Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве

Руководство представляет собой единый нормативный документ по организации и проведению геотехнического контроля за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве, а также в других отраслях народного хозяйства.

Руководство составлено с учетом пересмотренных руководящих нормативных документов, СНиПов и ГОСТов, а также с учетом развития науки в области механики грунтов.

Руководство содержит: общие положения геотехконтроля; характеристики грунтов как материала для строительства насыпных, намывных, каменно-земляных и каменнонабросных гидротехнических сооружений, а также возводимых способом отсыпки в воду; контроль за разработкой грунтов в карьере; указания по подготовке оснований сооружений; технологии возведения сооружений; рекомендации по отбору проб грунта из тела сооружения и определению его физико-механических характеристик в лабораторных и полевых условиях с использованием статистической обработки; материалы по ведению отчетной документации.

Руководство предназначено для работников служб геотехконтроля, широкого круга инженерно-технических работников, в том числе строителей, проектировщиков, научных работников и студентов соответствующих кафедр ВУЗов.

ПРЕДИСЛОВИЕ
Строительство энергетических объектов - ГЭС, ТЭЦ, АЭС - и линий электропередач независимо от района размещения связано с выполнением большого объема земельно-скальных работ по созданию напорных высоких и сверхвысоких грунтовых гидротехнических сооружений, каналов, котлованов и т.п. Отказ в работе этих сооружений как в процессе строительства, так и особенно во время эксплуатации, может привести к катастрофе. В связи с этим к созданию грунтовых гидротехнических сооружений предъявляются особые требования в части надежности, прочности, водопроницаемости и долговечности.

Важнейшим условием обеспечения эксплуатационной надежности и долговечности энергетических объектов является строгое соблюдение всех требований проекта по их возведению, особенно в части подготовки оснований к строительству грунтовых гидротехнических сооружений. Необходимая оценка физических характеристик грунтов в основании сооружений, в карьерах добычи материалов, укладываемых в сооружения, возможна при условии создания на строительстве служб геотехконтроля.

Организация геотехконтроля на строительстве регламентируется "Типовым положением о службе геотехконтроля в энергетическом строительстве", выпущенным Минэнерго СССР в 1987 г. Это положение включает все вопросы, связанные со структурой служб геотехконтроля, правами и обязанностями работников, штатным расписанием, которое должно быть укомплектовано высококвалифицированными инженерно-техническими кадрами, прошедшими специальное обучение на курсах геотехконтроля и имеющими документ, дающий право выполнять эти работы. Кроме того, работники геотехконтроля должны быть обеспечены соответствующей нормативной и инструктивной литературой. Современный уровень развития строительства энергетических сооружений потребовал обновления существующих нормативных документов по геотехконтролю, поэтому Минэнерго СССР и Главтехстрой поручили ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева - головной организации по геотехконтролю в сотрудничестве с Гидропроектом им. С.Я. Жука, НИС Гидропроекта им. С.Я. Жука, МИСИ им. В.В. Куйбышева, трестом "Гидромеханизация" и Атомэнергопроектом создать обновленный нормативный документ для служб геотехконтроля.

На координационном совещании, проходившем во ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева в сентябре 1988 г. под руководством зам. начальника Главтехстроя Воробьева И.Н. (Минэнерго СССР), при участии представителей вышеуказанных организаций было принято решение, что за основу вновь создаваемого нормативного документа по геотехконтролю следует взять "Руководство по контролю качества возведения плотин из грунтовых материалов" П 42-75/ВНИИГ.

Настоящее Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве составлено с учетом всех способов подготовки основания и возведения грунтовых гидротехнических сооружений. Подготовленная редакция Руководства отражает организацию и опыт проведения геотехконтроля, накопленный научно-исследовательскими учреждениями и участниками строительства энергетических объектов за последние 20 лет (Нурекская, Чарвакская, Колымская ГЭС, Загорская ГАЭС, Южно-Украинский энергокомплекс, Ровенская, Смоленская АЭС, Углегорская, Запорожская, Троицкая, Ермаковская ГРЭС и др.).

