ОДМ 218.4.022-2015. Отраслевой дорожный методический документ. Рекомендации по проведению геотехнического мониторинга строящихся и эксплуатируемых автодорожных тоннелей

(издан на основании Распоряжения Росавтодора от 08.10.2015 № 1870-р)

ОДМ 218.4.022-2015

ОКС 93.080.99

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН обществом с ограниченной ответственностью «НТЦ ГеоПроект» (ООО «НТЦ ГеоПроект»).

Коллектив авторов: д-р техн. наук, проф. С.И. Маций (руководитель работ), д-р техн. наук К.П. Безродный, канд. техн. наук Ю.С. Исаев, канд. техн. наук М.О. Лебедев, канд. техн. наук Н.Н. Любарский, инж. В.А. Лесной.

2 ВНЕСЕН Управлением научно-технических исследований и информационного обеспечения, Управлением проектирования и строительства автомобильных дорог Федерального дорожного агентства.

3 ИЗДАН на основании распоряжения Федерального дорожного агентства от 08.10.2015 № 1870-р.

4 ИМЕЕТ РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ.

1 Область применения

1.1 Настоящий отраслевой дорожный методический документ (далее — методический документ) подготовлен в целях обеспечения нормативной базы для проведения геотехнического мониторинга в строящихся и эксплуатируемых автодорожных тоннелях.

1.2 Методический документ рекомендован к применению изыскательскими, проектными, строительными и эксплуатирующими организациями, а также государственными исполнительными органами управления дорожным хозяйством.

2 Нормативные ссылки

В настоящем методическом документе использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 24846-2012 Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений

ГОСТ 31937-2011 Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния

ГОСТ Р 22.1.12-2005 Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Структурированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений. Общие требования

ГОСТ Р 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения и требования

СП 21.13330.2012 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах (актуализированная редакция СНиП 2.01.09-91)

СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений (актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83)

СП 34.13330.2012 Автомобильные дороги (актуализированная редакция СНиП 2.05.02-85)

СП 47.13330.2016 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения (актуализированная редакция СНиП 11-02-96)

СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения (актуализированная редакция СНиП 52-01-2003). С изменением № 1

СП 122.13330.2012 Тоннели железнодорожные и автодорожные (актуализированная редакция СНиП 32-04-97)

СП 11-104-97 Инженерно-геодезические изыскания для строительства

СП 11-105-97 Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть I. Общие правила производства работ

СП 11-105-97 Инженерно-геологические изыскания для строительства Часть II. Правила производства работ в районах развития опасных геологических и инженерно-геологических процессов

СП 11-105-97 Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть VI. Правила производства геофизических исследований

3 Термины и определения

В настоящем методическом документе применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 анкерный датчик нагрузки: Вид геотехнического оборудования, применяемый для определения напряжений в грунтовом анкере за счет натяжения его стержня.

3.2 виброметрические наблюдения: Наблюдения, выполняемые для оценки влияния колебательных воздействий техногенного или природного происхождения на объекты геотехнического мониторинга.

3.3 гидросистема контроля осадки: Вид геотехнического оборудования, применяемый для определения величин осадок отдельных конструкций зданий и сооружений за счет изменения высотных отметок между замкнутой системой датчиков осадки и контрольной емкостью.

3.4 геотехнический мониторинг: Комплекс работ, основанный на натурных наблюдениях за поведением конструкций вновь возводимого или реконструируемого сооружения, его основания, вмещающего массива, геологической среды в мульде сдвижения, конструкций зданий и сооружений окружающей застройки, обеспечивающий безопасность строительства, реконструкции и начального этапа эксплуатации.

3.5 датчик давления грунта: Вид геотехнического оборудования, применяемый для контроля различных по своей природе давлений на контакте грунтового массива и строительных конструкций зданий и сооружений, определяемых за счет сдавливания (сжатия) измерительной пластины датчика.

3.6 датчик деформации: Вид геотехнического оборудования, располагаемый на поверхности или закладываемый в тело конструкций объектов геотехнического мониторинга, применяемый для контроля их напряженно-деформированного состояния (НДС) за счет сжатия или растяжения измерительной струны датчика.

3.7 деформационная марка: Геодезический или маркшейдерский знак, жестко укрепленный на конструкции здания или сооружения, меняющий свое планово-высотное положение вследствие осадки, просадки, подъема, сдвига, крена и т.д.

3.8 деформационный репер: Геодезический знак, опирающийся на плотные грунты или грунты, расположенные ниже глубины сезонного промерзания, для определения планово-высотного положения дневной поверхности.

3.9 индикатор подземных вод: Вид геотехнического оборудования, применяемый для определения уровня подземных вод в грунтовом массиве.

3.10 ленточный экстензометр: Вид геотехнического оборудования, применяемый для измерения деформаций и смещений за счет фактического удлинения или сжатия натянутой измерительной струны.

3.11 тензометрические наблюдения: Измерения, выполняемые специальными датчиками (давления грунта, деформации и т.д.) для оценки НДС конструкций объектов геотехнического мониторинга.

3.12 наклономер: Вид геотехнического оборудования, применяемый для измерения наклона или крена отдельных конструкций или в целом всего здания (сооружения).

3.13 опорный репер: Неподвижный геодезический знак, относительно которого определяются осадки, просадки, сдвиги, крены и т.д.

3.14 сейсмический датчик: Вид геотехнического оборудования, применяемый для измерения колебаний в объектах геотехнического мониторинга, вызванных природным или техногенным характером возникновения.

3.15 скважинный инклинометр: Вид геотехнического оборудования, применяемый для измерения глубинных горизонтальных смещений отдельных участков грунтовых толщ массива, определяемых за счет фактических деформаций обсадной трубы инклинометра.

3.16 скважинный пьезометр: Вид геотехнического оборудования, применяемый для определения порового (гидростатического) давления в целях оценки его влияния на объекты геотехнического мониторинга.

3.17 скважинный экстензометр: Вид геотехнического оборудования, применяемый для измерения глубинных смещений отдельных участков грунтовых толщ, определяемых за счет фактической деформации измерительных стержней экстензометра.

3.18 скважинный экструзометр: Вид геотехнического оборудования, применяемый для измерения деформаций в призабойном массиве, определяемых за счет фактического смещения измерительных магнитных колец по колонне обсадной трубы.

4 Общие положения

4.1 Целью геотехнического мониторинга автодорожных тоннелей является обеспечение надежности строительства и эксплуатации как самого тоннеля, так и зданий и сооружений окружающей застройки.

4.2 Геотехнический мониторинг автодорожных тоннелей согласно СП 22.13330.2016 и СП 122.13330.2012 следует выполнять в период строительства и на начальном этапе их эксплуатации. Наблюдения требуется проводить для автодорожных тоннелей:

• I уровня ответственности;
• II уровня ответственности при III категории сложности инженерно-геологических условий;
• II уровня ответственности на дорогах I категории.

Примечание — Уровень ответственности зданий и сооружений определяется в соответствии с ГОСТ Р 27751-2014, категория автомобильной дороги - СП 34.13330.2012, категория сложности инженерно-геологических условий - СП 11-105-97 (часть I).

4.3 Объектами геотехнического мониторинга являются конструкции автодорожного тоннеля, грунтовый массив, геологическая среда в мульде сдвижения, оползневые склоны, на которые может повлиять строительство, а также здания и сооружения окружающей застройки.

4.4 Геотехнический мониторинг включает:

• разработку программы (проекта) работ (раздел 5);
• установку геотехнического оборудования и выполнение наблюдений за объектами геотехнического мониторинга (разделы 7, 8, 9);
• обработку и анализ полученных результатов наблюдений, а также разработку рекомендаций по выполнению превентивных мероприятий или усилению конструкций (раздел 10).

4.5 Рекомендации по геотехническому мониторингу автодорожных тоннелей должны соответствовать требованиям основных регламентирующих документов Российской Федерации в области геотехнического мониторинга и тоннелестроения (СП 22.13330.2016, СП 122.13330.2012), а также обеспечивать взаимоувязку и преемственность существующих методик наблюдений на этапах инженерных изысканий (СП 47.13330.2016, СП 11-105-97 (часть I) и эксплуатации (ГОСТ 31937-2011).

4.6 Описание видов наблюдений и состав работ приведены в разделе 6 настоящего методического документа.

4.7 Геотехнический мониторинг автодорожных тоннелей рекомендуется осуществлять в период строительства и не менее одного года с момента ввода их в эксплуатацию. Геотехнический мониторинг прилегающей геологической среды, зданий и сооружений окружающей застройки надлежит проводить до строительства и окончания начального этапа эксплуатации автодорожного тоннеля. При отсутствии стабилизации контролируемых параметров в течение указанного периода геотехнический мониторинг требуется продлевать.

Примечание - Отсутствием стабилизации изменений контролируемых параметров считается превышение их величин по сравнению с предыдущими циклами более чем на величину точности измерений.

4.8 При геотехническом мониторинге автодорожных тоннелей необходимо ведение документации по организационно-техническим мероприятиям, которая включает материалы для планирования работ по наблюдениям, а также контролю количества и состояния измерительного оборудования:

• календарные графики выполнения строительно-монтажных работ (СМР) необходимы для контроля всех их циклов и своевременного выполнения монтажных и иных видов работ для производства геотехнического мониторинга в автодорожном тоннеле;
• наряд, представляющий собой задание на производство работ геотехнического мониторинга, выполненное по специальной форме, содержащее сведения о наименовании объекта, виде наблюдений, типе измерительного оборудования, месте наблюдения и т.д.;
• реестры учета измерительного геотехнического оборудования, которые ведутся для внутреннего контроля их количества и технического состояния.

4.9 В случае если в автодорожном тоннеле предусматривается система мониторинга инженерных конструкций (СМИК), то геотехническое оборудование следует интегрировать в данную систему. Условиями интеграции геотехнического оборудования в СМИК являются требования к безопасности, эргономике, долговечности, совместимости и т.д. (согласно ГОСТ Р 22.1.12-2005). При этом продолжительность функционирования геотехнического оборудования должна составлять не менее 10000 ч.

4.10 Наблюдения (подраздел 6.3) должны обеспечивать заинтересованных лиц сведениями, необходимыми и достаточными для определения технического состояния объектов геотехнического мониторинга и фактической геодинамической ситуации в зоне влияния строительного производства.

4.11 При выполнении работ геотехнического мониторинга необходимо соблюдать правила безопасности при строительстве подземных сооружений [1].

4.12 Организация, выполняющая геотехнический мониторинг, должна иметь разрешительную документацию на выполнение данного вида работ, квалифицированных специалистов и обладать современной технической базой.

5 Рекомендации по разработке программы и проекта геотехнического мониторинга

5.1 Геотехнический мониторинг автодорожного тоннеля и прилегающих к нему объектов (геологической среды, зданий и сооружений) выполняется согласно положениям программы и проекта, которые являются основными документами для реализации всех работ геотехнического мониторинга. Основное отличие проекта геотехнического мониторинга от программы — предоставление более детализированных сведений, связанных с организационно-техническими решениями расположения и прокладки систем геотехнического оборудования.

Программа и проект геотехнического мониторинга разрабатываются согласно требованиям СП 22.13330.2016, методическим рекомендациям [2] в процессе проектирования и включаются в состав проектной документации на строительство автодорожного тоннеля в раздел по обоснованию его безопасности от внешних природных воздействий.

5.2 Решение о разработке программы или проекта геотехнического мониторинга определяется в зависимости от уровня ответственности автодорожного тоннеля и сложности инженерно-геологических условий. Программа составляется для автодорожных тоннелей II уровня ответственности, проект — для тоннелей I и II уровней ответственности, сооружаемых в сложных инженерно-геологических условиях (III категория сложности). Проект геотехнического мониторинга может разрабатываться для тоннелей II уровня ответственности в рамках специального технического задания заказчика.

