книги из ГПНТБ / Климов О.Д. Основы инженерных изысканий учеб. пособие
.pdf§ 3. СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Многолетний опыт проектирования и строительства инженерных сооружений в СССР показал, что проектирование следует вести постепенно, не стремясь сразу достигнуть окончательного решения. Поэтому проектирование ведется по этапам, которые называют стадиями проектирования. На каждой стадии последовательно углубляются и уточняются элементы проекта.
В настоящее время в СССР принята в качестве основной д в у х
с т а д и й н а я |
с и с т е м а |
проектирования. На первой стадии |
||
составляют т е х н и ч е с к и й |
п р о е к т , |
а затем ведут рабочее |
||
проектирование, |
в процессе |
которого составляют |
р а б о ч и е |
|
ч е р т е ж и . |
времени проектирование |
велось в |
три стадии: |
|
До недавнего |
||||
проектное задание, технический проект, рабочее проектирование. Но более глубокая изученность природных условий страны, накопленый опыт проектирования и, что особенно важно, широкое внедре ние типового проектирования позволили без ущерба для качества перейти на более короткий цикл работ.
Т и п о в ы м п р о е к т о м называют проект для многократ ного использования при строительстве однотипных сооружений. Основа типового проектирования — унификация схемы и элементов сооружения.
Преимущества строительства сооружения по типовым проектам состоят в следующем: а) уменьшается по сравнению с индивидуаль ным проектированием объем проектных работ, б) сокращаются сроки и стоимость строительства, в) появляется возможность массового заводского изготовления конструктивных элементов сооружения.
В настоящее время типовое проектирование стало господству ющей формой проектирования. В жилищном, культурно-бытовом, сельском и транспортном строительстве типовое проектирование составляет 80—95% от общего числа составляемых проектов.
Типовой проект состоит из комплекта рабочих чертежей, сметы и пояснительной записки.
Использование типового проекта для конкретных условий строи тельства сооружения требует внесения в чертежи ряда уточнений, связанных с характеристикой местных грунтов, рельефа, подземных
вод и др. Это уточнение называют п р и в я з к о й |
п р о е к т а . |
Проектирование по двум стадиям способствует |
уменьшению |
проектно-сметных материалов, сокращению сроков их составления, рассмотрения и утверждения.
Наряду с двухстадийным проектированием можно применять одностадийное т е х н о р а б о ч е е п р о е к т и р о в а н и е . Такое проектирование ведется на несложных объектах, которые предполагается строить по типовым или повторно используемым экономичным индивидуальным проектам. В этом случае одновременно решается вопрос о выборе места и основных технических параметрах сооружения.
іо
На сложных и крупных объектах, имеющих особо важное народ нохозяйственное значение, перед техническим проектированием производятся работы по технико-экономическому обоснованию (ТЭО) намечаемого строительства.
На каждой стадии проектирования решается определенный круг вопросов. Так, в т е х н и ч е с к о м п р о е к т е , при двухста дийном проектировании должны быть выяснены экономическая целесообразность и техническая возможность строительства соору жения в конкретном месте, а также определена сметная стоимость строительства. Наличие технического проекта дает право на вклю чение данного объекта в титульный список * капитального строитель ства, заключения договора заказчика с подрядной организацией, которая будет вести строительство, и на выдачу заказа на изгото вление технологического оборудования. При проработке этой стадии широко используется типовое проектирование.
Р а б о ч и е ч е р т е ж и предназначаются для непосредствен ного осуществления строительных и монтажных работ. Рабочее проектирование ведется на основе утвержденного технического про екта. В ходе рабочего проектирования окончательно' уточняется генеральный план сооружения и разрабатывается проект производ ства строительных работ (ГШР).
На сложных, крупных и особо важных сооружениях для под тверждения экономической целесообразности и хозяйственной необ ходимости их проектирования и строительства перед составлением технического проекта разрабатывается технико-экономическое обо снование. ТЭО — предпроектный документ, в котором решаются такие принципиальные вопросы, как роль и значение данного соору жения в комплексе существующих и тех, что будут построены в бу дущем их взаимосвязь. В нем дается обоснование основных техни ческих и строительных решений; приводятся экономические сведе ния (объемы и эффективность капитальных вложений).
