Геоморфология и эволюционная география
Черноморец Л.С., аспирант Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова
КРИТЕРИИ ИНЖЕНЕРНОЙ ОЦЕНКИ РЕЛЬЕФА ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ГАЗОТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ
Оценка рельефа для строительства опирается на нормативные основания и научно-практические разработки в России и за рубежом. В работе выработан возможный перечень критериев инженерной оценки рельефа при строительстве газотранспортных систем. Показано, что применимость критериев разных групп для оценки зависит от масштаба исследования.
Ключевые слова: газотранспортные системы; инженерная оценка рельефа.
CRITERIA FOR ENGINEERING EVALUATION OF RELIEF IN CONSTRUCTION OF
GAS PIPELINE SYSTEMS
Evaluation of relieffor the construction is based on regulations, scientific and practical grounds in Russia and abroad. The work developed a list of possible criteria for engineering evaluation of relief in construction of gas transmission systems. It has been shown that the applicability of the criteria of different groups depends on the scale level of study.
Keywords: gas transporting systems; engineering assessment of relief.
Введение
Транспортировка газа в настоящее время является объектом сосредоточения активной деятельности человека в нашей стране, поскольку природный газ остается одним из ее важнейших энергетических ресурсов. Рельеф оказывает влияние на строительство газотранспортных систем (ГТС). Так, морфометрические особенности территории (главным образом, уклоны) определяют объемы земляных работ при строительстве и, как следствие, влияют на его сроки и стоимость. Также влияние реализуется в виде создания условий для аварийных ситуаций на пересечении ослабленных тектонических зон. Экзогенные геоморфологические процессы (например, линейная и боковая эрозия, оползни) способствуют удорожанию не только самого строительства, но и эксплуатационных издержек, связанных с постоянным мониторингом и укреплением сооружений.
Постановка проблемы
Чтобы оценить влияние рельефа, необходимо определить критерии инженерной оценки при проектировании, строительстве и эксплуатации. Цель данной работы состоит в разработке и систематизации этих критериев применительно к строительству магистральных газопроводов. В связи с этим необходимо изучить методологические предпосылки для разработки критериев; скомпилировать нормативные и научно-практические основания оценок; определить разномасштабную применимость критериев и систематизировать их.
Основания для критериев оценки рельефа
Под критерием понимается признак, на основании которого производится оценка, определение или классификация чего-либо. Критериями инженерной оценки рельефа, таким образом, должны являться геоморфологические (качественные или количественные) признаки, на основании значения которых территория будет отнесена к определенной группе в классификации.
За последние десятилетия было разработано большое количество параметров геоморфологической оценки территории. В то же время, при прикладных инженерно-геоморфологических исследованиях необходимо учитывать те из них, которые важны для проекти-
ровщиков и строителей. Строительная деятельность предъявляет к рельефу определенный набор требований, часто закрепляемых в нормативных документах. Иными словами, существует нормативно-техническая база инженерно-геоморфологических исследований, которой необходимо руководствоваться.
Строительство магистральных газопроводов осуществляется в соответствии с рядом нормативных документов, основным из которых является СП 36.13330.2012 (актуализированная редакция СНиП 2.05.06-85* «Магистральные трубопроводы»). Ниже приводятся некоторые другие нормативы, где прямо или косвенно затрагиваются инженерно-геоморфологические условия строительства:
• СП 47.13330.2012 Инженерные изыскания для строительства
• СНиП 22-01-95 Геофизика опасных природных воздействий
• СП 116.13330.2012 Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов
• СП 14.13330.2014 Строительство в сейсмических районах
• ГОСТ 25100-2011 Грунты. Классификация
Требования к рельефу при строительстве трубопроводов находят отражение и в зарубежных стандартах. Так, в приложении D к документу ISO 13623 : 2009 «Нефтяная и газовая промышленность. Системы трубопроводного транспорта» они заключены в группу факторов «Внешние условия» (табл. 1).
Таблица 1.
Примеры внешних условий, учитываемых для выбора трассы [по ГОСТ Р ИСО 13623 :
2009]
Наземный трубопровод Морской трубопровод
Геотехнические условия: - неровный рельеф, обнажения и оседания, - неустойчивость типа сброса и трещин, - мягкий и заболоченный грунт, - коррозионные свойства грунта, - скальный и твердый грунт, - поймы, - сейсмические районы, - районы болот и вечной мерзлоты, - участки оползней, проседания и неравномерной усадки грунта, - участки засыпки и отвалы для отходов, включая загрязненные болезнетворными организмами и радиоактивностью. Гидрографические условия Геотехнические условия: - неровный рельеф, обнажения и оседания, - сейсмические районы, - крутые уклоны, - неустойчивое морское дно, - мягкие отложения и перенос отложений, - присутствие подповерхностных газов, - эрозия береговой линии, - смещение береговой линии, - сильные придонные течения. Гидрографические условия
Американские специалисты по строительному инжинирингу в монографии, посвященной проектированию и строительству трубопроводов, пишут: «Идеальной трассой, конечно, была бы прямая линия от начальной до конечной точки. Однако физиографические, экологические, проектные и строительные ограничения обычно видоизменяют маршрут» [Mohitpour й; а1., 2003, p. 23].