5.3 Программа геотехнического мониторинга должна содержать:

• перечень особенностей возводимого автодорожного тоннеля (уровнях ответственности, конструктивно-планировочных решениях, технологии возведения);
• сведения о зданиях и сооружениях окружающей застройки (уровнях ответственности, прогнозируемых и предельных значениях деформаций от влияния нового строительства, предполагаемых защитных мероприятиях и т.д.);
• инженерно-геологические и гидрогеологические условия, включая характеристики грунтов геологической среды, расположенной в зоне влияния автодорожного тоннеля, прогнозируемые уровни грунтовых вод и величины смещений мульды сдвижения и т.д.;
• проектные (расчетные) параметры, характеризующие взаимодействие несущих конструкций автодорожного тоннеля с геологической средой (горного давления, напряжений несущих конструкций и т.д.);
• методы, состав и объем наблюдений геотехнического мониторинга автодорожных тоннелей и прилегающих объектов;
• контролируемые параметры при геотехническом мониторинге автодорожных тоннелей и прилегающих объектов;
• критериальные показатели автодорожного тоннеля и прилегающих объектов, в том числе опасных для тоннеля процессов (оползней, обвалов, селей и т.д.).

Примечание - Критериальные показатели — это пороговые и предельные значения несущей способности объектов геотехнического мониторинга;

• продолжительность и периодичность наблюдений геотехнического мониторинга в зависимости от этапов возведения автодорожных тоннелей;
• топографические карты (планы) с нанесенной трассой строительства автодорожного тоннеля, мульдой сдвижения, расположением зданий и сооружений окружающей застройки, подконтрольными сечениями (створами) и участками со сложными инженерно-геологическими условиями (оползни, сели, обвалы, карст и т.д.);
• требования к точности измерений;
• перечень применяемого оборудования, его технические и конструктивные параметры (диапазон измерений, долговечность и т.д.);
• сведения по защите измерительного оборудования;
• принципы выполнения камеральных работ и способы хранения результатов мониторинга;
• перечень и порядок предоставления технической отчетной документации заказчику и заинтересованным лицам;
• сведения по технике безопасности;
• перечень нормативно-методической документации, которой необходимо руководствоваться при монтаже и эксплуатации оборудования геотехнического мониторинга.

5.4 При разработке программы геотехнического мониторинга следует руководствоваться следующими принципами:

• фиксацию контролируемых параметров необходимо выполнять для наиболее опасных и характерных участков конструкций строящихся автодорожных тоннелей и прилегающих к нему объектов;
• выбранные методы и точность измерений должны обеспечивать достоверность получаемых результатов и быть согласованы с точностью заданных проектных значений и результатами геотехнического прогноза;
• все проводимые наблюдения и измерения следует увязывать между собой во времени и привязывать к этапам выполнения строительных работ;
• периодичность наблюдений должна определяться интенсивностью (скоростью) и длительностью протекания процессов деформирования строящихся автодорожных тоннелей и прилегающих объектов.

В программу геотехнического мониторинга требуется включать рекомендации по выполнению непрерывных наблюдений за объектами геотехнического мониторинга с помощью автоматизированных систем регистрации, сбора, хранения и передачи данных (требования к геотехническому оборудованию, принципы подключения и т.д.).

5.5 Критериальные показатели определяются проектной организацией на основе технических характеристик тоннеля (уровня сейсмических воздействий, величины осадок, смещений, деформаций, напряжений и т.д.) и влияющих на него опасных геодинамических процессов (оползней, селей, обвалов, землетрясений и т.д.). Перечень опасных процессов необходимо отображать в программе или проекте геотехнического мониторинга.

5.6 На основе положений программы (см. подраздел 5.3) разрабатывается проект геотехнического мониторинга строящегося автодорожного тоннеля и прилегающих к нему объектов, который должен содержать:

• планы (схемы, карты) расположения наблюдаемых участков автодорожного тоннеля или прилегающих к нему объектов с уточняющими схемами и узлами;
• схемы (карты) организации работ геотехнического мониторинга с необходимыми пояснениями (места установки измерительного оборудования, автоматизированных систем регистрации, сбора, хранения и передачи данных, конструктивные решения подключения геотехнического оборудования к автоматизированной системе регистрации, сбора, хранения и передачи данных, к СМИК и т.д.);
• описание методов или программных средств обработки данных;
• описание системы хранения данных;
• форматы сбора и хранения данных;
• регламент и форматы представления данных;
• сценарии развития возможной аварийной ситуации;
• регламент объявления прогностической ситуации.

5.7 Составлению программы и проекта геотехнического мониторинга должны предшествовать оценка и геотехнический прогноз состояния объектов геотехнического мониторинга.

5.8 Оценка состояния объектов геотехнического мониторинга выполняется до начала строительства и представляет анализ исходных данных, полученных в результате проведения инженерных изысканий (геологических, геофизических, геодезических, гидрогеологических и др.), технического обследования и мониторинга технического состояния зданий и сооружений окружающей застройки, а также проектной (рабочей) документации по самому автодорожному тоннелю. При этом особое внимание рекомендуется уделять состоянию существующих зданий, сооружений и особенностям прилегающей геологической среды (тектоническим нарушениям, слоистости, обводненности, карстообразованию и т.д.).

5.9 Геотехнический прогноз заключается в определении ожидаемых параметров развития геомеханических процессов, основными параметрами которых являются:

• размеры и местоположения мульды сдвижения (подраздел 8.1);
• значения максимальных сдвижений и деформаций;
• характер распределения деформаций в мульде сдвижения;
• общая продолжительность процесса сдвижения и периода опасных деформаций.

Геотехнический прогноз изменения состояния объектов геотехнического мониторинга под влиянием горных работ проводится как для типовых условий строительства и эксплуатации объекта, так и для аварийных ситуаций (разрушений элементов сооружений, развития карстовых образований, активизации оползней и т.д.).

5.10 После утверждения заказчиком программы или проекта геотехнического мониторинга работы выполняются в соответствии с календарным графиком согласно срокам, установленным техническим заданием заказчика.

6 Виды наблюдений и состав геотехнического мониторинга

6.1 При геотехническом мониторинге требуется применять виды и методы наблюдений, обеспечивающие количественные и качественные результаты измерений контролируемых параметров и классификации геодинамических процессов по критериальным показателям.

6.2 Состав контролируемых параметров геотехнического мониторинга определяется в зависимости от уровня ответственности, конструктивных особенностей и способов возведения автодорожного тоннеля, а также сложности инженерно-геологических условий участка строительства. Для измерения контролируемых параметров должны быть определены соответствующие виды наблюдений и точность измерений.

6.3 Геотехнический мониторинг автодорожных тоннелей и прилегающих к нему объектов включает следующие виды наблюдений:

6.4 Геотехническое оборудование должно соответствовать требуемой точности измерения контролируемых параметров и иметь метрологическое обеспечение. Применяемое при геотехническом мониторинге оборудование должно быть сертифицировано, периодически рекомендуется проводить его метрологический контроль и тестирование программ.

Примечание - Объем наблюдений в период строительства может варьироваться как в большую, так и меньшую сторону по сравнению с объемом работ, заложенным в программе (проекте) геотехнического мониторинга за счет фактического изменения состояния инженерно-геологических условий и строительных конструкций строящихся и эксплуатируемых сооружений.

6.5 Снятие показаний с геотехнического оборудования на этапе строительства тоннеля, как правило, осуществляется вручную. По завершении строительных работ для автодорожных тоннелей I уровня ответственности оборудование геотехнического мониторинга требуется интегрировать в систему СМИК (см. подраздел 4.9). Снятие показаний с геотехнического оборудования, в котором отсутствуют функциональные возможности подключения к СМИК, может производиться с помощью автоматизированной системы регистрации, сбора, хранения и передачи данных (подраздел 6.7).

6.6 Состав и периодичность наблюдений определяются в зависимости от уровня ответственности зданий и сооружений, их технического состояния, а также сложности инженерно-геологических условий.

Периодичность наблюдений контролируемых параметров увязывается с графиком проведения строительно-монтажных работ автодорожного тоннеля и корректируется по факту в зависимости от получаемых результатов измерения контролируемых параметров или выявления прочих опасных отклонений. В случае если на объекте наблюдения произошел пожар, обрушение конструкций сооружения или установлено воздействие на него опасных природных процессов (оползней, селей, обвалов, карста, землетрясений (5 баллов и более), сильных дождей и т.д.), взрывных работ, то наблюдения рекомендуется выполнять внепланово.

6.7 Геодезическо-маркшейдерские, гидрогеологические, тензометрические и виброметрические наблюдения при соответствующем обосновании могут выполняться в непрерывном режиме. Эти наблюдения рекомендуется производить для сложных, ответственных и труднодоступных участков, а также зон, на которых существует угроза возникновения аварийной ситуации. Непрерывный режим наблюдений осуществляется автоматизированными системами регистрации, сбора, хранения и передачи данных. Автоматизированная система включает кабельные линии связи, коммутаторы, измерители выходных сигналов датчиков, вычислительную технику с программным обеспечением и т.д.

Автоматизированная система обеспечивает автоматизацию операций, таких как:

• регистрация и сбор данных измерений;
• первичная обработка данных измерений;
• сопоставление контролируемых показателей состояния с их критериальными показателями;
• представление результатов наблюдений в заданной форме (графической, табличной или текстовой);
• хранение полученной информации;
• оповещение заинтересованных лиц.

6.8 Задачей визуальных наблюдений является фиксация по внешним признакам дефектов и деформаций для выделения наиболее слабых и поврежденных зон (участков), на которых для установления их фактического состояния необходимо проведение дополнительных инструментальных наблюдений (единоразовых работ). Визуальные наблюдения выполняются за всеми объектами геотехнического мониторинга.

6.9 При визуальном наблюдении стенки забоя фиксируется геологическая структура горной породы; строительных конструкций — дефекты и деформации; дневной поверхности — деформации, связанные с проходкой автодорожного тоннеля и развитием оползневых процессов (трещин растяжения, бровок срыва, просадок и т.д.).

6.10 Состав работ визуальных наблюдений включает:

• обнаружение и фотофиксацию;
• измерение простейшими способами;
• описание и занесение в реестр (ведомости, полевые журналы и т.д.);
• установление необходимости дополнительных инструментальных наблюдений (геодезическо-маркшейдерских, гидрогеологических, тензометрических и виброметрических).

6.11 При визуальном наблюдении объектов геотехнического мониторинга применяются простейшие инструменты (линейки, мерные рулетки, маяки, щелемеры и т.д.), которые выбираются в зависимости от наблюдаемого контролируемого параметра.

6.12 Геодезическо-маркшейдерские наблюдения выполняются, как правило, за всеми объектами геотехнического мониторинга для решения следующих задач:

• установления области влияния проходки на состояние прилегающих объектов, в том числе автодорожных тоннелей;
• определения планово-высотного положения сооружений;
• установления величины развития деформаций.

6.13 При геодезическо-маркшейдерских наблюдениях фиксируют смещения, осадки, крены и другие нарушения как на дневной поверхности, так и на глубине.

6.14 Геодезическо-маркшейдерские наблюдения выполняются либо геодезическими знаками (исходными, опорными, деформационными реперами, деформационными марками), либо обратными отвесами, скважинными инклинометрами, экстензометрами и экструзометрами.

Как правило, для выполнения геодезическо-маркшейдерских измерений на дневной поверхности или на стенке горной выработки (конструкциях автодорожного тоннеля) следует проводить работы по установке исходных и опорных реперов, их планово-высотной привязке, заложению деформационных знаков и измерению их положения с применением нивелиров, тахеометров, теодолитов и других приборов для определения глубинных смещений грунтовых толщ: бурение специальных горизонтальных и вертикальных скважин; устройство обсадных труб в скважины, проведение измерений.