Руководство составлено с учетом пересмотренных руководящих нормативных документов, СНиПов, ГОСТов, а также с учетом развития науки в области механики грунтов, новых методов исследования физических характеристик грунтов. В Руководстве изложены результаты статистической обработки значений физических характеристик грунтов, полученных по данным геотехконтроля.

Кроме того, в 1988 г. ВНИИГ обратился в 30 научных, учебных, строительных организаций с просьбой сообщить свои замечания и предложения по производственным методам геотехконтроля в энергетическом строительстве. Замечания и предложения этих организаций учтены при составлении данного нормативного документа.

В соответствии с решением совещания в Главном Техническом управлении строительства от 15.11.89 г. вторая редакция настоящего Руководства считается основным руководящим документом по геотехконтролю РД 34 15.073-91. Учитывая, что действующий в настоящее время документ по геотехконтролю РД 34.15.009-88, выпущенный в 1989 г., содержит материалы в сокращенном объеме, им можно пользоваться в пределах его содержания.

Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве подготовлено во ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева в отделе оснований и грунтовых сооружений (руководитель докт. техн. наук А.Л. Гольдин), в лаборатории конструкций и технологии возведения грунтовых сооружений (руководитель канд. техн. наук В.Г. Радченко) и секторе геотехконтроля (руководитель А.А. Евневич).

Общее руководство по разработке данного нормативного документа осуществлялось заместителем начальника Главтехстроя Минэнерго СССР И.Н. Воробьевым.

Участники работы: от ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева - ст. научн. сотр. М.П. Павчич, канд. техн. наук И.В. Корытова, инженер 1 категории И.М. Митюшина, канд. техн. наук А.Н. Ермолаева, канд. техн. наук Т.В. Матрошилина, канд. техн. наук О.А. Пахомов, ст. научн. сотр. Т.Ф. Липовецкая; от Гидропроекта им. С.Я. Жука - главные специалисты - канд. геол.-мин. наук А.Н. Котюжан, П.Ф. Кочетков, В.П. Никитин и канд. геол.-мин. наук Б.А. Снежкин, канд. техн. наук Н.Ф. Арипов; от НИС Гидропроекта имени С.Я. Жука - канд. техн. наук А.Г. Чернилов; от Атомэнергостройпроекта - канд. техн. наук И.С. Миц и главный специалист Э.Г. Федорчук; от треста "Гидромеханизация" - главный технолог С.Т. Розиноер; от МИСИ им. В.В. Куйбышева - доцент, канд. техн. наук И.В. Дудлер и научный сотрудник А.Н. Юлин.

Авторы приносят большую благодарность ст. научн. сотр., канд. техн. наук С.С. Бушканец за внимательное прочтение Руководства, высказанные ценные замечания и предложения.