Основные установки на разработку ТЭО дается министерствами и ведомствами. Непосредственная разработка ТЭО ведется головной проектной организацией отрасли народного хозяйства.с привлече нием других специализированных проектных и изыскательских организаций. •
Технико-экономическое обоснование состоит из пояснительной записки с прилагаемыми к ней расчетами, таблицами, графиками и др. После согласования с Госпланом СССР и Госстроем СССР ТЭО утверждается министерствами и ведомствами СССР и советами ми нистров союзных республик.
Утвержденное ТЭО является обоснованием для составления задания на разработку технического проекта.
* Титульный список — перечень отдельных объектов строительства, для которых установлены размеры капитальных вложений и сроки ввода объектов в эксплуатацию.
И
§ 1. ИЗЫСКАНИЯ
Успешное проектирование возможно лишь на основе полноцен ных материалов, собранных в процессе специальных инженерных изыскательских работ: инженерно-геодезических, инженерно геологических, гидрологических и др.
Изыскания, как и проектирование, делятся на стадий, причем между стадиями изысканий и проектирования имеется теснейшая связь: каждая стадия изысканий должна обеспечивать материалами соответствующую стадию проектирования. В связи с этим в проекте производства изыскательских работ различают: изыскания для технико-экономического обоснования, изыскания на стадии техни ческого проекта, изыскания на стадии рабочего проектирования.
По направленности изыскания делятся на экономические и тех нические. Э к о н о м и ч е с к и е и з ы с к а н и я позволяют определить экономическую целесообразность строительства соору жения в данном месте с учетом обеспеченности его стройматериалами, сырьем, транспортом, рабочей силой и т. п. Экономические изыска ния обычно предшествуют техническим. Т е х н и ч е с к и е и з ы с к а н и я предназначены для изучения природных условий места строительства с целью наилучшего учета и использования их при проектировании и строительстве сооружения.
Содержание и объем технических изысканий определяется типом, видом и размерами проектируемого сооружения, местными усло виями и степенью их изученности, а также стадией проектирования. Порядок, методика и точность технических изысканий устанавли ваются соответствующими инструкциями, например: «Инструкцией по инженерным изысканиям для городского и поселкового строитель ства, СН 211—62»; «Инструкцией по инженерным изысканиям для линейного строительства, СН 234—62»; «Общими положениями к инструкциям по инженерным изысканиям для основных видов строительства, СН 210—62»; «Инструкцией по топографо-геодези ческим работам для городского, поселкового и промышленного строительства, СН 212—73»; «Инструкцией по инженерным изыска ниям для промышленного строительства, СН 225—62».
Г л а в а П
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ
§ 5. РОЛЬ, СОСТАВ II ВИДЫ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ
Основой экономических изысканий являются перспективные научно разработанные планы развития народного хозяйства СССР.
Роль и содержание экономических изысканий зависят от вида инженерного сооружения. Например, для промышленных объектов экономические изыскания призваны: определить экономическую
12
целесообразность размещения сооружения в данном месте с учетом обеспечения его сырьем, топливом, электроэнергией, водой, газом, а также выяснить условия реализации готовой продукции; опреде лить наиболее выгодные пути и средства сообщения внутри района и условия примыкания к сети существующих дорог; установить возможность кооперирования объекта с существующими и строящи мися предприятиями; выяснить перспективы расселения рабочих и служащих на период строительства и эксплуатации сооружения,
При проектировании объектов транспорта экономические изы скания дают возможность определить выгоднейший вид транспорта (автомобильный, железнодорожный, водный), установить наиболее рациональное прохождение трассы на местности, размеры грузовых и пассажирских перевозок, определить основные параметры соору жения.
Экономические изыскания нри проектировании городов и рабочих поселков ведутся в несколько меньшем объеме, так как отпадает надобность в сборе сведений о сырьевой базе и потребителях про дукции. Экономические изыскания на таких объектах должны опре делить численность населения и перспективы его роста, степень занятости, степень обеспеченности населения жилой площадью, установить степень и перспективы развития промышленности, транс порта, сети культурно-бытовых предприятий; наличие свободных территорий для возведения зданий и организации отдыха трудящихся и др.
Основной состав работ при экономических изысканиях — это обследования и сбор материалов на район строительства, обработка, систематизация и анализ собранных материалов. Детальный перечень собираемых сведений, естественно, зависит от типа проектируемого сооружения, и в одних случаях (на автомобильных и железных дорогах) он сводится к получению данных о перспективных размерах грузовых и пассажирских перевозок, в других — к сбору сведений о существующих промышленных предприятиях и их продукции, о возможности хозяйственной и технологической связи с ними, об энергоснабжении, о сырьевых ресурсах района, о путях сообщения, об условиях будущего строительства и подготовки к нему.
