3. Инженерно-геологические изыскания для проектирования трасс магистральных трубопроводов и лэп: стадийность, задачи, содержание и методы.

Большая протяженность (до многих тысяч километров) трасс ма­гистральных трубопроводов и линий электропередач, пролегаю­щих в различных климатических, геоморфологических и геологи­ческих областях, пересекающих разнообразные водные и иные преграды, определяет специфические задачи комплексных инже­нерных изысканий для обоснования проектирования и строитель­ства этих относительно несложных линейных сооружений.

Трубопроводы, газо- и нефтепродуктов прокладываются пре­имущественно в подземных условиях на глубинах 0,8—1,1 м; на­земное протяжение, в том числе на опорах, допускается в исклю­чительных случаях при соответствующем обосновании. Трубопро­воды подразделяются на классы в зависимости от их диаметра (от 300 до 1600 мм) и давления, которое достигает 10 МПа. Наи­более сложными в инженерном отношении участками трассы тру­бопроводов являются пересечения с крупными болотами, реками, водохранилищами, судоходными и магистральными ирригацион­ными каналами, с авто- и железными дорогами, с территориями, подрабатываемыми горными выработками, с развитием активных оползневых и обвальных, карстовых, селевых, просадочных, сейсмических) и других процессов. Особыми условиями для приложения трубопроводов обладают районы с многолетней сплошной и островной мерзлотой. В ком­плекс сооружений «трубопроводы» входят компрессорные стан­ции перекачки, дюкеры, мосты, вспомогательные объекты, а также мероприятия по инженерной защите трассы от опасных геоло­гических процессов.

Магистральные водотрубопроводы прокладываются в относи­тельно редких случаях, они обычно меньшей протяженности и диаметра, менее опасны для окружающей среды, чем газопрово­ды. Тем не менее инженерно-геологическая характеристика тер­ритории для выбора трассы и оценка ее устойчивости необходи­мы, например, для прокладки трубопроводов на Южном берегу Крыма и в других районах.

В СНиПе 2.05.06-85 сформулированы основные требования к проектированию газо- и нефтепроводов и обращается внимание на особые условия трасс в горных и других сложных условиях. Активизация оползней на горных склонах Карпат, вызванная как неучтенными природными особенно­стями (оползни), так и нарушением ведения строительных работ, -создала непосредственную угрозу газо- и нефтепроводам, а от­дельные оползневые подвижки обусловили разрыв труб и возник­новение пожаров. Неучтенная высокая сейсмичность в районе Газли (Узбекистан) привела к катастрофическим ситуациям вследствие неоднократных землетрясений. Поэтому рекомендует­ся по возможности избегать участки с высокой сейсмичностью, активными тектоническими разломами и другими опасными гео­логическими процессами.

Прокладка трубопроводов в районах распространения много­летней мерзлоты изменяет режим геокриологических процессов, вызывая различные деформации грунтов в основании трубопровода и на прилегающей полосе, что приводит к нарушению нормаль­ной их эксплуатации.

Участки пересечения трубопроводами водохранилищ и круп­ных рек, берега которых интенсивно размываются, вызывая ополз­невые и другие виды нарушения устойчивости, требуют детально­го инженерно-геологического изучения в целях выбора более ста­бильных мест и обоснования инженерных мероприятий по их укреплению. Пересечение паводко- и селеопасных речных долин и; крупных оврагов, проложение трубопроводов по территории с.по­тенциальными современными карстовыми провалами, просадками-в лёссах и иными негативными явлениями определяет необходи­мость отдельного рассмотрения целесообразности трассы и до­полнительных мероприятий по обеспечению надежности эксплуа­тации. Таким образом, по содержанию и детальности изысканий обособляются три основных направления — инженерно-геологиче­ское изучение: 1) непосредственно трасс трубопроводов, 2) от­дельных ее участков со сложными условиями, на которых разви­ты или могут возникнуть опасные геологические процессы и 3) площадки, где намечается расположить насосные станции, мо­сты и другие инженерные сооружения трубопроводов. Выбор об­щего направления трасс трубопроводов в основном определяется; районами, откуда забирается и куда подается газ или нефть, ис­ходя из наличия месторождений и потребностей народного хозяй­ства. На этой стадии на основе имеющихся материалов характе­ризуются региональные инженерно-геологические и другие при­родные условия в виде кратких записок и соответствующих мел­комасштабных карт: обычно 1:200000 для горно-складчатых об­ластей и 1 : 500000 для равнинно-платформенных.