6.15 Деформационные знаки представляют собой:

• деформационные реперы, изготовленные из металлических стержней диаметром не менее 20 мм, металлических трубок диаметром не менее 30 мм или из обрезков рельсов глубиной заложения не менее 0,5 м от границы промерзания грунта;
• деформационные марки, устанавливаемые на конструкции и ответственные узлы строящихся автодорожных тоннелей, а также зданий и сооружений окружающей застройки.

6.16 Для измерения вертикальных смещений, как правило, применяют скважинные экстензометры, для горизонтальных — обратные отвесы, скважинные инклинометры и экструзометры. Обратные отвесы и скважинные инклинометры целесообразно использовать при наблюдениях за подвижками грунтовых толщ на оползневых склонах, а скважинные экстензометры и экструзометры — в горных выработках (автодорожных тоннелях).

6.17 Методика производства геодезическо-маркшейдерских наблюдений определяется в зависимости от инженерно-геологических условий и необходимой точности измерений.

Наблюдения за вертикальными смещениями деформационных знаков (реперов, марок) выполняют методами геометрического и тригонометрического нивелирования, за горизонтальными смещениями — створным методом, полигонометрией, измерением горизонтального угла и длины линии от точки планового геодезического обоснования до геодезического знака и т.д.

6.18 Для выполнения геодезическо-маркшейдерских измерений на дневной поверхности разбивают подконтрольные створы из опорных и деформационных реперов (марок), инклинометрических и экстензометрических скважин, в горной выработке (автодорожном тоннеле) — подконтрольные сечения из деформационных марок, экстензометрических и экструзометрических скважин.

6.19 Глубина заложения геодезических реперов определяется в зависимости от назначения данного геодезического репера, климатических и геологических условий и согласно требованиям ГОСТ 24846-2012.

6.20 Точность измерений вертикальных и горизонтальных поверхностных и глубинных смещений следует определять в зависимости от ожидаемого значения перемещения, установленного проектом, а также в соответствии с ГОСТ 31937-2011, ГОСТ 24846-2012 и иными регламентирующими документами.

6.21 Гидрогеологические наблюдения производятся для определения сезонных уровней грунтовых вод, вычисления порового (гидростатического) давления и оценки его воздействия на конструкции автодорожного тоннеля. Значения порового (гидростатического) давления сравниваются с расчетными критериальными показателями, полученными при проектировании тоннеля.

6.22 Состав работ гидрогеологических наблюдений включает:

• бурение скважин под устройство скважинных пьезометров и индикаторов подземных вод и т.д.;
• устройство обсадной трубы в стволе скважины, донной заглушки, верхнего оголовка и т.д.;
• установку измерительного оборудования для проведения наблюдений;
• снятие показаний с помощью считывающего устройства;

6.23 Гидрогеологические наблюдения производятся, как правило, с помощью скважинных пьезометров и индикаторов подземных вод. Для определения контролируемых параметров (разделы 7 - 9) необходимо пробуривать специальные скважины на все водоносные горизонты. Места расположения данных скважин определяются по результатам инженерных изысканий, обследований и т.д. Гидрогеологические наблюдения целесообразно производить в обводненных и трещиноватых зонах, а также на участках развития оползневых процессов.

6.24 Целью геофизических наблюдений является определение и прогнозирование состояния строительных конструкций и геологической среды как впереди забоя тоннеля, так и в мульде сдвижения. По результатам геофизических наблюдений геологической среды определяются деформационные и прочностные свойства пород, а также характерные особенности геологической среды (зоны рассланцевания, обводнения, участки тектонической нарушенности и т.д.), оценивается их изменение при выполнении строительных работ. При наблюдениях за строительными конструкциями устанавливаются их сплошность и целостность.

6.25 Геофизические наблюдения выполняются:

• для строительных конструкций автодорожного тоннеля;
• геологической среды впереди забоя;
• мульды сдвижения;
• оползнеопасных и оползневых склонов;
• зданий и сооружений окружающей застройки.

6.26 Геофизические наблюдения состоят из следующих полевых работ:

• бурения скважин (для скважинных методов (таблица 1));
• монтажа измерительного оборудования;
• проведения полевых работ и снятия результатов измерений;
• занесения результатов измерений в полевые журналы, акты снятия показаний и т.д. и их освидетельствования.

Таблица 1

Основные методы геофизических наблюдений, применяемых при геотехническом мониторинге

Модификации методов	Технология наблюдения	Глубинность	Решаемые задачи
1	2	3	4
Электромагнитные методы
Метод естественных импульсов электромагнитного поля Земли (ЕИЭМПЗ)	Наземная		Установление напряженного состояния массива, локализация мест возможных нарушений сплошности, степени трещинообразования
Электропрофилирование (ЭП) различными установками	Наземная	Зависит от соотношения удельного электрического сопротивления пород, мощности геоэлектрических слоев и размера измерительной установки	Картирование границ пород различного состава, влажности, пористости, обнаружение и картирование субвертикальных геологических тел (зон повышенной трещиноватости и т.д.)
Вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ) различными установками			Расчленение разреза по вертикали, определение состава, строения и ряда водно-физических свойств пород, наблюдения за динамикой процессов
Электрокаротаж сопротивлений (КС), токовый каротаж	Скважинная	От 0,01 м в зависимости от размеров зонда	Расчленение разреза, обнаружение зон повышенной трещиноватости, пористости, обводненности, определение состава, строения и свойств пород
Метод заряженного тела (МЗТ)	Скважинная	До 100 м	Изучение направления и скорости движения подземных вод
Резистивиметрия	Скважинная		Оценка коррозионной агрессивности грунтов; экспресс-оценка состава грунтов; изучение режима подземных вод, загрязнения
Метод естественного электромагнитного излучения (ЕЭМИ)	Подземная	Зависит от свойств пород, не более 20 м	Определение НДС пород, выделение обводнений, трещиноватости, геодинамически активных зон и т.д.
Метод электромагнитного сверхширокополостного зондирования (ЭМИ СШП)		Зависит от свойств пород, не более 70 м
Сейсмоакустические методы
Сейсмический каротаж (СК), сейсмическое просвечивание (СП), вертикальное сейсмическое профилирование (ВСП)	Скважинная	Определяется глубиной скважины	Расчленение разреза, обнаружение границ ниже забоя и в стороне от скважины, выделение зон трещиноватости и разуплотнения, оценка физико-механических свойств
Ультразвуковой каротаж (УЗК)	Наземная, скважинная	До 1 м	Изучение состава, строения и свойств грунтов, в том числе мерзлых, расчленение разреза по вертикали

6.27 Геофизические наблюдения строительных конструкций выполняются в случае обнаружения внутренних повреждений или деформаций. Исследование состояния конструкции, как правило, выполняется ультразвуковым методом. С помощью ультразвукового просвечивания устанавливаются фактические размеры элементов конструкций, наличие в них дефектов и деформаций.

6.28 При геофизических наблюдениях геологической среды, как правило, применяют сейсмоакустические и электромагнитные методы, которые по технологии наблюдения при геотехническом мониторинге подразделяют на наземные, скважинные и подземные (см. таблицу 1).

6.30 Регистрация ЕЭМИ используется для оценки устойчивости горных выработок автодорожного тоннеля. Метод ЕЭМИ основан на изучении динамики излучения электромагнитных импульсов, возникающих при образовании и развитии трещин в массиве горных пород вблизи подземных выработок под влиянием изменений НДС.

Методика работ по регистрации ЕЭМИ вдоль подземных выработок и в забоях заключается в следующем.

\cdot Регистрируется ЕЭМИ по профилям вдоль выработки с шагом 5 — 10 м. Количество профилей, их расположение и шаг измерений выбираются в зависимости от конкретных условий и изменчивости полей ЕЭМИ и НДС. В местах активного изменения наблюдаемых полей шаг измерений уменьшается до 1 — 2 м и выполняются дополнительные повторные и контрольные измерения.

\cdot В забое измерения выполняются по мере его продвижения в 3 — 7 пунктах сечения в зависимости от возможности доступа и изменчивости полей ЕЭМИ и НДС. По мере продвижения забоя измерения ЕЭМИ выполняются через каждые 10 — 20 м проходки. При подходе к зонам тектонических нарушений измерения проводятся чаще в зависимости от характера изменений ЕЭМИ и НДС для определения максимума ЕЭМИ, который, как показал опыт работ по опережающей разведке в различных горно-геологических условиях, находится на расстоянии 10 — 20 м до границы разлома.

6.31 Зондирование методом ЭМИ СШП представляет собой измерения, производимые в любом направлении, вдоль проектируемой трассы строительства автодорожного тоннеля. Дальность зондирования этим методом определяется в зависимости от прочности исследуемых пород. Метод ЭМИ СШП целесообразно применять для полускальных и скальных грунтов, дальность обзора от забоя в данных условиях составляет 60 — 70 м, для дисперсных грунтов дальность зондирования существенно снижается и составляет 3 — 5 м. Геофизические наблюдения этим методом производятся на всем протяжении трассы строительства автодорожного тоннеля.

6.33 Тензометрические наблюдения включают следующие полевые работы:

6.34 Точность измерений тензометрического оборудования, как правило, определяется по сертификатам, прилагающимся к оборудованию. Если в сертификатах отсутствует данная информация, то сведения о точности измерения того или иного типа оборудования следует запрашивать непосредственно у производителя.

6.35 Виброметрические наблюдения выполняются для исследования колебательных воздействий и вибраций природного и техногенного происхождения с целью обнаружения очагов и оценки их влияния на объекты наблюдений. Данные виброметрических наблюдений следует сопоставлять с результатами визуальных, геодезическо-маркшейдерских, гидрогеологических и тензометрических наблюдений:

• для контроля за изменениями сейсмического режима в процессе строительства и эксплуатации сооружений;
• контроля за реакцией системы конструкций тоннеля и вмещающего массива на сейсмические воздействия с целью корректировки критериальных показателей;

• численного моделирования динамики тоннеля с целью выявления причин аномальных колебательных процессов и разработки защитных мероприятий;
• анализа особенностей проявления различного типа динамических воздействий и их изменений во времени в разных частях автодорожного тоннеля и вмещающего массива;
• разработки рекомендаций по повышению сейсмической безопасности тоннеля и снижению негативного влияния вибраций на тоннель.

6.36 В состав полевых работ виброметрических наблюдений включают:

- определение мест расположения виброметрических станций;

• установку велосиметров и подключение их к регистраторам колебаний;
• проведение измерений и снятие показаний;
• занесение результатов измерений в полевые журналы, акты снятия показаний и т.д. и их освидетельствование.

6.37 Виброметрические наблюдения следует выполнять в сейсмически опасных районах (7 баллов и более) и местах возникновения высоких техногенных колебательных воздействий. Особое значение имеет выполнение этих наблюдений для сооружений, в несущих конструкциях которых имеются трещины, сколы и т.д., так как колебательные воздействия приводят к развитию указанных деформаций.

6.38 Виброметрические наблюдения осуществляются с применением велосиметров, регистраторов колебаний и т.д., устанавливаемых как на строительные конструкции зданий и сооружений, так и в скважины грунтового массива.

7 Геотехнический мониторинг при проходке автодорожных тоннелей

7.1 Геотехнический мониторинг забоя и призабойного массива

7.1.1 В состав геотехнического мониторинга забоя и призабойного массива входят визуальные, геофизические и маркшейдерские наблюдения.

7.1.2 Объектами геотехнического мониторинга при проходке автодорожного тоннеля являются:

Контролируемый параметр	Виды наблюдений
	Визуальные	Маркшейдерские	Геофизические
Геологическое строение забоя и состояние призабойного массива (трещин, углов напластования, зеркал скольжения и т.д.)	+	-	+
Режим подземных вод (высачивание, обводненные участки и т.д.)	+	-	+
Деформация забоя и контура стенок выработки (экструзия, вертикальное смещение, конвергенция и т.д.)	-	+	-

Примечание - «+» — наблюдение выполняется; «-» — наблюдение не выполняется.