Xn	- нормативное значение характеристики;
X	- расчетное значение;
	- доверительная вероятность расчетных значений;
	- плотность;
d	- плотность в сухом состоянии (плотность сухого грунта);
s	- плотность частиц;
	- средняя плотность частиц карьерного грунта;
d,min	- минимальная плотность в сухом состоянии;
d,max	- максимальная плотность в сухом состоянии;
W	- плотность воды;
S,W	- плотность пульпы или сбросной воды;
n	- пористость;
e	- коэффициент пористости;
e0	- коэффициент пористости грунта естественного сложения и влажности (начальной);
eL	- коэффициент пористости глинистого грунта, соответствующий влажности на границе текучести;
emax	- коэффициент пористости при рыхлом сложении;
emin	- коэффициент пористости при плотном сложении;
D	- степень плотности;
Id	- коэффициент относительной плотности;
W	- влажность грунта в естественном состоянии;
WL	- влажность на границе текучести;
Wp	- влажность на границе раскатывания;
W0	- начальная влажность;
Wopt	- оптимальная влажность;
Wg	- количество гигроскопической воды;
Wm	- максимальная молекулярная влагоемкость;
Ip	- число пластичности;
IL	- показатель текучести;
Sr	- степень влажности;
q	- коэффициент водопоглощения;
Пr	- показатель просадочности;
vW	- коэффициент кинематической вязкости воды;
	- коэффициент Пуассона;
E	- модуль деформации;
Rc	- предел прочности на одноосное сжатие грунтов;
Rt	- предел прочности на одноосное растяжение грунтов;
fcr	- коэффициент крепости по Протодьяконову;
D10…D17…D60	- диаметры частиц грунта обратного фильтра обеспеченностью 10 ... 17 ... 60%;
d10…d17…d60	- диаметры частиц исследуемого грунта;
K90,10 и K60,10	- коэффициенты разнозернистости грунта;
dt	- диаметры частиц тарировочного грунта;
i	- уклон откоса;
	- отметка поверхности грунта;
lr	- расстояние между рейками или поперечниками;
cp	- объемная консистенция пульпы или сбросной воды;
H	- напор;
g	- ускорение силы тяжести (9,81 м/с2);
v	- скорость;
t	- время;
mr	- коэффициент расхода;
Фi	- содержание фракции грунта;
 Фi	- содержание (%) частиц грунта размером менее или более данного диаметра;
mp	- масса пробы грунта;
mn	- масса навески грунта;
m0	- масса навески грунта, высушенного до постоянного веса;
	- масса фракции грунта;
Vg	- объем пробы грунта;
nc	- число циклов нагружения - разгрузки;
	- толщина уплотняемого слоя;
iy,max	- максимальная величина удельного одиночного виброударного импульса в конце процесса уплотнения;
pn	- давление набухания;
l	- относительное сжатие образца грунта;
pi	- ступень давления;
p	- давление;
pman	- давление, измеренное манометром;
	- касательное напряжение к плоскости среза грунта;
	- нормальное напряжение;
N	- нормальное усилие к плоскости среза;
	- угол внутреннего трения;
c	- удельное сцепление;
n и cn	- нормативные значения характеристик прочности  и c;
Qf	- количество воды, фильтрующей через площадь поперечного сечения f в единицу времени;
I	- градиент напора;
Is	- средний градиент напора;
Im	- местный градиент напора;
vg	- истинная скорость движения воды в грунте;
vs	- средняя скорость фильтрации;
K	- коэффициент фильтрации;
Mmax	- максимальный крутящий момент;
Пi	- процент обеспеченности;
k60,10	- коэффициент неоднородности коэффициента разнозернистости грунтов;
	коэффициент неоднородности плотности сухого грунта;
W	- коэффициент неоднородности влажности грунта;
p	- коэффициент неоднородности процентного содержания мелкозема;
	- коэффициент неоднородности приведенного коэффициента пористости, характеризующий степень уплотнения грунта;
g	- коэффициент надежности по грунту;
V	- коэффициент вариации;
	- показатель морфологии зерен песка.

Примечание. 1. При подготовке оснований и возведении грунтовых сооружений в сейсмических районах, а также в районах распространения просадочных грунтов, вечномерзлых грунтов, карста и грунтов, включающих воднорастворимые минералы и породы, необходимо выполнять дополнительные требования, указанные в специальных нормативных документах.

2. Классы грунтовых сооружений устанавливаются в соответствии с главой СНиП 2.06.01-86 по основным положениям проектирования речных гидротехнических сооружений.
1.2. Контроль качества оснований и грунтовых сооружений должен вестись для:

а) проверки обеспечения значений физико-механических характеристик грунтов, принятых в расчетах при проектировании этих сооружений с учетом конструкций и технологий их возведения;

б) накопления и анализа данных о физико-механических характеристиках грунтов с целью выявления закономерностей их изменений, возникающих в процессе укладки, а также в случае необходимости внесения корректировки в ТУ на возведение земляных сооружений и оснований;

в) оценки принятой технологии возведения сооружений из грунтовых материалов;

г) оценки физико-механических характеристик грунтов в период их укладки в тело сооружения, а также изменения их во времени при вводе сооружения в эксплуатацию и в период его эксплуатации.