Подробный состав экономических изысканий при строительстве основных видов инженерных сооружений устанавливается специаль ными инструкциями.
Независимо от вида сооружения при экономических изысканиях необходимо выяснить условия обеспечения будущего строительства строительными материалами (цементом, песком, гравием, глиной, бутовым камнем) и элементами сборных конструкций, степень осна щения подрядных организаций механизмами и строительной тех никой.
Сбор необходимых экономических данных обычно ведется в го сударственных плановых органах, министерствах, в статистических управлениях, а также на местах: в местных советах депутатов тру дящихся, в районных организациях, на существующих предприятиях,
13
на транспортных узлах. Экономические сведения должны учитывать перспективы роста промышленного предприятия, роста численности и благосостояния населения городов и поселков, возрастания разме ров перевозок по водным и сухим путям. В зависимости от стадии проектирования и вида сооружения должна учитываться перспектива развития не менее чем на 10—20 лет.
По характеру экономические изыскания разделяют на проблем ные и титульные.
П р о б л е м н ы м и называют такой вид экономических изы сканий, в которых рассматривается ряд вариантов, различных по направлению, но разрешающих одну общую народнохозяйственную задачу. Они часто ведутся без привязки сооружения к конкретному месту. Для дорог, например, без определения положения дороги и ее конечных пунктов (заданы могут быть лишь взаимосвязываемые экономические районы). При промышленном строительстве необхо димость в проблемных изысканиях возникает в случаях проектиро вания сложных и крупных промышленных комплексов, когда прежде всего должны быть выяснены общие перспективы экономического развития района в целом. Значительна роль проблемных изысканий в гидротехническом строительстве. Строительство мощных гидро станций на реках Сибири и Дальнего Востока неизбежно ведет к хо зяйственно-экономическому перерождению целых районов и обла стей и это заранее должно быть учтено в ходе проблемных экономи
ческих изысканий. |
выполняются во |
внестадийный период, |
Проблемные изыскания |
||
т. е. при составлении ТЭО. |
о б ъ е к т н ы е |
экономические изы |
Т и т у л ь н ы е и л и |
скания ведутся для проектирования конкретного сооружения — титула с привязкой его к определенной местности: плотины — к створу на реке, дороги — к пунктам примыкания, промышленного или гражданского сооружения — к выделенному участку террито рии. Экономические изыскания в этом случае должны охватить не только участок будущего строительства, но и прилегающие районы.
Титульные экономические изыскания при двухстадийном проек тировании ведутся преимущественно на стадии технического проекта с целью детального и комплексного изучения экономики района.
Для стадии рабочего проектирования экономические изыскания не проводятся и лишь в отдельных случаях здесь могут потребоваться некоторые уточнения ранее выполненных расчетов.
§6. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ
Входе проектирования инженерных сооружений, особенно транспортных и гидротехнических, естественно, возникает несколько возможных решений проектной задачи, в большей или меньшей степени удовлетворяющих поставленным требованиям. Каждое из
таких решений называют в а р и а н т о м .
Довольно часто при изысканиях возникает от двух до пяти ва риантов, а иногда и более. Сравнение таких конкурирующих ва-
14
риаитов позволяет находить наилучшее решение задачи. Привле кать большое число вариантов нецелесообразно, так как в этом случае преимущество одного варианта над другим часто оказывается несу щественным, а расчеты по большому числу вариантов удлиняют сроки принятия окончательного решения.
Появление нескольких вариантов возможно как при проблем ных, так и при титульных экономических изысканиях. В последнем случае их называют в н у т р и о б ъ е к т н ы м с р а в н е н и е м в а р и а н т о в .
Рис. 1. Характер изменения площади затопления с из менением напора Н
Внутриобъектное сравнение вариантов обычно ведется по эко номическим и техническим показателям. Экономические показатели варианта отражаются в сметной документации. Подсчет стоимости по каждому варианту ведется с учетом затрат на строительство и последующий период эксплуатации сооружения. При подсчетах стоимости строительства должны учитываться два основных вида затрат: а) непосредственно на строительство сооружения или пря мые затраты и б) на другие работы, обусловленные строительством
сооружения, или дополнительные затраты. |
из |
стоимости рабочей |
|
П р я м ы е з а т р а т ы складываются |
|||
силы, стройматериалов, готовых конструкций, |
расходов на транс |
||
порт, |
электроэнергию, эксплуатацию строительных машин и др. |
||
Они |
характеризуют, например, стоимость 1 |
м3 |
земляной плотины, |
1 пог. км дороги, трубопровода, тоннеля.