7.1.4 Геологическое строение забоя и состояние призабойного массива (трещин, углов напластования, зеркал скольжения и т.д.), а также режим подземных вод (высачивание, обводненные участки и т.д.) определяются по результатам выполнения визуальных и геофизических наблюдений.

7.1.5 Геофизические наблюдения за состоянием призабойного массива выполняются на всем протяжении автодорожного тоннеля для уточнения инженерно-геологических условий, контроля техногенных воздействий (обводнения, цементации грунта и т.д.), контроля состояния зон разгрузки, а также выделения области влияния проходки на массив. Как правило, геофизические наблюдения выполняются зондированием методами ЕЭМИ или ЭМИ СШП. Периодичность геофизических измерений определяется скоростью выполнения строительных работ. При геофизических наблюдениях впереди забоя определяют трещиноватость, обводненность, характеристическую прочность пород в массиве, локализуют аномальные зоны, связанные с сейсмическими, техногенными и другими воздействиями. По результатам измерений определяют прогнозную длительность стояния незакрепленного горного массива и категорию устойчивости.

7.1.6 Категорией устойчивости характеризуется продолжительность стояния незакрепленной горной выработки (грунтового массива), а также ее состояние в зависимости:

- от ориентации ствола тоннеля к наиболее опасной системе трещин (благоприятной, неблагоприятной, крайне неблагоприятной ориентации);

• расчлененности массива трещинами (одиночной случайной трещины, одной системы трещин, одной системы трещин и слоистости и т.д.);
• интенсивности сетки трещин в породах (нетрещиноватых, слаботрещиноватых, трещиноватых, сильнотрещиноватых и раздробленных);

1 — грунтовый массив; 2 — забой; 3 — горная выработка; 4 — ограждающая конструкция (крепь);

с деформационными марками на продольном сечении тоннеля (вид сверху)

7.1.10 При проходке горных выработок в устойчивых грунтах (I и II категории), в которых проектом на строительство не предусмотрено устройство временной крепи, в наиболее слабых зонах требуется организовывать подконтрольные сечения с деформационными марками для реализации маркшейдерских наблюдений. Принцип расположения подконтрольных сечений определяется в зависимости от прогнозируемых инженерно-геологических условий (см. рисунок 1).

Подконтрольные сечения требуется располагать в наиболее слабых зонах, к которым относятся:

• участки с большим азимутом падения пластов грунта;
• участки смены литотехнических разностей;
• места пересечения водонасыщенных грунтов;
• участки пересечения трассой тоннеля тектонических нарушений;
• участки, расположенные вдоль горных склонов, на которых существует угроза возникновения склоновых процессов, способных повлиять на состояние грунтового массива и конструкций тоннеля;
• места резкого изменения глубины заложения тоннелей.

Подконтрольные сечения из деформационных марок не рекомендуется располагать с шагом более 50 м. Измерения должны выполняться не реже одного раза в неделю.

7.1.11 Маркшейдерские наблюдения за экструзией и вертикальным смещением призабойного массива требуется выполнять с применением скважинных экструзометров на участках мелкого заложения при V категории устойчивости грунтового массива. Скважинные экструзометры устанавливаются в специальные скважины, пробуренные по центру стенки забоя на глубину не менее двух высот (диаметров) горной выработки, как показано на рисунке 3. Измерения рекомендуется выполнять до и после каждого цикла производства проходческих работ.

1 — грунтовый массив; 2 — забой; 3 — горная выработка; 4 — ограждающая конструкция (крепь) тоннеля; 5 — скважинный экструзометр; H — высота (диаметр) горной выработки

Рисунок 3 — Расположение скважинного экструзометра на стенке забоя и в массиве призабойного пространства

7.2 Геотехнический мониторинг конструкций автодорожного тоннеля и грунтового массива

7.2.1 Геотехнический мониторинг конструкций автодорожного тоннеля и грунтового массива включает все виды наблюдений, изложенные в подразделе 6.3.

7.2.2 Контролируемые параметры при геотехническом мониторинге автодорожного тоннеля и грунтового массива приведены в таблице 3.

Таблица 3

Контролируемые параметры при геотехническом мониторинге автодорожного тоннеля и грунтового массива

Контролируемый параметр	Виды наблюдений
	Визуальные	Маркшейдерские	Геофизические	Гидрогеологические	Тензометрические	Виброметрические
Целостность конструкций (трещины, сколы, повреждения гидроизоляции)	+	-	+	-	-	-
Смещение несущей конструкции (осадка, прогибы и т.д.) и грунтового массива	-	+	-	-	-	-
Напряжения в несущих конструкциях	-	-	-	-	+	-
Напряжения на контакте ограждающих несущих конструкций и грунтового массива	-	-	-	-	+	-
Режим подземных вод (уровень подземных вод, поровое давление и т.д.)	-	-	+	+	-	-
Колебание конструкций от сейсмических и техногенных воздействий	-	-	-	-	-	+

Примечание - «+» — наблюдение выполняется; «-» — наблюдение не выполняется.

7.2.3 Количество и расположение геотехнического оборудования в подконтрольном сечении автодорожного тоннеля и грунтовом массиве определяются в зависимости от формы его поперечного сечения, категории устойчивости и локализации наиболее слабых зон в грунте.

7.2.4 Особое внимание рекомендуется уделять состоянию конструкций автодорожного тоннеля и грунтового массива при пересечении водонасыщенных грунтов и воздействии на них колебательных процессов (сейсмических, техногенных и т.д.), которые в совокупности могут вызвать «разжижение» грунта и привести к возникновению повторного горного давления.

7.2.5 Целостность (трещины, сколы, повреждения гидроизоляции) конструкций автодорожного тоннеля определяется по результатам визуальных (пункт 7.2.6) и геофизических (пункт 7.2.7) наблюдений.

7.2.6 Визуальные наблюдения за целостностью конструкций выполняются на всем протяжении автодорожного тоннеля при любой категории устойчивости грунтового массива. В случае обнаружения деформаций производится их замер, описание и фотофиксация. При обнаружении трещин следует определять их местоположение, характер распространения, ширину раскрытия. При ширине трещины более 1 мм необходимо измерять ее глубину. Ширину раскрытия трещин согласно ГОСТ 31937-2011 требуется измерять в местах их максимального раскрытия на уровне арматуры растянутой зоны конструкции. Степень раскрытия трещин определяют в соответствии с СП 63.13330.2012.

Для контроля развития трещин необходимо использовать измерительные или фиксирующие устройства, прикрепляемые к обеим сторонам трещины: маяки, трещиномеры, щелемеры и т.д., рядом с которыми проставляются их номера и дата установки. Периодичность визуальных наблюдений определяется в зависимости от интенсивности развития деформаций и категории устойчивости грунтового массива.

Визуальные наблюдения рекомендуется выполнять с повторяемостью не реже одного раза в неделю.

7.2.7 Геофизические наблюдения за целостностью конструкций требуется проводить на локальных деформированных зонах (участках) несущей конструкции автодорожного тоннеля, обнаруженных по результатам визуальных наблюдений. Для оценки степени повреждения, как правило, осуществляется ультразвуковое исследование тела конструкции, определяются ее целостность и сплошность. Ультразвуковые исследования рекомендуется выполнять с периодичностью не реже одного раза в полгода в зависимости от состояния конструкций автодорожного тоннеля.

7.2.8 Смещение несущих конструкций автодорожного тоннеля (осадок, прогибов и т.д.) и грунтового массива определяется при выполнении маркшейдерских наблюдений (пункт 7.2.9).

7.2.9 Маркшейдерские наблюдения производятся с применением деформационных марок и специализированного измерительного оборудования (тахеометров, нивелиров и т.д.) на всем протяжении автодорожного тоннеля. Шаг расположения подконтрольных сечений с деформационными марками и периодичность их измерений определяются в зависимости от категории устойчивости грунтового массива (таблица 4).

Таблица 4

Шаг подконтрольных сечений и периодичность измерений деформационных марок

Категория устойчивости грунтового массива	Шаг подконтрольных сечений, м, не более	Периодичность измерений, не реже
I, II	50	Одного раза в месяц
III	30	Двух раз в месяц
IV	20	Одного раза в неделю
V	10	Двух раз в неделю

Типовая схема расположения деформационных марок в ограждающей конструкции тоннеля представлена на рисунках 4 - 6.

1 — грунтовый массив; 2 — ограждающая конструкция тоннеля; 3 — деформационная марка; 4 — сейсмический датчик (велосиметр); 5 — скважинные экстензометры; 6 — скважинный пьезометр

Рисунок 4 — Расположение геотехнического оборудования (а, б) в сечении тоннеля при III категории устойчивости грунтового массива

1 — грунтовый массив; 2 — ограждающая конструкция тоннеля; 3 — деформационная марка; 4 — сейсмический датчик (велосиметр); 5 — скважинные экстензометры; 6 — скважинный пьезометр; 7 — датчик давления грунта; 8 — датчик деформации

Рисунок 5 — Расположение геотехнического оборудования (а, б) в сечении тоннеля при IV категории устойчивости грунтового массива

1 — грунтовый массив; 2 — ограждающая конструкция тоннеля; 3 — деформационная марка; 4 — сейсмический датчик (велосиметр); 5 — скважинные экстензометры; 6 — датчик давления грунта; 7 — датчик деформации; 8 — скважинный пьезометр

Рисунок 6 — Расположение геотехнического оборудования (а, б) в сечении тоннеля при V категории устойчивости грунтового массива

7.2.10 Маркшейдерские наблюдения за смещением пород в глубине грунтового массива производятся с применением скважинных экстензометров, целесообразность использования которых определяется мощностью массива грунта между дневной поверхностью и кровлей тоннеля. Как правило, для выполнения корректных измерений мощность грунтового слоя должна составлять не менее двух высот (диаметров) исследуемого тоннеля. Экстензометрические измерения осуществляются при III — V категориях устойчивости в самых слабых зонах грунтового массива. Типовые схемы расположения скважинных экстензометров в сечении автодорожного тоннеля в зависимости от категории устойчивости этого массива представлены на рисунках 4 - 6. При V категории устойчивости массива и соответствующем обосновании в своде горной выработки (тоннеля) рекомендуется устанавливать по два скважинных экстензометра (см. рисунок 6 а).

При уступном способе проходки и V категории устойчивости грунтового массива рекомендуется дополнительно предусматривать установку скважинных экстензометров на уровне подошвы верхнего уступа в левую и правую штроссы тоннеля, как правило, под углом 45° (рисунок 7).

1 — грунтовый массив; 2 — контур выработки; 3 — контур ограждающей конструкции; 4 — подошва верхнего уступа; 5 — скважинные экстензометры

Рисунок 7 — Расположение скважинных экстензометров в подошве верхнего уступа

На участках, оснащенных опережающим экраном, скважинные экстензометры в сводной части требуется закладывать по границам его расположения (рисунок 8).

1 — грунтовый массив; 2 — контур выработки; 3 — контур ограждающей конструкции; 4 — подошва верхнего уступа; 5 — трубы опережающего экрана; 6 — скважинные экстензометры

Рисунок 8 — Расположение скважинных экстензометров в своде тоннеля при наличии опережающего экрана

При сооружении двух параллельных веток автодорожных тоннелей для определения их взаимного влияния скважинные экстензометры рекомендуется располагать друг напротив друга (рисунок 9).