1.3. Обеспечение в процессе возведения грунтовых сооружений в энергетическом строительстве проектных физико-механических характеристик грунтов в основном определяет надежность и долговечность работы сооружений.

Такие оценки надежности выполняются как в рамках методологически предельных состояний, положенных в настоящее время в основу нормативных расчетов, так и при вероятностных методах решения задачи.

1.4. Достоверная оценка надежности и долговечности работы оснований и грунтовых сооружений может быть произведена только при правильном выборе:

- физико-механических характеристик грунта, подлежащих изучению в процессе возведения сооружения и его основания;

- количества проб грунта (точек контроля);

- места отбора проб грунта (мест контроля - контакт материала ядра со скалой, бетоном, фильтром и т.д.);

- высотных и плановых расположений точек контроля и мест отбора проб;

- объема пробы грунта, который устанавливается в соответствии с размерами его частиц;

- методов контроля, которые выбираются из рекомендуемых нормативных документов, а также могут разрабатываться в зависимости от технологии возведения сооружения.

1.5. Контроль качества грунта основания и грунта, уложенного в земляное сооружение, соответствие его требованиям проекта, техническим условиям, строительным нормам и правилам, а также соответствие технологии возведения сооружения проекту организации производства работ, строительным нормам и правилам осуществляется геотехнической службой строительства.

1.6. Виды контроля подразделяют на несколько групп.

В зависимости от места и времени проведения контроля в технологическом процессе (стадия контроля):

- входной контроль - контроль поступающих материалов, изделий, конструкций, грунта и т.п., а также технической документации. Контроль осуществляется преимущественно регистрационным методом (по сертификатам, накладным, паспортам и т.п.), а при необходимости - измерительным методом;

- операционный контроль - контроль, выполняемый в процессе производства работ или непосредственно после их завершения. Осуществляется преимущественно измерительным методом или техническим осмотром. Результаты операционного контроля фиксируются в общих или специальных журналах работ, журналах геотехнического контроля и других документах, предусмотренных действующей в данной организации системой управления качеством;

- приемочный контроль - контроль, выполняемый по завершении строительства объекта или его этапов, скрытых работ или других объектов контроля. По его результатам принимается документированное решение о пригодности объекта контроля к эксплуатации или выполнению последующих работ.

Приемочный контроль одного и того же показателя может осуществляться на нескольких уровнях и разными методами (например, плотность грунта отдельных слоев и насыпи в целом). При этом результаты контроля низшего уровня могут служить предметом контроля высшего уровня (например, акты освидетельствования скрытых работ по приемке основания насыпи представляются при приемке насыпи в целом). Результаты приемочного контроля фиксируются в актах освидетельствования скрытых работ, актах промежуточной приемки ответственных конструкций, актах испытания свай пробной нагрузкой и других документах, предусмотренных действующими нормативами по приемке строительных работ, зданий и сооружений.

В зависимости от охвата контролируемых параметров (объем контроля):

- сплошной контроль, при котором проверяется все количество контролируемой продукции (все стыки, все сваи, все конструкции, вся поверхность оснований и т.п.);

- выборочный контроль, при котором проверяется какая-то часть (выборка) контролируемой продукции. Объем выборки устанавливается строительными нормами и правилами, проектом или другим документом. Если строительные нормы требуют случайного размещения точек контроля, выборка устанавливается по ГОСТ 18321-73 как для продукции, представляемой на контроль способом "россыпь".

В зависимости от периодичности контроля (периодичность контроля):

- непрерывный контроль, когда информация о контролируемом параметре технологического процесса поступает непрерывно;

- периодический контроль, когда информация о контролируемом параметре поступает через определенные промежутки времени;

- летучий контроль, выполняемый в любое время (эпизодически), преимущественно при нецелесообразности применения сплошного, выборочного или периодического контроля (например, контроль плотности грунта при обратной засыпке траншей).