Появление дополнительных затрат обусловлено тем, что возво димое сооружение приходит в соприкосновение с окружающей
15
местностью и в той или иной мере воздействует на нее. Например, строительство плотины на реке ведет к образованию водохранилища, в зону распространения которого может попасть множество объек тов, требующих их переноса, переустройства или защиты. Часть объектов, таких, как дороги, линии связи, линии электропередач, сельскохозяйственные угодья, при этом целиком утрачиваются. Все это наносит ущерб хозяйству, требует значительных дополни тельных денежных затрат.
Размеры дополнительных затрат зависят от вида сооружения. Из приведенного выше примера очевидно, что при строительстве ГЭС дополнительные затраты могут быть весьма значительными. Роль дополнительных затрат при гидротехническом строительстве суще ственна еще и потому, что величина их в определенной мере влияет на основные параметры сооружения. Действительно, чем больше высота напора Н, тем больше мощность ГЭС. В то же время с увели чением высоты напора увеличивается, иногда очень резко, площадь затопления (рис. 1) и, следовательно, увеличиваются дополнитель ные затраты. В этом случае только материалы экономических изы сканий позволяют выбрать оптимальный вариант проектного напора ГЭС, т. е. одного из главных параметров гидротехнического соору жения.
Дополнительные затраты на других видах сооружений обычно меньше и влияние их на технические параметры сооружений не столь велико.
§ 7. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ТРАССИРОВАНИЕ
Линейные сооружения по назначению являются транспортными сооружениями. Их задача обеспечить передачу электроэнергии (ЛЭП), транспортирование топлива, сырья (трубопроводы), перевозку грузов и пассажиров (автомобильные и железные дороги).
Отыскание на местности или карте наиболее целесообразного расположения оси линейного сооружения называют т р а с с и р о в а н и е м . Точное положение трассы на местности определяют на основе технических изысканий.
При проектировании линий электропередач, линий связи, тру бопроводов всегда стремятся проложить трассу по наиболее корот кому пути между подстанциями или между местами добычи и потре бления. В этом случае, намечая трассу, руководствуются главным образом физико-географическими характеристиками местности: характером рельефа, ситуацией, условиями переходов через есте ственные водные и высотные преграды. Особое внимание обращается на места с неблагоприятными грунтовыми условиями. Экономиче ские изыскания в этом случае ведутся в небольшом объеме. При проектировании дорог — железных и автомобильных — экономи ческие изыскания более необходимы.
При экономических изысканиях дорожных трасс нужно изучить современное состояние и перспективы хозяйственно-экономического развития района, выявить общее направление дороги и те промыш-
16
ленные и сельскохозяйственные центры и населенные пункты, вблизи которых должна обязательно пройти дорога. Чтобы это сделать, необходимо обследовать территорию, которая в будущем будет входить в сферу влияния проектируемой дороги. Эту территорию
называют р а й о н о м т я г о т е н и я . |
На железных |
дорогах |
различают местный и транзитный районы тяготения. |
а затем |
|
При выявлении общего направления |
трассы дороги, |
|
и района тяготения обязательно учитываются физико-географиче ские характеристики местности и
Рис. 2. Определение местного района |
Рис. 3. Определение местного района |
тяготения способом перпендикуляров |
тяготения аналитическим способом |
случае дорога должна быть максимально приближена к грузообра- -зующим центрам и населенным пунктам; во втором — желательно иметь максимально спрямленную трассу дороги.
Район тяготения обозначают на имеющейся карте. В зависимости от протяженности дороги и ее назначения используют карты масшта бов 1 : 200 000 - 1 : 50 000.
Для определения границ местного района тяготения применяют графические и аналитические способы.