1 — грунтовый массив; 2 — контур выработки; 3 — контур ограждающей конструкции; 4 — скважинные экстензометры

Рисунок 9 — Расположение (а, б) скважинных экстензометров в парных автодорожных тоннелях

Периодичность измерений экстензометров для III и IV категорий устойчивости грунтового массива должна составлять не реже одного раза в неделю, для V категории устойчивости — не реже двух раз в неделю. Шаг расположения подконтрольных сечений в данных условиях со скважинными экстензометрами не должен превышать 20 м.

7.2.11 Напряжения в несущих конструкциях автодорожного тоннеля (обделке, анкерах и т.д.) определяются при выполнении тензометрических наблюдений (пункты 7.2.12, 7.2.13). Тензометрические наблюдения проводятся с применением датчиков деформации и анкерных датчиков нагрузки.

7.2.12 Датчики деформации, как правило, устанавливают внутри железобетонной ограждающей конструкции автодорожного тоннеля. Способ монтажа датчика деформации определяется в зависимости от проектных решений самой ограждающей конструкции тоннеля. Как правило, датчики деформации либо крепятся вязальной проволокой (рисунок 10 а), либо привариваются (рисунок 10 б) к металлическим стержням ограждающей конструкции.

1 — арматурные стержни ограждающей конструкции; 2 — вязальная проволока; 3 — датчик деформации; 4 — сварочное соединение

Рисунок 10 — Расположение (а, б) датчиков деформации в металлическом каркасе ограждающей конструкции

При завершении монтажных работ металлический каркас ограждающей конструкции тоннеля бетонируется. Первые измерения выполняются после усадки бетона примерно на 5 — 7 сут с момента бетонирования. Шаг расположения датчиков деформации в сечении тоннеля и периодичность измерений представлены в таблице 5.

Таблица 5

Шаг расположения датчиков деформации в сечении тоннеля и периодичность измерений

Категория устойчивости грунтового массива	Шаг расположения датчиков, м, не более	Периодичность измерений, не реже
IV	20	Одного раза в неделю
V	10	Двух раз в неделю

7.2.13 Определение напряженного состояния анкерной крепи осуществляется с применением анкерных датчиков нагрузки, которые, как правило, размещают между опорной плитой грунтового анкера и распределительной пластиной, дополнительно предусматриваемой для выполнения наблюдений. Расположение анкерного датчика нагрузки показано на рисунке 11. Эти датчики, как правило, монтируют на заключительном этапе устройства грунтового анкера до закручивания фиксирующей гайки на его штангу.

1 — ограждающая конструкция тоннеля; 2 — грунтовый массив; 3 — штанга анкера; 4 — фиксирующая гайка; 5 — распределительная пластина; 6 — опорная плита; 7 — анкерный датчик нагрузки

Рисунок 11 — Расположение анкерного датчика нагрузки в головной части грунтового анкера

Тензометрические наблюдения с применением анкерных датчиков нагрузки осуществляются при расположении анкерной крепи в сильно обводненных грунтовых массивах V категории устойчивости. Измерения рекомендуется выполнять с периодичностью не реже двух раз в неделю.

7.2.14 Напряжения на контакте ограждающей несущей конструкции и грунтового массива определяются по результатам проведенных тензометрических наблюдений (пункты 7.2.15, 7.2.16).

7.2.15 Тензометрические наблюдения выполняются закладными датчиками давления грунта, устанавливаемыми между ограждающей конструкцией тоннеля и грунтовым массивом. Проведение данных измерений необходимо для определения влияния горного давления на ограждающую конструкцию тоннеля. Измерения с помощью датчиков давления грунта выполняются при IV и V категориях устойчивости грунтового массива. Измерения при IV категории устойчивости производят локально в местах возникновения блокового давления. В условиях V категории устойчивости подконтрольные сечения с датчиками давления грунта рекомендуется располагать с шагом не более 10 м. Периодичность снятия показаний датчиков давления грунта для IV категории устойчивости грунтового массива должна составлять не реже одного раза в неделю, для V категории устойчивости — не реже двух раз в неделю. Расположение датчиков давления грунта дано на рисунках 5 и 6.

7.2.16 При уступном способе проходки тоннеля дополнительно рекомендуется предусматривать датчики давления грунта на контакте между стопой ограждающей конструкции и подошвой массива верхнего уступа (рисунок 12).

1 — грунтовый массив; 2 — горная выработка; 3 — ограждающая конструкция; 4 — подошва верхнего уступа; 5 — стопа ограждающей конструкции; 6 — датчик давления грунта

Рисунок 12 — Расположение датчиков давления грунта между стопой ограждающей конструкции и подошвой грунтового массива верхнего уступа

7.2.17 Режим подземных вод (уровень подземных вод, поровое давление и т.д.) определяется путем проведения гидрогеологических (пункт 7.2.18) и геофизических (пункт 7.2.19) наблюдений. Гидрогеологические и геофизические измерения выполняются на локальных участках в зависимости от категории устойчивости грунтового массива и наличия обводнений, выявленных на этапе инженерных изысканий, геотехнического прогноза впереди забоя или других видов наблюдений.

7.2.18 Гидрогеологические наблюдения за уровнем подземных вод и поровым (гидростатическим) давлением следует реализовывать с применением скважинных пьезометров. Пьезометрические измерения выполняются при IV и V категориях устойчивости грунтового массива. Установку скважинных пьезометров требуется производить в специальные скважины, пробуриваемые в грунтовом массиве по контуру горной выработки до ее закрепления. Типовые схемы расположения скважинных пьезометров в сечении автодорожного тоннеля представлены на рисунках 4 а, 5 а и 6 б. Пьезометрические измерения рекомендуется выполнять с повторяемостью не реже одного раза в неделю, на припортальных зонах автодорожных тоннелей — каждый раз после выпадения большого количества осадков, таяния снегов, землетрясений интенсивностью 5 баллов и более.

7.2.19 Геофизические наблюдения за уровнем подземных вод из тоннеля выполняются при III и V категориях устойчивости грунтового массива, измерения рекомендуется проводить с периодичностью не реже одного раза в месяц, в сильнотрещиноватых породах — после выпадения большого количества осадков, таяния снегов, землетрясений интенсивностью 5 баллов и более.

7.2.20 Колебание конструкций от сейсмических и техногенных воздействий определяется при выполнении виброметрических наблюдений (пункт 7.2.21) с применением сейсмических датчиков, например велосиметров, регистраторов колебаний и иного аналогичного оборудования.

7.2.21 Виброметрические наблюдения выполняются при расположении автодорожного тоннеля в сейсмически опасных районах с интенсивностью 7 баллов и более. Измерения рекомендуется производить непрерывно в режиме реального времени. Как правило, в тоннеле требуется предусматривать по две-три станции наблюдений, располагаемых в самых слабых зонах на входе, выходе и примерно по середине тоннеля. В районах с сейсмической интенсивностью менее 7 баллов при IV и V категориях устойчивости грунтового массива станции виброметрических наблюдений рекомендуется предусматривать локально при пересечении автодорожными тоннелями участков с большими вибрационными нагрузками (автомагистралей, железных дорог и т.д.). В этом случае виброметрические измерения рекомендуется выполнять в непрерывном режиме с выборочной регистрацией во время работы строительной техники, в периоды наиболее интенсивного движения транспортных средств и т.д.

8 Геотехнический мониторинг прилегающей геологической среды

8.1 Геотехнический мониторинг мульды сдвижения

8.1.1 Геотехнический мониторинг дневной поверхности при подземном строительстве автодорожных тоннелей требуется осуществлять в границах мульды сдвижения, которой является участок дневной поверхности, подвергшийся сдвижению под влиянием подземных работ.

8.1.2 Размеры мульды сдвижения, общую продолжительность процесса сдвижения, а также период наиболее опасных деформаций следует определять согласно СП 21.13330.2012. При строительстве автодорожных тоннелей размеры мульды рекомендуется определять в зависимости:

• от технологии производства проходческих работ (уступный способ, проходка полным сечением и т.д.);
• формы автодорожного тоннеля и его геометрических размеров;
• инженерно-геологических условий трассы строительства;
• наличия парной ветки автодорожного тоннеля.

8.1.3 При геотехническом мониторинге мульды сдвижения применяются визуальные, геодезические, гидрогеологические и геофизические наблюдения. Использование того или иного вида наблюдения определяется в зависимости от контролируемого параметра геологической среды и категории устойчивости грунтового массива в мульде.

8.1.4 Контролируемыми параметрами мульды сдвижения являются (таблица 6):

• состояние дневной поверхности;
• вертикальное смещение дневной поверхности и грунтовых толщ;
• состояние тела грунтового массива;
• режим подземных вод.

Таблица 6

Контролируемые параметры мульды сдвижения при геотехническом мониторинге прилегающей геологической среды

Контролируемый параметр	Виды наблюдений
	Визуальные	Геодезические	Геофизические	Гидрогеологические
1	2	3	4	5
Состояние дневной поверхности (трещины, осадки, кривизна и т.д.)	+	-	-	-
Вертикальное смещение дневной поверхности и грунтовых толщ	-	+	-	-
Состояние тела грунтового массива (поверхность смещения массива по граничным углам мульды, зоны уплотнения и т.д.)	-	-	+	-
Режим подземных вод (уровень подземных вод, поровое давление и т.д.)	-	-	+	+

Примечание - «+» — наблюдение выполняется; «-» — наблюдение не выполняется.

8.1.5 Состояние дневной поверхности в мульде сдвижения определяется по внешним признакам при визуальном наблюдении (пункты 8.1.6, 8.1.7).

8.1.6 Визуальные наблюдения требуется выполнять после определения границ мульды до начала строительства автодорожного тоннеля для установления исходного состояния дневной поверхности. При визуальном наблюдении производят фотофиксацию рельефа дневной поверхности, мест проявления карста, расположения просадочных грунтов и т.д. При наличии трещин требуется замерять их длину, глубину и ширину раскрытия. По результатам визуального наблюдения выделяют участки мульды сдвижения с наиболее сложными инженерно-геологическими условиями (трещиноватые и просадочные грунты, оползни и т.д.), на которых требуется выполнение инструментальных наблюдений (геодезических, гидрогеологических, геофизических).

8.1.7 Визуальные наблюдения мульды сдвижения осуществляются на протяжении всего строительства и начального этапа эксплуатации автодорожного тоннеля. На этапе строительства эти наблюдения рекомендуется выполнять не реже одного раза в неделю, на этапе эксплуатации — не реже одного раза в месяц.

8.1.8 Вертикальное смещение дневной поверхности и грунтовых толщ определяется при выполнении геодезических наблюдений (пункт 8.1.9).

8.1.9 Геодезические наблюдения за поверхностным смещением дневной поверхности, как правило, осуществляются с применением деформационных реперов (пункт 8.1.10), за глубинным смещением породных толщ — скважинными экстензометрами (пункт 8.1.11). Деформационные реперы и скважинные экстензометры, как правило, следует устанавливать до начала строительства автодорожного тоннеля.

8.1.10 Геодезические наблюдения за вертикальным смещением дневной поверхности (деформационных реперов), как правило, выполняются методом геометрического нивелирования. Допускается метод тригонометрического нивелирования для определения вертикального смещения в труднодоступных местах. Состав и объем геодезических измерений определяются в зависимости от категории устойчивости грунтового массива в мульде сдвижения. При I и II категориях устойчивости данные измерения выполняются на локальных участках в случае обнаружения деформаций. Для III и IV категорий устойчивости рекомендуется осуществлять разбивку геодезических створов, состоящих из различного геотехнического оборудования (деформационных марок, реперов, скважинных экстензометров, пьезометров и т.д.). Длина подконтрольного створа определяется в зависимости от способа выполнения строительных работ автодорожного тоннеля: при открытом способе длина створа определяется размером приоткосной зоны, при закрытом способе — мульдой сдвижения. Разбивку геодезических створов и проведение первых измерений следует выполнять до начала строительства тоннеля. Шаг геодезических створов и периодичность измерений указаны в таблице 7. Типовая схема расположения деформационных реперов на дневной поверхности приведена на рисунке 13.

