Геология для склада и логистического комплекса: какие данные нужны проектировщику

Складское здание может выглядеть конструктивно проще жилого или многофункционального комплекса: большая одноэтажная площадь, регулярная сетка колонн, минимум подземных частей. Но с точки зрения основания такой объект требует особенно внимательного подхода.
На грунты воздействует не только вес здания. Необходимо учитывать локальные нагрузки от стеллажного оборудования, движение погрузочной техники, требования к ровности промышленных полов, устройство погрузочных зон, подъездных дорог и инженерных сетей. При этом большое пятно застройки может пересекать участки с разным строением и свойствами грунтов.
Поэтому инженерно-геологические изыскания для склада или логистического комплекса должны давать проектировщику не формальное описание участка, а достаточные данные для расчёта фундаментов, полов, дорог, дренажа и других сооружений.

Главная особенность складских и логистических объектов — сочетание большой площади и неодинаковых нагрузок.
В состав комплекса могут входить:

• основной складской корпус;
• административно-бытовая часть;
• зоны приёмки и отгрузки;
• погрузочные доки и рампы;
• навесы;
• участки высотного хранения;
• холодильные и морозильные камеры;
• помещения с технологическим оборудованием;
• автомобильные проезды;
• площадки для маневрирования и стоянки грузового транспорта;
• наружные инженерные сети;
• очистные сооружения и системы водоотведения;
• резервуары и противопожарная инфраструктура.

У каждого элемента свои нагрузки и требования к основанию. Например, для складского корпуса важны общие и неравномерные осадки, для промышленных полов — однородность основания, для рамп — устойчивость на участках перепада высот, а для дорог и площадок — состояние верхней части грунтового массива, условия увлажнения и морозного пучения.
Изучать только несколько точек под основным зданием недостаточно. Программа изысканий должна учитывать всю проектируемую инфраструктуру комплекса.

Результаты геологии используются для расчёта основания и выбора конструктивных решений. Технический отчёт должен позволять проектировщику ответить на несколько ключевых вопросов.

Какие грунты залегают под объектом

В ходе изысканий определяется геологическое строение площадки:

• последовательность залегания грунтов;
• мощность отдельных слоёв;
• глубина распространения насыпных и слабых грунтов;
• наличие органических включений;
• неоднородность геологического разреза;
• изменение условий в пределах пятна застройки.

Для большого склада особенно важно установить, одинаково ли основание под разными частями здания. Даже при относительно ровном рельефе кровля несущего слоя может заметно изменяться в пределах площадки.
Если часть здания расположена на плотных грунтах, а другая — на слабых или неоднородных отложениях, возникает риск неравномерных осадок. Эти особенности должны быть выявлены до выбора фундамента и конструкции пола.

Какими расчётными характеристиками обладают грунты

Одного названия грунта недостаточно. Проектировщику необходимы его физические, прочностные и деформационные характеристики.
Для их определения выполняются отбор образцов и лабораторные исследования грунтов. В зависимости от состава грунтов и задач проекта изучаются:

• влажность и плотность;
• гранулометрический состав;
• пористость;
• пластичность;
• прочностные характеристики;
• деформируемость;
• просадочность;
• набухание;
• содержание органических веществ;
• коррозионная активность по отношению к строительным материалам.

Полученные значения используются при расчёте осадок, несущей способности основания, устойчивости сооружений и выборе мероприятий по подготовке территории.

Есть ли на площадке слабые и насыпные грунты

Слабые водонасыщенные, заторфованные и неоднородные насыпные грунты — один из основных факторов риска для крупного складского объекта.
Насыпной слой может включать перемешанный песок, строительные остатки, органические включения и грунты разной степени уплотнения. Его мощность способна значительно изменяться даже в пределах одного участка.
Если такие зоны не выявить на стадии изысканий, во время строительства может потребоваться незапланированная замена грунта, усиление основания или корректировка фундамента. Это влияет не только на бюджет, но и на график реализации проекта.