Непосредственные инженерно-геологические и другие изыска­ния начинаются на стадии технико-экономического обоснования (ТЭО) на генерально-выбранном направ­лении в полосе достаточной ширины (десятки километров) в це­лях обоснования наиболее благоприятной по природным усло­виям и экологически безопасной трассы, обязательно в вариант­ных рассмотрениях. Основным методом исследований является инженерно-геологическая и, в областях распространения много­летней мерзлоты- инженерно-геокриологическая съемка с широ­ким применением сейсмо- и электроразведки, пенетрационной раз­ведки, в ограниченном объеме бурения скважин и шурфования преимущественно для опробования разреза и определения состоя­ния и различных свойств талых и мерзлых грунтов, с деталь­ностью обобщенных показателей. Обязателен ориентировочный, прогноз изменения мерзлотного состояния грунтов, уровней и ре­жима грунтовых вод, возможных негативных геологических про­цессов- просадок, пучин, выпора и подтопления трубопровода и т. п. -на рассматриваемых вариантах трасс. Для предвари­тельного решения этой задачи при необходимости организуются на нескольких типичных участках краткосрочные режимные на­блюдения за температурой и влажностью грунтов и уровнями под­земных вод. Существенную помощь в обосновании временных прогнозов при строительстве и эксплуатации трубопроводов мо­гут оказать данные наблюдений за состоянием территории и де­формации существующих сооружений; рекомендуется широкое применение метода аналогий.

Многие трассы газонефтепроводов пролегают от полярных за­болоченных и мерзлотных областей Западной Сибири или от пу­стынных зон Средней Азии до центральных, южных и западных границ страны, пересекая горные массивы Урала, Кавказа и Кар­пат, оползневые, карстовые, селевые и иные опасные и сложные территории. Поэтому детальность инженерно-геологического кар­тирования на стадии ТЭО должна быть различной. Оптимальны­ми масштабами инженерно-геологических съемок являются 1 : 200 000—1:100000 в зависимости от сложности рельефа и гео­логической среды районов при условии, что отдельные типовые участки с развитием негативных геологических процессов, неред­ко совмещающиеся с площадками размещения сооружений, кар­тируются в масштабах 1:25000 и 1:10000. Наличие подобных материалов позволит обосновать как вариантные сравнения для выбора трассы трубопровода, так и наилучшее расположение со­оружений на ней.

Инженерно-геологические изыскания на стадии разработки проекта трубопроводов и сопутствующих сооружений сосредото­чиваются на выбранной в ТЭО трассе и предполагают детализа­цию:

1) Геологического строения трассы с окончательным оконтуриванием районов распространения старичных, песчано-плывунных, торфяных и других малопрочных и деформируемых грунтов, опре­деление их свойств, влажности, плотности, пучинности, тиксотропности, мерзлотных и механических характеристик путем проведе­ния дополнительных геофизических, буровых, пенетрационно-каротажных, шурфовочных и экспериментальных работ;

2) Глубины залегания и режима грунтовых вод и верховодки,их режима в зависимости от микрорельефа и особенностей лито-логического разреза района, климатических условий, стока и ин­фильтрации атмосферных осадков;

3) Мест проявления, характера, интенсивности и параметров современных геологических процессов — мерзлотных, оползневых, эрозионных, карстовых и других, прогноз влияния на их развитие техногенных факторов с использованием методов эксперименталь­ных и аналогий по данным наблюдений на трассах существующих трубопроводов.

Инженерно-геологические и другие материалы изысканий мо­гут быть представлены с учетом требований проектирования в ви­де различных карт и разрезов по трассе трубопровода с райони­рованием территории в масштабах более крупных или в тех же, что и на стадии ТЭО, но существенно насыщенных фактическими данными и содержащих более детальные врезки по типичным участкам с развитием негативных процессов. Инженерно-геологи­ческие и мерзлотные данные по трассе должны быть достаточны для обоснования проекта мероприятий инженерной защиты. При проложении трубопроводов на болотах и в озерных западинах, где распространены песчаные плывуны, рыхлые торфа, илы, необхо­димо охарактеризовать и обосновать меры, предотвращающие по­гружение трубопроводов и нарушение нормальной их эксплуа­тации.