Таблица 7

Шаг геодезических створов и периодичность измерений деформационных реперов

Категория устойчивости грунтового массива	Шаг геодезических створов, м, не более	Периодичность измерений, не реже
I, II		Двух раз в месяц
III, IV	40	Одного раза в неделю
V	20	Двух раз в неделю

1 — тоннель; 1 — грунтовый массив; 3 — дневная поверхность; 4 — деформационные реперы; 5 — опорные реперы; 6 — границы мульды сдвижения; 7 — скважинные пьезометры (индикаторы подземных вод); 8 — скважинный экстензометр; B — ширина мульды сдвижения; d — диаметр тоннеля; \alpha — угол наклона линий, соединяющих контур выработки с граничными точками мульды сдвижения

Рисунок 13 — Типовое расположение геотехнического оборудования в мульде сдвижения автодорожного тоннеля

8.1.11 Экстензометрические измерения вертикального смещения грунтовых толщ в мульде сдвижения рекомендуется проводить локально в слабых местах при V категории устойчивости массива грунта. Условием выполнения измерений является заделка анкера скважинного экстензометра в прочные породы. Эти измерения целесообразно осуществлять при пересечении тектонически нарушенных (трещиноватых) грунтов. Типовая схема расположения скважинного экстензометра приведена на рисунке 13. Экстензометрические измерения вертикальных смещений грунтовых толщ должны выполняться с периодичностью не реже двух раз в неделю до стабилизации деформаций.

8.1.12 Геодезические наблюдения за смещением дневной поверхности (деформационных марок) и грунтовых толщ пройденных участков трассы автодорожного тоннеля рекомендуется проводить в течение одного месяца после затухания процесса сдвижения дневной поверхности.

8.1.13 Состояние тела грунтового массива в мульде сдвижения определяется при выполнении геофизических наблюдений (пункт 8.1.14).

8.1.14 Геофизические наблюдения рекомендуется проводить в локальных зонах (участках) при обнаружении деформаций (трещин, осадок и т.д.) в мульде сдвижения, превышающих критериальные показатели. При этих наблюдениях требуется уточнять фактическое расположение поверхности смещения массива по граничным углам мульды, зоны уплотнения, трещиноватости и т.д. Геофизические исследования состояния грунтового массива в мульде сдвижения рекомендуется выполнять до стабилизации деформаций с периодичностью не реже одного раза в неделю и каждый раз в случае их повторной активизации. После затухания процесса сдвижения дневной поверхности геофизические наблюдения рекомендуется выполнять с периодичностью не реже одного раза в три месяца до завершения начального этапа эксплуатации автодорожного тоннеля.

8.1.15 Режим подземных вод (уровень подземных вод, поровое давление и т.д.) определяется по результатам проведения геофизических (пункт 8.1.16) и гидрогеологических (пункт 8.1.17) наблюдений для фиксации в мульде сдвижения фактического уровня подземных вод и уточнения границ зон обводнения.

8.1.16 Геофизические наблюдения за режимом подземных вод осуществляются при III и V категориях устойчивости грунтового массива в обводненных зонах (участках), выявленных на этапе инженерных изысканий, обследований и т.д. Эти наблюдения выполняются с дневной поверхности и из специально пробуриваемых скважин методами ЭМИ СШП, МЗТ, резистивиметрии и т.д. (см. таблицу 1). Геофизические наблюдения проводят после обнаружения обводнений на дневной поверхности и каждый раз при выпадении большого количества осадков, таянии снегов и т.д.

8.1.17 Стационарные гидрогеологические наблюдения в мульде сдвижения с дневной поверхности выполняются в локальных зонах (участках) при III и V категориях устойчивости грунтового массива и наличии в них трещиноватых (тектонически нарушенных) или обводненных зон (участков), выявленных на этапе инженерных изысканий, обследований и т.д. Места (локальные зоны) для осуществления стационарных измерений с применением скважинных пьезометров определяются на основании результатов геофизических наблюдений. Гидрогеологические наблюдения скважинными пьезометрами выполняются для измерения уровня подземных вод и порового давления. Для оценки влияния порового давления эти пьезометры целесообразно использовать при мелком заложении тоннеля до двух высот (диаметров) его поперечного сечения. Скважинные пьезометры рекомендуется закладывать до выполнения проходческих работ на расстоянии 5 м и более от проектного расположения боковых стен горной выработки в зависимости от гидрогеологических условий грунтового массива (см. рисунок 13). Гидрогеологические наблюдения этими пьезометрами следует проводить не реже одного раза в месяц. Непрерывные гидрогеологические наблюдения с применением скважинных пьезометров рекомендуется осуществлять в сильнотрещиноватых грунтах.

8.2 Геотехнический мониторинг оползневых склонов

8.2.1 Геотехнический мониторинг оползневых склонов включает визуальные, геодезические, гидрогеологические, геофизические и виброметрические наблюдения. Наблюдения за состоянием оползневых склонов следует выполнять в соответствии с СП 11-105-97 (часть II), СП 11-104-97, рекомендациями [4].

8.2.2 Контролируемые параметры при геотехническом мониторинге оползневых склонов даны в таблице 8.

Таблица 8

Контролируемые параметры при геотехническом мониторинге оползневых склонов

Контролируемый параметр	Виды наблюдений
	Визуальные	Геодезические	Геофизические	Гидрогеологические	Виброметрические
1	2	3	4	5	6
Состояние дневной поверхности (трещины отрыва, бровки срыва, валы выпирания, покосившаяся растительность и т.д.)	+	-	-	-	-
Состояние вновь образованных поверхностей скольжения оползневого тела	-	-	+	-	-
Смещение тела оползня (на дневной поверхности, по поверхности скольжения)	-	+	-	-	-
Режим подземных вод (уровень подземных вод, поровое давление) в теле оползня	-	-	+	+	-
Устойчивость от сейсмических и техногенных воздействий	-	-	-	-	+

Примечание - «+» — наблюдение выполняется; «-» — наблюдение не выполняется.

8.2.3 Состояние дневной поверхности оползня определяется по внешним признакам при выполнении визуального наблюдения (пункт 8.2.4).

8.2.4 При визуальном наблюдении за состоянием дневной поверхности фиксируют границы оползневого склона, отдельные потенциально неустойчивые участки, а также бровки срыва, трещины отрыва с описанием характеристик грунтов, обводнений, растительности на склоне и т.д. Для наблюдения за развитием трещин отрыва следует устанавливать щелемеры, ориентированные по направлению смещения оползневого склона. Конструкция щелемера представляет собой гипсовую или алебастровую плитку с двумя стеклянными или пликативными пластинками, имеющими риски для измерения величины раскрытия трещины. Плитка щелемера закрепляется между двумя стальными стержнями, заглубленными на отметку ниже 0,5 — 1 м глубины промерзания грунта. Один стержень щелемера следует закреплять выше трещины растяжения, другой — ниже. Периодичность наблюдений при активном состоянии оползня должна составлять не реже одного раза в неделю, в стабилизированном состоянии — не реже одного раза в месяц.

8.2.5 Состояние вновь образованных поверхностей скольжения оползневого тела определяется по результатам выполнения геофизических наблюдений (пункт 8.2.6).

8.2.6 Геофизические наблюдения рекомендуется производить после обнаружения на дневной поверхности оползневого склона признаков вновь образованных плоскостей скольжения (трещин растяжения, бровок срыва и т.д.) по продольным и поперечным створам. Рекомендуется располагать не менее трех поперечных и трех продольных створов по границам оползневого склона и его центру. Методы геофизических наблюдений приведены в таблице 1.

8.2.7 Смещение тела оползня определяется по результатам геодезических наблюдений (пункты 8.2.8 - 8.2.13).

8.2.8 Для определения фактических отметок поверхностей скольжения оползневого склона геодезические измерения выполняются как на дневной поверхности, так и на глубине. Поверхностное смещение оползня определяется с применением деформационных реперов, ленточных экстензометров, а также стандартного и лазерного оборудования или систем глобального спутникового позиционирования (GPS, ГЛОНАСС), глубинное смещение — обратными отвесами и скважинными инклинометрами.

8.2.9 По геодезическим измерениям деформационных реперов определяют плановое и высотное направление смещения оползневого тела относительно начального положения этих реперов, которые рекомендуется располагать по контуру оползневого склона и за его пределами, а также по продольным и поперечным геодезическим створам на самом оползне. Опорные реперы следует закладывать за пределами развития оползневых подвижек в количестве не менее двух в зависимости от сложности рельефа, типа оползня и т.д. При очень больших и чрезвычайно больших масштабах оползневых процессов или повышенных требованиях к точности измерений (I и II класс) количество этих реперов вокруг склона рекомендуется увеличивать.

Для повышения надежности измерений рядом с опорным репером рекомендуется закладывать два репера аналогичной конструкции с образованием куста реперов (располагаемых, как правило, на удалении 20 — 40 м друг от друга). Количество деформационных реперов в геодезическом створе и расстояние между ними рекомендуется принимать 5 — 20 м в зависимости от размеров оползня и его морфологии. Расположение деформационных реперов на оползне представлено на рисунке 14 а.

1 — тоннель; 2 — контур оползня; 3 — границы мульды сдвижения; 4 — трасса проходки тоннеля; 5 — деформационная марка; 6 — скважинные инклинометры (обратные отвесы); 7 — скважинные пьезометры (индикаторы подземных вод); 8 — скважина для виброметрических наблюдений; 9 — дневная поверхность; 10 — плоскость скольжения оползня

Рисунок 14 — Типовое расположение (а, б) скважинных инклинометров и пьезометров на оползневом склоне

8.2.10 Геодезические наблюдения системами глобального спутникового позиционирования (GPS, ГЛОНАСС) следует выполнять при соответствующем обосновании для труднодоступных мест, а также при высоких скоростях смещения оползневых склонов, за которыми требуется вести непрерывное наблюдение.

8.2.11 Геодезические измерения дневной поверхности ленточными экстензометрами проводятся, как правило, для наблюдения за развитием трещин отрыва по бровке срыва оползневого тела. Ленточные экстензометры относятся к высокоточному оборудованию, фиксируются между заранее установленными двумя стальными стержнями, заглубленными до отметки 0,5 — 1 м ниже глубины промерзания грунта и ориентированными по направлению движения оползня. Измерения этими экстензометрами рекомендуется выполнять в тех случаях, когда осуществление геодезических наблюдений с использованием деформационных реперов является чрезмерно трудозатратным или невозможным (при густой растительности, сложном рельефе местности и т.д.).

8.2.12 Геодезические измерения глубинных горизонтальных смещений оползней осуществляются обратными отвесами и скважинными инклинометрами. По результатам измерения данного оборудования определяются фактическая поверхность скольжения оползня, его мощность, направление и скорость движения. Скважинные инклинометры (обратные отвесы) рекомендуется располагать в поперечных и продольных геодезических створах ближе к центру оползня, а также в его головной и языковой частях (см. рисунок 14 а). Количество геодезических створов зависит от размеров оползня и его формы (циркообразной, глетчеровидной, фронтальной). Рекомендуемое общее количество створов от 1 — 4 при небольших по размерам оползнях (объемом около 1000 м3) и до 4 — 8 для больших (объемом около 100000 м3). При этом минимальное количество геодезических створов принимается для глетчеровидных оползней, максимальное — для фронтальных. Геодезические створы наблюдательных инклинометрических скважин рекомендуется располагать с шагом не более 100 м. Скважины для инклинометров (обратных отвесов) рекомендуется заглублять на отметку 1 — 5 м ниже поверхности скольжения оползневого тела (рисунок 14 б). Если поверхность скольжения оползня определена по результатам натурных наблюдений, то забой скважины рекомендуется располагать на глубине 1 — 2 м, если расчетным путем — 2 - 5 м.