На какой глубине находятся подземные воды

Для склада важен не только уровень подземных вод в момент бурения, но и возможные сезонные и многолетние изменения.
Высокий уровень воды влияет на:

• разработку котлованов и траншей;
• устройство фундаментов и подземных конструкций;
• выбор гидроизоляции;
• условия прокладки инженерных сетей;
• устойчивость грунтов при строительстве;
• устройство дренажа;
• состояние основания дорог и площадок;
• риск морозного пучения;
• необходимость водопонижения в период работ.

Также исследуется химический состав подземных вод и оценивается их агрессивность по отношению к бетону и металлам.
Показательный пример работы в сложных гидрогеологических условиях — инженерно-геологические изыскания для многофункционального комплекса в Гатчинском районе. На участке были выявлены высокий уровень подземных вод и слабые водонасыщенные грунты. Полученные данные использовались при подготовке решений по фундаментам, водопонижению и защите подземной части объекта. Подобные риски актуальны и для крупных логистических площадок Ленинградской области.

Есть ли опасные геологические процессы

В зависимости от расположения объекта оцениваются:

• подтопление;
• морозное пучение;
• просадочные процессы;
• заболачивание;
• карстовые проявления;
• оползневые процессы;
• размыв грунтов;
• техногенное изменение геологической среды.

Даже если опасный процесс не проявляется в момент полевых работ, отчёт должен учитывать возможность его развития при строительстве и эксплуатации комплекса.

Площадь современного распределительного или логистического центра может составлять тысячи и десятки тысяч квадратных метров. На таком протяжении геологические условия редко остаются полностью одинаковыми.
В пределах одного пятна застройки могут изменяться:

• мощность насыпных отложений;
• глубина залегания плотных грунтов;
• уровень подземных вод;
• состояние песчаных и глинистых слоёв;
• наличие локальных слабых прослоек;
• степень водонасыщения;
• деформационные характеристики основания.

Средние значения по площадке не всегда отражают реальные условия под отдельными зонами склада. Поэтому точки исследований размещают с учётом конфигурации здания, сетки колонн, предполагаемых нагрузок и ранее полученных материалов.
При сложном или неоднородном строении площадки бурение может дополняться статическим зондированием. Этот метод помогает проследить изменение сопротивления грунтов по глубине и уточнить распространение слабых слоёв между скважинами.
При этом универсальной сетки бурения, подходящей для любого склада, не существует. Количество, расположение и глубина скважин определяются программой изысканий на основании технического задания, параметров объекта и сложности инженерно-геологических условий.

При проектировании необходимо учитывать не только распределённую нагрузку от здания, но и локальные воздействия от оборудования.
Высотные стеллажные системы передают нагрузку через сравнительно небольшие опорные элементы. В отдельных зонах также могут располагаться:

• автоматизированные системы хранения;
• конвейерное оборудование;
• подъёмные механизмы;
• холодильные установки;
• технологические платформы;
• резервуары;
• участки хранения тяжёлых грузов.

Если сведения о размещении и нагрузках такого оборудования известны заранее, их необходимо передать изыскательской организации. Это позволит корректно определить глубину исследований, расположение выработок и состав лабораторных испытаний.
На объекте складского комплекса на Московском шоссе в Санкт-Петербурге одной из задач было определение характеристик грунтов с учётом нагрузок от стеллажного оборудования. Площадь застройки составляла 5 800 м², а планируемые нагрузки достигали 8 т/м². В ходе работ были выявлены слабые водонасыщенные прослойки, которые требовалось учитывать при проектировании основания и дренажной системы.
Этот пример показывает, почему объём геологии следует рассчитывать по фактическим параметрам объекта, а не только по общей площади земельного участка.

Промышленный пол склада воспринимает нагрузки от стеллажей, погрузчиков, складской техники и перемещаемых грузов. Для автоматизированных систем хранения также может быть критична точность и стабильность поверхности.
На надёжность пола влияют:

• равномерность основания;
• качество уплотнения грунта;
• наличие слабых прослоек;
• уровень подземных вод;
• капиллярное увлажнение;
• морозное пучение;
• возможные общие и неравномерные осадки;
• характеристики искусственно создаваемой насыпи.

