руководствоваться табл. 1.

6.15. В кирпичных зданиях с продольными и поперечными стенами необходимо предусматривать арматурные пояса в уровне перекрытий из арматуры Ø10А — III по 4 — 6 стержней в поясе.

При выборе конструкций фундаментов для кирпичных зданий следует руководствоваться пунктом 6.13.

6.16. При проектировании каркасно-панельных зданий со связевым каркасом должны быть предусмотрены инженерно-технические меры защиты, повышающие пространственную жесткость здания, или конструкции фундаментов, рассчитанные на образование карстовой воронки (п. 6.9), например, ребристые или коробчатые железобетонные плиты. Использование подземных помещений в этих случаях обязательно.

ОПАСНЫЕ РАЙОНЫ

6.17. Размещение нового строительства в опасных районах допускается в порядке исключения при наличии соответствующих обоснований.

6.18. При проектировании зданий и сооружений в опасных районах необходимо предусматривать, как правило, первоочередное выполнение инженерно-геологических мер защиты, после чего должна быть произведена повторная классификация участка строительства по интенсивности проявления карстово-суффозионных процессов и дальнейшее проектирование в соответствии с вновь установленной классификацией.

6.19. При соответствующем технико-экономическом обосновании взамен инженерно-геологических мер защиты проектом могут быть предусмотрены инженерно-технические меры защиты в виде глубоких фундаментов, опирающихся непосредственно или через глубокие сваи на известняки.

При выполнении глубоких фундаментов необходимо предусматривать эксплуатируемые подземные помещения.