В зависимости от применения специальных средств контроля (метод контроля):

- измерительный контроль, выполняемый с применением средств измерений, в т.ч. лабораторного оборудования;

- визуальный контроль - по ГОСТ 16504-81;

- технический осмотр - по ГОСТ 16504-81;

- регистрационный контроль, выполняемый путем анализа данных, зафиксированных в документах (сертификатах, актах освидетельствования скрытых работ, общих или специальных журналах работ и т.п.). Применяется при недоступности объекта контроля (например, заделка анкера) или нецелесообразности выполнения измерительного или визуального контроля (например, определение вида грунта для насыпи при наличии материалов инженерно-геологических изысканий по карьеру) [55].

1.7. Служба геотехнического контроля организуется строительной организацией к началу земляных работ и действует на протяжении всего периода строительства до полного окончания работ. Расходы по содержанию геотехнического контроля должны быть предусмотрены сводным сметным расчетом стоимости строительства в главе 3. "Прочие работы и затраты" [СНиП 1.02.01-85].

Примечания. 1. Объем расходов на содержание службы геотехнического контроля, глава сводного сметного расчета должны быть согласованы с ГУПИКСом Минэнерго СССР и соответствовать требованиям "Типового положения о службе геотехконтроля в энергетическом строительстве" [95].

2. В отдельных случаях геотехническая служба создается с привлечением сторонних специализированных организаций на договорных началах.

1.9. Примерный перечень скрытых работ, когда геотехконтроль должен вестись тщательно с соблюдением требований проекта.

- 3емляные работы:

а) устройство естественных оснований под земляные сооружения, фундаменты, трубопроводы в котлованах и траншеях или на поверхности земли;

б) выполнение предусмотренных проектом или назначенных по результатам осмотра вскрытых оснований инженерных мероприятий по закреплению грунтов и подготовке оснований (цементация и т.п., замачивание, дренирование оснований, устройство термических или грунтовых свай, заглушение ключей, заделка трещин, устройство грунтовых подушек и др.);

в) создание конструкций, входящих в тело земляного сооружения; слоев переходных зон и обратных фильтров плотин, дамб; установление предусмотренной проектом границы зон раскладки грунтов с отличающимися физико-механическими характеристиками; устройство элементов дренажей (дренажные слои и их основания, колодцы, трубопроводы и их обсыпка); диафрагмы; экраны; ядра; создание подстилающих слоев при установке контрольно-измерительной аппаратуры;

г) обратные засыпки выемок в местах пересечения с дорогами, тротуарами и иными территориями с дорожным покрытием;

д) насыпные основания под полы, грунтовые подушки;

е) обратные засыпки в просадочных грунтах (при наличии указаний в проекте);

ж) мероприятия, необходимые для возобновления работ, при перерывах в их ведении более месяца, при консервации и расконсервации работ;

з) подготовка к намыву карты и тампонирование водосбросных устройств после окончания намыва.

Устройство оснований и фундаментов:

а) устройство искусственных оснований под фундаменты, включая дно котлована (в том числе после предварительного замачивания);

б) втрамбовывание в дно котлованов жесткого материала (щебень, гравий);

в) заполнение скважин при устройстве грунтовых и песчаных свай;

г) устройство вертикальных дрен и всех видов дренажей и дренажных завес [55].

1.10. Результаты геотехнического контроля качества возведения земляного сооружения заносят в журналы (приложение 1) и ведомости, суточные рапорты и изображают в виде графиков. Эти материалы составляют отчетную техническую документацию геотехнической службы.

Кроме операционного геотехнического контроля, осуществляемого геотехнической службой, необходимо с помощью приемочной комиссии производить освидетельствование скрытых работ и промежуточную приемку законченных конструктивных элементов и частей земляного сооружения.

1.11. Материалы, полученные при геотехническом контроле, служат для оценки качества основания и возведенного сооружения, его соответствия проекту. Если в процессе эксплуатации плотины будут обнаружены явления, не отвечающие установленным требованиям, результаты геотехнического контроля должны использоваться для оценки степени опасности этих явлений и для разработки мероприятий, обеспечивающих надежность и долговечность сооружения.

1.12. При геотехническом контроле фиксируются размеры и расположение в пространстве отдельных конструктивных элементов профиля плотины - ядра, диафрагмы или экрана, упорных призм, дренажных устройств, обратных фильтров и т.п., а также толщина укладываемых слоев грунта.