Инженерно-геологический отчёт предоставляет исходные данные для проектирования конструкции пола и подготовки основания. Но конкретное решение — толщина плиты, состав подстилающих слоёв, необходимость усиления или замены грунта — принимается проектной организацией с учётом нагрузок и конструктивной схемы объекта.

Геология логистического комплекса не заканчивается на границе складского корпуса. Подъездные дороги, зоны разгрузки и площадки для грузового транспорта постоянно испытывают значительные нагрузки.
Особое внимание требуется участкам:

• интенсивного движения грузовых автомобилей;
• разворота и маневрирования;
• ожидания и стоянки транспорта;
• расположения погрузочных доков;
• примыкания дорог к зданию;
• прокладки водопропускных сооружений;
• устройства ливневой канализации.

Для этих территорий важны характеристики грунтов верхней части разреза, условия водоотведения, глубина промерзания, склонность к пучению и наличие слабого основания.
Если геология выполнена только под зданием, проектировщик может не получить достаточных сведений для расчёта дорожной одежды и благоустройства всей территории.

Для правильной оценки площадки инженерно-геологические данные сопоставляются с рельефом, планировочными отметками и расположением инженерных сетей.
Инженерно-геодезические изыскания позволяют получить актуальный топографический план, определить перепады высот, существующие коммуникации, здания, дороги и другие объекты.
Совместный анализ геологии и геодезии особенно важен при:

• вертикальной планировке большой территории;
• расчёте объёмов выемки и насыпи;
• проектировании ливневого водоотведения;
• выборе отметки пола первого этажа;
• размещении дренажных систем;
• проектировании дорог и инженерных сетей;
• оценке риска скопления поверхностных вод.

Если площадка имеет небольшой естественный уклон или расположена на переувлажнённой территории, ошибки в вертикальной планировке могут привести к застою воды около здания и ухудшению состояния основания.

Состав исследований определяется индивидуально, но обычно включает несколько этапов.

Сбор и анализ исходных материалов

Специалисты изучают архивные отчёты, топографические планы, сведения о ранее выполненных скважинах, геологические карты и данные по соседним объектам.
Старые материалы могут помочь уточнить программу и общую модель участка, но не всегда заменяют новые исследования непосредственно под проектируемыми сооружениями.

Рекогносцировочное обследование

До начала основных полевых работ оцениваются:

• доступность территории для техники;
• текущее состояние площадки;
• рельеф и условия стока;
• существующая застройка;
• признаки подтопления;
• зоны насыпных грунтов;
• возможные препятствия для бурения;
• расположение действующих коммуникаций.

Бурение скважин

Скважины позволяют установить последовательность залегания грунтов, отобрать образцы и определить положение подземных вод.
Глубина исследований зависит от нагрузок, конструктивной схемы, предполагаемого типа фундамента и геологических условий. Она должна охватывать активную зону взаимодействия сооружения с основанием.

Полевые и лабораторные исследования

Отобранные образцы исследуются в лаборатории. При необходимости выполняются полевые испытания, статическое зондирование, наблюдения за подземными водами и дополнительные методы изучения массива.

Камеральная обработка

Полученные сведения объединяются в инженерно-геологическую модель площадки. Специалисты выделяют инженерно-геологические элементы, строят разрезы, определяют нормативные и расчётные характеристики грунтов, оценивают возможные процессы и готовят выводы для проектирования.
Организация и состав работ должны соответствовать техническому заданию, программе изысканий и действующим требованиям к исследованиям для строительства, включая СП 47.13330.2016.

По завершении работ заказчик получает технический отчёт. Для проектировщика он должен содержать не только описание процесса бурения, но и систематизированные исходные данные.
В отчёт включаются:

• характеристика изученности территории;
• описание рельефа и геоморфологических условий;
• сведения о геологическом строении;
• инженерно-геологические колонки и разрезы;
• выделение инженерно-геологических элементов;
• результаты полевых и лабораторных исследований;
• нормативные и расчётные характеристики грунтов;
• сведения об уровне и химическом составе подземных вод;
• оценка опасных геологических процессов;
• прогноз изменения условий при строительстве;
• рекомендации для проектирования;
• графические и табличные приложения.