Большое внимание на стадии Проекта уделяется изучению ин­женерно-геологических условий площадок расположения насос­ных станций, пересечений с водными преградами, авто- и желез­ными дорогами и т. п. В зависимости от особенностей геологиче­ского строения площадки и характера преграды выполняются де­тальное (1:5000—1:2000) инженерно-геологическое картирова­ние, разведочное бурение и шурфование, опытное определение штампами деформационных и прочностных свойств грунтов осно­ваний сооружений и откосов выемок, по которым намечено проложение трубопровода. При проведении изысканий на площадках насосных станций, мостовых переходов и других вспомогательных объектов трубопроводов следует пользоваться соответствующими методическими указаниями и инструкциями для конкретного вида сооружений. Ввиду большого разнообразия геологических, кли­матических, гидрологических и иных условий районов, которые пересекают трассы трубопроводов, могут возникнуть разнообраз­ные вопросы методического характера, например по прогнозу из­менения режима грунтовых вод, состояния территории мерзлотно­го и иных негативных процессов, для решения которых целесооб­разно выполнять научные и экспериментальные исследования по отдельным программам.

Изыскания для строительства линий электропередач. Ком­плексные изыскания для инженерно-геологического обоснования выбора конкретных трасс между заданными пунктами и характе­ристики отдельных площадок для опор мачт на линиях электро­передач (ЛЭП) отличаются линейным характером. ЛЭП, подобно трубопроводам, пересекают различные территории и преграды с разнообразными климатическими, гидрологическими и геологиче­скими условиями. Выбор и оценка трассы ЛЭП и мест под опоры мачт является менее трудной задачей по сравнению с трассами для трубопроводов, хотя имеются свои особенности. Изыскания и проектирование ЛЭП в стране проводятся в больших объемах специализированным институтом по ведомственным инструкциям.

На первой стадии изысканий (ТЭО) линий электропередач, не­обходимо по заданному направлению трассы выполнить: а) обоб­щение имеющихся гидрологических и инженерно-геологических материалов; б) маршрутное картирование в масштабах от 1: : 200 000 до 1:50000 в зависимости от сложности природных ус­ловий и в полосе шириной, достаточной для вариантного рассмот­рения трассы ЛЭП и рекомендаций наилучшей по геоморфологическим и инженерно-геологическим признакам; в) инженерно-гео­логическое районирование трассы с показом участков развития интенсивных геологических процессов (эрозионных, селевых, об­вально-оползневых, карстовых и др.), на которых размещение мачт ЛЭП нежелательно или представляет трудности или требу­ются инженерные мероприятия по укреплению площадок под опо­ры; г) детальное и микросейсмическое районирование трассы в целях обоснования конструкций фундаментов опор мачт ЛЭП, исключающих их опрокидывание при землетрясениях и ветровых нагрузках; д) общую характеристику территории, прилегающей к трассе ЛЭП, на которой могут быть проложены подъездные до­роги, линии связи и иные вспомогательные объекты. Исходя из предварительных проектных предположений о расположении ос­новных опор, устойчивость участков их размещения целесообраз­но охарактеризовать подробнее путем детального картирования, заложения неглубоких шурфов и предварительной оценки свойств пород, включая электрические для обоснования заземления.

На второй стадии - Проектной ЛЭП, уточняются местоположение опор, физические и механические свойства грунтов в их основа­нии, необходимость и характер мероприятий для защиты от эро­зионных размывов, оползания, снежных лавин и селей в горных областях. Инженерно-геологическая характеристика трассы ЛЭП, ее районирование уточняются на разрезах и картах и в тек­сте окончательного отчета. Основное внимание при изысканиях уделяется выбранным площадкам под опоры мачт. В ряде слу­чаев допускается проведение изысканий для ЛЭП в одну стадию, если на трассе нет участков со сложными природными условиями, а ее конкретное направление четко определяется проектными со­ображениями.

На всех стадиях изысканий основными методами должны быть: а) картирование при широком использовании аэрофото­снимков разных масштабов, дополняемых в районах с расчленен­ным рельефом фототеодолитной съемкой; б) электро- и сейсмо­разведка, пенетрационно-каротажные исследования, дополняемые на площадках опор и потенциально-неустойчивых участках неглу­бокими шурфами и скважинами; в) исследование физических и механических свойств грунтов, выполняемое преимущественно на образцах, отобранных с площадок расположения.