1.13. При возведении грунтового сооружения в зимний период геотехнический контроль за его возведением должен осуществляться по техническим условиям, учитывающим температурно-влажностный режим места строительства.

1.14. В зимний период геотехническая лаборатория помимо гранулометрического состава и плотности сухого грунта, укладываемого в сооружение, ведет наблюдения за состоянием грунта в процессе работ, за температурой воздуха, скоростью ветра, атмосферными осадками, температурой грунта, укладываемого в основание и сооружение как в процессе работ, так и после их окончания, за содержанием мерзлых комьев в слое, за толщиной слоя промороженного грунта.

При возведении сооружений способом гидромеханизации и методом отсыпки грунта в воду производится измерение температуры воды в прудке.

1.15. При возведении намывных сооружений геотехническая служба также проводит наблюдения за состоянием намываемого сооружения и технологией его возведения.

1.16. Геотехконтроль должен осуществляться при возведении любых земляных сооружений, но с разными требованиями к элементам, контролируемым показателям и т.д. Нельзя допускать ввода в эксплуатацию ни одного сооружения без данных геотехконтроля по качеству грунтов основания и сооружения.

Примечания. 1. Для плотин I и II классов капитальности целесообразно предусматривать составление Технического задания на геотехконтроль и разработку программы. Служба геотехконтроля должна участвовать в разработке и корректировке технических условий по возведению сооружения.

2. Служба геотехконтроля должна строго контролировать соблюдение требований проекта возведения сооружений. Нарушение требований проекта может повлиять на экологическую обстановку района строительства, например, при возведении шламохранилищ, золошлакоотвалов, емкостей для хранения вредных веществ и др.
1.17. Технические условия на возведение намывного сооружения должны содержать данные об основных, принятых в проекте (в соответствии с фракционированием грунта) показателях состава и физико-механических свойств намывного грунта для отдельных зон поперечного сечения сооружения (табл. 1).
Таблица 1

Состав и физико-механические свойства намытого грунта	Зона плотины
	боковая	промежуточная	ядерная
Гранулометрический состав (содержание характерных фракций) Плотность сухого грунта, т/м3 Коэффициент фильтрации, м/сут

Примечания. 1. При однородном сооружении деление на зоны не производится.

2. Кривая среднего гранулометрического состава по контролируемому поперечнику должна находиться в пределах граничных кривых, установленных в проекте или технических условиях (рис. 1).

3. Предельные отклонения фактического процентного содержания отдельных фракций грунта от принятого в проекте в каждом отдельном случае устанавливаются проектом или техническими условиями.

4. Средние по контролируемому поперечнику значения плотности сухого грунта и коэффициента фильтрации должны соответствовать (быть равными или выше) установленным в проекте или техническим условиям.

Рис. 1. Граничные и осредненные кривые гранулометрического состава грунта по зонам намывной плотины

1 - центральная часть (граничные кривые по проекту); 2 - боковые зоны (граничные кривые по проекту); 3 - средняя кривая гранулометрического состава по контролируемому поперечнику.
1.18. В своей деятельности работники геотехнической службы должны руководствоваться следующими документами:

1. "Типовым положением о службе геотехнического контроля в энергетическом строительстве", утвержденным Министром энергетики и электрификации СССР 29 февраля 1987 г.;

2. Настоящим документом "Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве" РД 34 15.073-91.

Инструкцией РД 34.15.009-88 допускается пользоваться в пределах ее содержания.

1.19. Организация, структура, обязанности и состав работ геотехнической службы по контролю качества возведения земляных сооружений устанавливаются в соответствии с "Типовым положением о службе геотехнического контроля в энергетическом строительстве" [95].

Примерный перечень оборудования, используемого при проведении геотехконтроля, приведен в приложении 14 настоящего Руководства.

Права и обязанности геотехнической службы по контролю качества возведения земляных сооружений изложены в "Типовом положении о службе геотехнического контроля в энергетическом строительстве" [95].