Отчёт используется как исходный документ при выборе фундамента, расчёте оснований, подготовке территории и разработке защитных мероприятий. Он также входит в состав материалов, необходимых для подготовки проектной документации и прохождения экспертизы.

Чтобы правильно определить объём исследований и подготовить сопоставимое коммерческое предложение, заказчику желательно предоставить:

1. Адрес или кадастровый номер участка.
2. Ситуационный план и границы территории.
3. Схему размещения зданий и сооружений.
4. Площадь и основные размеры складского корпуса.
5. Этажность и наличие подземных частей.
6. Конструктивную схему здания.
7. Предполагаемые типы фундаментов, если они уже определены.
8. Нагрузки на колонны, полы и стеллажные системы.
9. Сведения о технологическом оборудовании.
10. Схему дорог, рамп, площадок и инженерных сетей.
11. Материалы ранее выполненных изысканий.
12. Требования проектировщика или экспертной организации.
13. Планируемые сроки проектирования и строительства.

Если часть информации пока неизвестна, программа может уточняться совместно с проектной организацией. Важно, чтобы объём исследований соответствовал не абстрактному «складу», а реальной конфигурации комплекса.

Стоимость инженерно-геологических изысканий рассчитывается индивидуально. На неё влияют:

• площадь и конфигурация объекта;
• количество проектируемых сооружений;
• размеры пятна застройки;
• количество и глубина скважин;
• сложность геологических условий;
• объём лабораторных испытаний;
• необходимость статического зондирования и других методов;
• доступность точек для буровой техники;
• наличие покрытий, действующих зданий и коммуникаций;
• удалённость объекта;
• сроки выполнения работ;
• требования к составу отчётной документации.

Сравнивая предложения разных подрядчиков, следует смотреть не только на итоговую сумму, но и на фактический состав работ. Низкая стоимость может быть связана с меньшим количеством скважин, недостаточной глубиной, сокращённым набором лабораторных испытаний или отсутствием отдельных этапов.

Оптимальный момент — после определения предварительного расположения зданий и основных параметров комплекса, но до окончательного выбора фундаментов и выпуска рабочей документации.
Если геология выполняется слишком рано, без пятна застройки и данных о нагрузках, точки исследований могут не соответствовать будущей схеме объекта. Если слишком поздно — результаты способны потребовать пересмотра уже принятых конструктивных решений.
Поэтому техническое задание желательно согласовывать с проектировщиком. Это помогает получить именно те характеристики, которые будут использоваться в расчётах.

Полноценные исследования позволяют заблаговременно выявить факторы, способные повлиять на бюджет и сроки строительства:

• слабые и неоднородные грунты;
• значительную мощность насыпи;
• высокий уровень подземных вод;
• локальные зоны повышенной сжимаемости;
• риск неравномерных осадок;
• необходимость замены или усиления основания;
• сложные условия устройства дорог и площадок;
• агрессивность грунтов и воды к строительным материалам;
• потребность в дренаже или строительном водопонижении.

Задача изысканий — не просто подтвердить возможность строительства, а предоставить проектировщику достоверную основу для сравнения технических решений.

Геология для склада и логистического комплекса должна учитывать не только основной корпус, но и промышленные полы, стеллажные нагрузки, рампы, дороги, площадки, сети и системы водоотведения.
Для проектирования необходимы сведения о строении грунтов, их прочностных и деформационных характеристиках, подземных водах, слабых прослойках и неоднородности основания по всей территории объекта.
ТМПМ-Гео выполняет инженерно-геологические изыскания для складских, промышленных и коммерческих объектов в Санкт-Петербурге, Ленинградской области и других регионах России. Для предварительного расчёта можно направить техническое задание, схему участка, пятно застройки и известные нагрузки. Специалисты проанализируют исходные данные и подготовят программу исследований с учётом параметров конкретного логистического комплекса.