8.2.13 Периодичность геодезических измерений определяется в зависимости от скорости развития оползневых процессов. При активных оползневых подвижках геодезические измерения следует выполнять, как правило, не реже трех раз в неделю, а при соответствующем обосновании наблюдения рекомендуется производить в непрерывном режиме с помощью автоматической системы регистрации, сбора, хранения и передачи данных. После стабилизации оползня наблюдения необходимо продолжать с периодичностью не реже одного раза в месяц.

8.2.14 Режим подземных вод на оползневых склонах определяется по результатам геофизических (пункт 8.2.15) и гидрогеологических (пункт 8.2.16) наблюдений. Гидрогеологические наблюдения за режимом подземных вод следует осуществлять как в самом теле оползня, так и в прилегающей устойчивой части.

8.2.15 Геофизические наблюдения проводятся в случае обнаружения на дневной поверхности водопроявлений, водопритоков и т.д., а также при наличии обводненных участков (зон), выявленных на этапе инженерных изысканий, обследований и т.д. По результатам геофизических наблюдений уточняется уровень подземных вод, выявленный на этапе инженерных изысканий, определяются места расположения обводнений. Эти наблюдения за режимом подземных вод рекомендуется выполнять до начала проходческих работ в автодорожном тоннеле. При стабилизации оползневых процессов геофизические наблюдения следует проводить в характерные периоды выпадения большого количества осадков, примерно три-четыре раза в год, в зависимости от климатических особенностей района наблюдений и каждый раз при активизации оползневых процессов и аномально большом выпадении климатических осадков.

8.2.16 Гидрогеологические наблюдения за режимом подземных вод на оползневых склонах выполняются с применением индикаторов подземных вод и скважинных пьезометров. Количество наблюдательных скважин с пьезометрами (индикаторами подземных вод) определяется в зависимости:

• от типа и размера оползня;
• числа подлежащих наблюдению водоносных горизонтов.

Наблюдательные скважины требуется располагать в створах, расположенных параллельно бровке срыва (на коренном склоне, теле оползня, ниже оползня), как правило, из трех скважин (см. рисунок 14 а). Наблюдательные скважины рекомендуется заглублять на отметку ниже 1 — 5 м от поверхности скольжения оползневого тела (см. рисунок 14 б), а гидрогеологические наблюдения режима грунтовых вод — выполнять с периодичностью не реже одного раза в неделю или в непрерывном режиме при активных оползневых подвижках, таянии снегов, ливневых и продолжительных дождях. При стабилизации оползня наблюдения следует осуществлять не реже двух раз в месяц до завершения строительства тоннеля.

8.2.17 Влияние сейсмических и техногенных воздействий на устойчивость оползневого склона определяется по результатам выполнения виброметрических наблюдений (пункт 8.2.18).

8.2.18 Виброметрические наблюдения осуществляются с применением велосиметров, регистраторов колебаний и т.д. Велосиметры и иные аналогичные приборы при наблюдениях за колебательными процессами оползневых склонов следует устанавливать в специально пробуренные скважины, оснащенные донной заглушкой, обсадной трубой и другими мероприятиями, обеспечивающими сохранность оборудования. Регистраторы колебаний, как правило, размещают на дневной поверхности в отдаленном месте за границами оползневых смещений. Регистраторы, оснащенные приемником GPS, обеспечивают выполнение непрерывного режима наблюдений. Как правило, виброметрические наблюдения необходимо проводить в самых водонасыщенных и тектонически нарушенных зонах трассы автодорожного тоннеля. Количество наблюдательных скважин определяется в зависимости от размеров оползня: для небольших (объемом около 1000 м3) не более двух, для больших (объемом около 100000 м3) — две скважины и более.

Наблюдательные скважины рекомендуется заглублять до отметки 1 — 5 м выше поверхности скольжения оползня в зависимости от его мощности и грунтовых условий (см. рисунок 14 б).

Виброметрические наблюдения необходимо выполнять в непрерывном режиме в периоды проходки тоннеля, при взрывных работах и других аналогичных техногенных воздействиях. В сейсмически опасных районах интенсивностью 6 баллов и более виброметрические наблюдения также рекомендуется проводить в непрерывном режиме.

9 Геотехнический мониторинг зданий и сооружений окружающей застройки

9.1 Геотехнический мониторинг выполняется для оценки влияния строительства автодорожного тоннеля и оползневых процессов, вызванных строительным производством, на состояние зданий и сооружений окружающей застройки. Геотехнический мониторинг зданий и сооружений окружающей застройки следует проводить в соответствии с положениями настоящего методического документа и ГОСТ 31937-2011.

9.2 Целью геотехнического мониторинга зданий и сооружений окружающей застройки является контролирование их технического состояния, своевременное обнаружение на ранней стадии негативного изменения НДС строительных конструкций и принятия мер по устранению негативных воздействий или усилению данных конструкций.

9.3 Основными задачами геотехнического мониторинга зданий и сооружений окружающей застройки являются:

• выявление объектов, на которых произошли изменения НДС несущих конструкций;
• отслеживание степени и скорости изменения технического состояния строительного объекта.

9.4 Виды и периодичность наблюдений зданий и сооружений окружающей застройки определяются в зависимости:

• от уровня ответственности (ГОСТ Р 27751-2014);
• контролируемых параметров;
• технического состояния, выявленного при обследовании;
• сложности инженерно-геологических условий (СП 11-105-97, часть I).

9.5 Контролируемые параметры при геотехническом мониторинге зданий и сооружений окружающей застройки приведены в таблице 9.

Таблица 9

Контролируемые параметры при геотехническом мониторинге зданий и сооружений окружающей застройки

Контролируемый параметр	Виды наблюдений
	Визуальные	Геодезические	Геофизические	Тензометрические	Виброметрические
1	2	3	4	5	6
Целостность конструкций (трещины, отслоение защитного слоя бетона, коррозия, сплошность, раскрытие деформационных швов и т.д.)	+	-	+	-	-
Деформации и смещение конструкций (крен, сдвиг, осадка и т.д.)	-	+	-	-	-
Состояние оснований (свойства породы, сплошность, пустоты, обводнения и т.д.)	-	-	+	-	-
Напряжения в несущих конструкциях	-	-	-	+	-
Колебания конструкций от сейсмических и техногенных воздействий	-	-	-	-	+

Примечание - «+» — наблюдение выполняется; «-» — наблюдение не выполняется.

9.6 Целостность конструкций зданий и сооружений окружающей застройки определяется по результатам визуальных (подраздел 9.7) и геофизических (подраздел 9.8) наблюдений.

9.7 Визуальные наблюдения требуется выполнять для всех зданий и сооружений, расположенных в зоне влияния строительства автодорожного тоннеля. При этом следует определять геометрические размеры строительных конструкций, а в случае обнаружения деформаций (сколов, отслоений защитного слоя бетона, трещин, раскрытых деформационных швов, следов обводнения, коррозии и т.д.) — фиксировать их параметры. Наблюдения за развитием трещин в строительных конструкциях зданий и сооружений окружающей застройки рекомендуется проводить согласно положениям, изложенным в пункте 7.2.6. Наличие следов обводнений на бетоне свидетельствует о повреждениях гидроизоляции и недостаточной водонепроницаемости самого бетона, что приводит к образованию коррозии и снижению несущей способности конструкций зданий и сооружений. Обводнения требуется замерять линейками, мерными рулетками и т.д., а также определять их площадь и расположение.

Визуальные наблюдения для зданий и сооружений окружающей застройки I и II уровней ответственности рекомендуется выполнять с периодичностью не реже одного раза в неделю, для III уровня ответственности — не реже одного раза в месяц.

По результатам визуальных наблюдений определяется предварительное техническое состояние зданий и сооружений окружающей застройки. Если сведений визуальных наблюдений недостаточно для оценки технического состояния, то требуется выполнение инструментальных наблюдений (геодезических, геофизических, тензометрических и виброметрических).

По результатам визуальных наблюдений определяется предварительное техническое состояние зданий и сооружений окружающей застройки. Если сведений визуальных наблюдений недостаточно для оценки технического состояния, то требуется выполнение инструментальных наблюдений (геодезических, геофизических, тензометрических и виброметрических).

9.8 Геофизические наблюдения следует проводить для несущих конструкций зданий и сооружений I и II уровней ответственности. Для зданий и сооружений I уровня ответственности ультразвуковые исследования конструкций выполняются в ответственных узлах и местах, воспринимающих максимальные нагружения, в том числе колебательные воздействия. Для зданий и сооружений II уровня ответственности геофизические наблюдения ультразвуковым методом реализовываются локально в местах возникновения деформаций, выявленных в ходе визуальных наблюдений.

Геофизические наблюдения для зданий и сооружений I уровня ответственности рекомендуется выполнять с периодичностью не реже одного раза в три месяца, при обнаружении деформаций в несущих конструкциях зданий и сооружений I и II уровней ответственности — с периодичностью не реже одного раза в месяц.

9.9 Деформации и смещение конструкций зданий и сооружений окружающей застройки (крены, сдвиги, осадки и т.д.) определяются по результатам проведения геодезических наблюдений (подраздел 9.10).

9.10 Геодезические наблюдения за смещением конструкций зданий и сооружений I и II уровней ответственности следует выполнять независимо от их технического состояния и геологических условий. Также геодезические наблюдения рекомендуется производить в местах возникновения деформаций зданий и сооружений III уровня ответственности.

Как правило, геодезические наблюдения за смещением строительных конструкций выполняются с применением деформационных марок. Для зданий и сооружений I и II уровней ответственности деформационные марки рекомендуется закладывать по их периметру на расстоянии 15 — 20 м друг от друга, а также:

• на углах и характерных выступах;
• на стыках строительных блоков;
• по обе стороны осадочного или температурного шва;
• в местах примыкания продольных и поперечных стен;
• на поперечных стенах в местах пересечения их с продольной осью;
• на несущих колоннах;
• вокруг зон с большими динамическими нагрузками;
• в местах возникновения деформаций (трещин, сколов и т.д.);
• на участках с неблагоприятными геологическими условиями.

По периметру зданий и сооружений, напротив деформационных марок рекомендуется предусматривать деформационные реперы на расстоянии 2 — 3 м от их фундамента в целях определения взаимосвязи деформаций грунта и сооружений (зданий).

При возникновении крена и осадки зданий и сооружений в качестве дополнительного контроля к геодезическим измерениям по деформационным маркам рекомендуется предусматривать установку наклономеров и гидросистему контроля осадки. Наклономеры желательно применять в случае возникновения крена конструкций зданий и сооружений, их, как правило, размещают на накрененной верховой части зданий и сооружений. Гидросистему контроля осадки целесообразно размещать по всему периметру сооружения как в зонах возникновения осадочных деформаций, так и за их пределами. Наклономеры и гидросистему контроля осадки при соответствующем обосновании возможно использовать для непрерывного наблюдения, так как в них имеется возможность подключения к автоматизированной системе регистрации, сбора, хранения и передачи данных.

Геодезические наблюдения при нормальной эксплуатации зданий и сооружений I и II уровней ответственности, а также для зданий и сооружений III уровня ответственности, в которых регулярно находятся люди или их разрушение может повлиять на безопасность эксплуатации прилегающих строительных объектов, рекомендуется выполнять с периодичностью не реже одного раза в месяц. При возникновении повторных деформаций геодезические наблюдения следует осуществлять с периодичностью от трех раз в неделю до ежедневных измерений. При соответствующем обосновании допускается реализация непрерывных наблюдений.

9.11 Состояние оснований определяется по результатам выполнения геофизических наблюдений (подраздел 9.12) зданий и сооружений I уровня ответственности, а также II уровня ответственности при обнаружении в прилегающей геологической среде деформаций или обводнений.