Г р а ф и ч |
е с к и е с п о с о б ы |
— способ биссектрис и пер |
пендикуляров |
(рис. 2) — основаны |
на геометрическом принципе; |
в них граница района тяготения отыскивается как геометрическое
место точек, |
равноудаленных от станции, например ст. Б —ст. К, |
||
•ст. А —ст. К и т. д., |
на |
существующих и проектируемой дорогах. |
|
Графические |
способы |
не |
отражают действительных хозяйственных |
и экономических показателей района и поэтому применяются редко, только для предварительного, приближенного определения района тяготения. Более точен а н а л и т и ч е с к и й с п о с о б , так как вопрос включения данного населенного пункта или производствен ного предприятия в район тяготения решается по этому способу па основе сопоставления подсчета стоимости доставки 1 т груза от данного пункта до места назначения по существующей сети путей
2 Заказ 627
сообщения (железных, автомобильных, водных) и по проектиру емой дороге. Если стоимость доставки груза по проектируемой дороге меньше, чем по существующей, то рассматриваемый пункт включается в район тяготения. Однако при этих подсчетах должен учитываться ряд дополнительных затрат, связанных с необходи мостью строительства новых подъездных дорог, путепроводов, мостов и т. и.
Рассмотрим простой принтер.
На рис. 3 представлена сеть существующих дорог и проектируе мая. Необходимо установить, следует ли крупное предприятие, расположенное в пункте К, включить в район тяготения новой дороги.
До постройки новой дороги между станциями А и В предприятие в пункте К отправляло грузы на станцию В через станцию Г; подвоз грузов к станции осуществлялся по улучшенной автодороге. После постройки новой дороги, видимо, целесообразней пользоваться для отправки грузов станцией Д или Е. Однако окончательный ответ на поставленный вопрос может быть получен лишь после подсчета стоимости доставки весовой единицы груза по старому и новому путям, т. е. с учетом затрат на перевозку грузов по автомобильной и железным дорогам. Причем во втором случае должны быть учтены затраты на строительство новой подъездной дороги от пункта К до станции Д , где предстоит изыскать мостовой переход через реку и построить путепровод через существующую автодорогу. Такие расчеты производятся для всех больших населенных пунктов и круп
ных предприятий. |
по материалам |
текущих |
Подсчет грузовых перевозок ведется |
||
и перспективных перевозок, сведения о |
которых обычно |
имеются |
в центральных и местных организациях. Расчет грузовых перевозок ведут по основным отраслям народного хозяйства с выделением крупных предприятий и основных категорий грузов (промышлен ные, сельскохозяйственные). При этом отдельно рассматриваются размеры местных и транзитных перевозок.
Для определения размеров пассажирских перевозок в районе тяготения ведется учет численности населения и динамики его роста. Этот учет делается по отдельным экономическим районам и пунктам, входящим в район тяготения проектируемой дороги.
Расчет грузовых и пассажирских перевозок должен вестись с учетом перспективы их роста, на сроки 10—15 лет.
Все собранные в процессе экономических изысканий материалы систематизируются в сводные ведомости, таблицы, графики. В после дующем на их основе определяются общий грузооборот проектируе мой линии и другие показатели, которые являются исходными для принятия проектных решений (установления параметров сооружения) и ведения технических изысканий.
Р а з д е л в т о р о й
ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ
Г л а в а Ш
ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ
ИСВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД
§8. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ И ЕЕ РОЛЬ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Как известно, возводимое сооружение должно быть прочным, устойчивым, должна обеспечиваться его долговременная безаварий ная эксплуатация. Чтобы выполнить эти требования, необходим всесторонний учет природных условий на месте будущего строитель ства. Кроме того, глубокое изучение местных условий способствует сокращению сроков и стоимости строительства.
Вопросами изучения местных условий занимается несколько инженерных дисциплин; значительная роль отводится инженерной геологии, являющейся прикладной наукой. Инженерная геология изучает горные породы и геологические процессы в связи с инже нерной деятельностью человека — строительством инженерных со оружений.
Уровень современной строительной техники весьма высок и строительство сооружений практически возможно в любых инже нерно-геологических условиях. Однако для преодоления неблаго приятных условий необходимо их глубокое изучение. Недостаточное изучение инженерно-геологических условий, а иногда игнориро вание их при проектировании и строительстве приводит к авариям и полному разрушению сооружений *.
В ходе инженерно-геологических изысканий и при последующем составлении заключения необходимо получить четкое представление
* Д м и т р и е в Ф. Д. Крушение инженерных сооружений, М., |
Гос. |
издательство по стр-ву и архитектуре, 1953. |
|
2* |
19 |