В зависимости от пространственного охвата исследования некоторые критерии оказываются более или менее пригодными для мелкомасштабной дифференциации. Существующие схемы общего геоморфологического районирования России [Карандеева, 1957; Спиридонов, 1978; Воскресенский и др., 1980] на уровнях крупных единиц (страны, провинции) имеют в основе разделения генетическую классификацию, которая не всегда достаточно удовлетворяет запросы инженерной практики.
С другой стороны, перед переходом к проектированию конкретных систем магистральных газопроводов проводятся инженерные изыскания. Они дают более детальную информацию об экологических, гидрометеорологических, геодезических и геологических условиях строительства. Имея доступ к материалам изысканий, можно учитывать больше признаков для инженерной оценки. Например, это касается свойств грунтов вдоль трассы, таких, как размываемость, коррозионная агрессивность и т.д.
Это позволяет говорить о разномасштабной применимости критериев инженерной оценки.
Разработка критериев инженерной оценки рельефа
Все вышеизложенное может служить методическим основанием для выработки критериев инженерной оценки рельефа при строительстве ГТС.
Согласно принятой концепции инженерной геоморфологии А.В. Волков [2009] выделяет 3 составляющие инженерно-геоморфологических оценок условий строительства ГТС: мор-фометрическую, морфолитологическую и морфодинамическую. Поэтому инженерно-геоморфологические признаки (критерии), имеющие значение при строительстве и эксплуатации ГТС, можно объединить в несколько групп:
• Морфометрические
• Морфолитологические
• Морфодинамические
• Смешанные
Критерии морфометрической группы. Морфометрический анализ используется в геоморфологии для решения разных задач. По топографическим картам и другим данным могут быть рассчитаны многие морфометрические параметры. Значимой для проектировщиков информацией о рельефе являются уклоны склонов и расчлененность территории.
От крутизны склонов зависит объем работ по планированию (выравниванию) рельефа. Кроме того, она предопределяет параметры склоновых процессов. Их характер и интенсивность находятся в большой (хотя и не прямой) зависимости от крутизны склонов [Воскресенский, 1971; Симонов, Кружалин, 1993; Рычагов, 2006 и др.]. В науке существует ряд классификаций склонов по крутизне.
Кроме того, существуют некоторые нормативные требования по прокладке трубопроводов, которые относятся к уклонам. Они также связаны с учетом потенциала развития опасных процессов и возможностей строительной техники. Так, например, при прокладке трубопроводов по направлению уклона местности свыше 20% (11°) следует предусматривать устройство противоэрозионных экранов и перемычек [СП 36.13330.2012].
Степень расчлененности территории также имеет значение для строительства трубопроводов. В СП 47.13330.2012 поверхности для определения категории сложности инженерно-геологических условий подразделяются на нерасчлененные, слаборасчлененные и сильно-расчлененные.
Критерии морфолитологической группы. Сопряженное во времени формирование рельефа и слагающих его рыхлых (преимущественно) отложений позволяет рассматривать некоторые свойства грунтов в качестве критериев инженерно-геоморфологической оценки территории.
При выборе трассы трубопровода важны в первую очередь такие свойства грунтов, как размываемость, устойчивость к нагрузкам, растворимость. Учитываются коррозионные свойства, а также трудность разработки грунтов. К примеру, выходы скальных грунтов сильно затрудняют земляные работы и требуют особых проектных решений по укладке трубы (завоз рыхлого материала для формирования насыпи и др.).
При мелкомасштабной оценке часто невозможно учесть свойства грунтов. Масштаб геологических карт (в частности, карт четвертичных отложений) даже для охвата отдельных
субъектов РФ заставляет генерализировать подразделения, в результате чего невозможно определить свойства грунтов в пределах конкретного контура. Можно говорить лишь о степени литологической однородности различных участков в окрестности объектов ГТС. Таким образом, в полной мере учет морфолитологических критериев возможен только при крупномасштабной оценке, когда мы используем материалы специальных инженерных изысканий под строительство объекта.
Критерии морфодинамической группы. Морфодинамические критерии инженерной оценки рельефа относятся к опасным процессам и явлениям, происходящим в районах разм
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.