10 Камеральная обработка и комплексный анализ полученных данных, разработка рекомендаций

10.3 При камеральной обработке материалов, полученных в ходе геотехнического мониторинга, выполняются:

10.4 Исполнительная документация включает все искомые показатели (деформации, напряжения и т.д.), получаемые по результатам геотехнического мониторинга. К исполнительной документации относятся:

• акты (установки, снятия показаний и т.д.) (подразделы 10.5, 10.7);
• полевые журналы (подразделы 10.6, 10.7);
• ведомости деформаций (подраздел 10.8).

10.5 Акты (установки, снятия показаний и т.д.) должны содержать:

• наименование контракта или договора;
• наименование организации-заказчика, реквизиты, юридический адрес, номер телефона/факса;
• наименование организации, выполняющей работы по геотехническому мониторингу (реквизиты, юридический адрес, номер телефона/факса);
• сведения о выполненных работах и полученных результатах (показания датчиков, смещения деформационных марок, реперов и т.д.);
• схемы по расположению измерительного или иного оборудования, применяемого для геотехнического мониторинга.

Ведение исполнительной документации необходимо для подтверждения выполненных работ по геотехническому мониторингу перед заказчиком.

10.6 Полевые журналы должны содержать все результаты измерений, сведения о климатических, техногенных и других условиях, при которых выполнялись измерения.

10.7 Полевые журналы, акты установки, акты снятия показаний и т.д. составляются в произвольной форме на все виды работ геотехнического мониторинга и согласовываются с заказчиком.

10.8 Ведомости деформаций составляются при проведении визуальных наблюдений за состоянием строительных конструкций объектов геотехнического мониторинга. Ведомости деформаций должны содержать следующие рекомендуемые сведения:

• вид деформаций (трещины, раскрытие деформационных швов и т.д.);
• параметры деформаций (длину, глубину, ширину и т.д.);
• расположение деформаций (пикет, планово-высотную отметку и т.д.);
• эскиз, или фотографию деформаций, или ссылку на фотографию в приложении;
• наиболее вероятную причину возникновения деформаций.

10.9 Проверка данных геотехнического мониторинга, изложенных в исполнительной документации, выполняется непосредственно после каждого цикла измерений в целях заблаговременного выявления неточностей и ошибок.

10.10 Исполнительная документация в обязательном порядке должна быть подписана представителями заказчика и организации, осуществляющей геотехнический мониторинг. Копии исполнительных документов требуется прикладывать к промежуточным и итоговым (заключительным) техническим отчетам, которые передаются заказчику в установленные техническим заданием сроки.

10.11 При выполнении камеральных работ для исключения ошибок в обязательном порядке необходимо пользоваться соответствующими инструкциями по эксплуатации оборудования, методическими документами и т.д. Инструкции по эксплуатации оборудования, как правило, поставляются в комплекте с оборудованием или запрашиваются отдельно у его разработчиков.

10.12 Для учета изменения климатических условий в измерительных приборах (тахеометрах, нивелирах, считывающих устройствах и т.д.) или при вычислении показателей напряжения, деформаций и других параметров следует осуществлять компенсационные поправки на температуру, влажность, вибрации и иные воздействия, влияющие на точность получаемых результатов.

10.13 Не рекомендуется производить снятие показаний с датчиков деформации, датчиков давления грунта, анкерных датчиков нагрузки и скважинных экстензометров в периоды выполнения проходческих работ при их близком расположении к забою тоннеля. Вибрации, вызванные проходческим комбайном, влияют на результаты измерений и в значительной степени искажают их достоверность.

10.14 Для сокращения риска возникновения ошибок при производстве полевых (установке оборудования, снятии показаний и т.д.) и камеральных (при вычислении, учете поправочных коэффициентов на температуру и т.д.) работ рекомендуется разрабатывать регламенты для внутреннего пользования с основными положениями и требованиями производства наблюдений.

10.15 Результаты камеральной обработки данных геотехнического мониторинга желательно заносить в специальные базы хранения данных и отображать на трехмерных моделях геологического разреза с нанесенным контуром автодорожного тоннеля, зданиями и сооружениями окружающей застройки. Деформации, выявленные при визуальных наблюдениях, на трехмерных моделях следует изображать в виде узлов с привязкой к пикету, планово-высотной отметке и т.д. После нанесения всех результатов геотехнического мониторинга на геологический разрез выполняется его сравнение с существующими геологическими разрезами, полученными по результатам инженерных изысканий до строительства автодорожного тоннеля.

10.16 Комплексный анализ влияния строительного производства на состояние объектов геотехнического мониторинга выполняется в процессе сравнения результатов инженерных изысканий и обследований до строительства и геотехнического мониторинга в период сооружения автодорожного тоннеля. Комплексный анализ результатов геотехнического мониторинга необходим:

• для установления наиболее слабых зон в конструкциях автодорожного тоннеля и грунтовом массиве;
• определения причин развития деформаций (напряжений);
• установления скорости развития деформаций (напряжений);
• составления прогноза развития деформаций (напряжений);
• определения самых неблагоприятных сценариев развития ситуации в зависимости от планируемых мероприятий по усилению;
• выдачи рекомендаций по проведению усиливающих мероприятий (при необходимости).

Выполнение комплексного анализа также исключает ошибки, которые могли быть совершены при обработке данных геотехнического мониторинга.

10.17 Комплексный анализ проводится при сравнении всех наблюдений геотехнического мониторинга, в результате чего определяется взаимосвязь развития напряжений и деформаций.

10.18 Напряженное состояние автодорожных тоннелей, зданий и сооружений окружающей застройки определяется по результатам анализа эпюр распределения напряжений в сечениях и отдельных точках конструкций. Анализ напряжений также следует проводить по изменению их характера во времени, которое подразделяется на квазистационарное, регулярное развитие и скачкообразное изменение. Квазистационарный характер изменения во времени свидетельствует о стабильном состоянии (упругой работе) конструкций сооружения. Регулярное развитие напряжений в строительных конструкциях указывает на нестабильное состояние, постоянное изменение схемы статической работы сооружения. Скачкообразное изменение напряжений, как правило, связано с трещинообразованием, влиянием природных и техногенных вибраций, температурными колебаниями и гидростатической нагрузкой.

10.19 При комплексном анализе в обязательном порядке требуется учитывать влияние внешних природно-климатических (климатических осадков, землетрясений, оползней и т.д.) и техногенных (нагружений оползневого тела, вибрации от строительной техники, проходческих работ и т.д.) воздействий.

10.20 По результатам выполнения комплексного анализа определяются наиболее уязвимые и поврежденные зоны автодорожного тоннеля, в которых требуется проведение мероприятий по усилению их несущей способности.

10.21 Основными рекомендуемыми мероприятиями, усиливающими несущую способность конструкций автодорожного тоннеля и грунтового массива, как правило, являются:

• тампонирование пустот за ограждающей конструкцией;
• цементация тела ограждающей конструкции;
• торкретирование поверхности ограждающей конструкции;
• устройство монолитной железобетонной рубашки;
• нанесение слоя набрызг-бетона в сочетании с металлической сеткой или анкерами.

Применение того или иного способа усиления конструкций автодорожного тоннеля определяется в зависимости от степени опасности деформаций и скорости их развития.

10.22 Информирование заказчика и заинтересованных лиц по итогам комплексного анализа геотехнического мониторинга, как правило, выполняется в оперативном (подраздел 10.23) и штатном (подраздел 10.24) режимах.

10.23 Информирование в оперативном режиме осуществляется с помощью справок, включающих основные сведения, характеризующие состояние объектов геотехнического мониторинга. Оперативные справки следует составлять и передавать заказчику и всем заинтересованным лицам при достижении критериальных показателей состояния геологической среды и строительных конструкций. Оперативная справка должна содержать:

• наименование объекта геотехнического мониторинга;
• схемы, планы и другие данные расположения мест развития НДС;
• таблицу с результатами измерений;
• заключение.

10.24 Информирование в штатном режиме выполняется в заранее установленные программой или проектом геотехнического мониторинга сроки с помощью отчетных документов. Отчетная документация разрабатывается в соответствии с требованиями СП 22.13330.2016 и включает:

• начальный отчет (подраздел 10.25);
• промежуточный отчет (подраздел 10.26);
• итоговый (заключительный) отчет (подраздел 10.27).

10.25 Начальный отчет составляется единожды и является документом, описывающим основные принципы выполнения геотехнического мониторинга. В состав начального отчета должны входить:

• методы и состав наблюдений за изменениями контролируемых параметров;
• характеристики применяемого оборудования;
• результаты оценки точности измерений;
• схемы фактического расположения участков измерений контролируемых параметров;
• результаты фиксации их первоначального положения и состояния.

10.26 В промежуточных отчетах аккумулируются все результаты геотехнического мониторинга, полученные за отчетный промежуток времени (месяц, квартал, полгода, год). Промежуточные отчеты должны содержать:

• оперативную информацию о прогнозируемом состоянии грунтового массива;
• сведения по изменениям контролируемых параметров объектов наблюдения;
• сведения о превышении критериальных показателей контролируемых параметров от проектных значений и результатов геотехнического прогноза;
• анализ результатов наблюдений, их сопоставление с прогнозируемыми и критериальными показателями;
• рекомендации по выполнению проходческих работ;
• рекомендации по усилению строительных конструкций, необходимых компенсационных или противоаварийных мероприятиях, а также инженерной защите (при выявлении отклонений контролируемых параметров от проектных величин);
• планы или схемы расположения геотехнического оборудования;
• геологические разрезы, выполненные по продольному профилю автодорожного тоннеля с нанесением на них подконтрольных сечений, геодезических, геофизических створов и т.д.;
• результаты визуальных и инструментальных наблюдений в виде ведомостей, таблиц, графиков и т.д.;
• акты освидетельствования выполненных наблюдений (акты установки, акты снятия показаний и т.д.).

10.27 Итоговый (заключительный) отчет аккумулирует все результаты, полученные за весь период проведения геотехнического мониторинга и в дополнение к составу промежуточного отчета, включает:

• окончательные результаты фиксации изменений контролируемых параметров, подтверждающие их стабилизацию;
• последствия влияния строительства на прилегающую геологическую среду, здания и сооружения окружающей застройки;
• предложения по дальнейшему проведению мониторинга на этапе эксплуатации автодорожного тоннеля.

10.28 Получение достоверных результатов наблюдений, оценка состояния объектов геотехнического мониторинга, выдача эффективных рекомендаций по превентивным мероприятиям, усилению строительных конструкций и инженерной защите во многом зависят от соблюдения принципов камеральной обработки и комплексного анализа, изложенных в данном разделе.

БИБЛИОГРАФИЯ

[1]	ПБ 03-428-02	Правила безопасности при строительстве подземных сооружений
[2]		Методическое руководство по комплексному горно-экологическому мониторингу при строительстве и эксплуатации транспортных тоннелей, 2009
[3]	ВСН 126-90	Крепление выработок набрызг-бетоном и анкерами при строительстве транспортных тоннелей и метрополитенов
[4]	ОДМ 218.3.008-2011	Рекомендации по мониторингу и обследованию подпорных стен и удерживающих сооружений на оползневых участках автомобильных дорог
[5]	ТР 182-08	Технические рекомендации по научно-техническому сопровождению и мониторингу строительства большепролетных, высотных и других уникальных зданий и сооружений, возводимых в г. Москве

ОКС 93.080.99
Ключевые слова: автодорожный тоннель, грунтовый массив, геологическая среда, оползневой склон, геотехнический мониторинг, визуальные наблюдения, инструментальные наблюдения

Руководитель организации-разработчика ООО «НТЦ ГеоПроект» Директор С. И. Маций

---