Инженерная защита от эрозии: какая бывает, зачем каждой защите – своё ПО, а инженеру – насмотренность

Зачем нужно профессиональное сообщество

Вебинары и другие форматы онлайн-мероприятий научно-образовательный центр при научно-исследовательской лаборатории эрозии почв и русловых процессов географического факультета МГУ проводит регулярно и бесплатно.

В основном они организуются силами преподавателей университета. Встреча «Инженерные способы борьбы с эрозией» стала пробной партнерской. О своей работе слушателям рассказала Светлана Яушева, специалист технического сопровождения GEO5.

«Приглашая практиков, мы вносим новый вклад в формирование и развитие нашего экспертного сообщества, чтобы его участники были полезны и интересны друг другу», - прокомментировала исполнительный директор НОЦ при научно-исследовательской лаборатории эрозии почв и русловых процессов географического факультета МГУ Надежда Пупышева.

«Появление новых материалов и испытаний происходит быстрее, чем меняются строительные нормы и правила. Не использовать их нельзя, а чтобы использовать, нужно в них ориентироваться. Важна начитанность и насмотренность инженера», - пояснила Светлана Яушева.

Следить за новинками в строительстве – еще не все. Надо уметь рассчитать и обосновать начальнику или заказчику, что использование новых материалов и технологий выгодно. Некоторые инженеры не тратят месяц на изучение каких-то строительных норм, а звонят знакомому коллеге: «Что нового?». Иногда есть потребность просто обсудить профессиональные события и получить совет. Не обязательно, что собеседник в точности им воспользуется, тут главное, чтобы общение навело на какую-то хорошую мысль.

Есть инженеры, которые, выполняя расчеты, звонят коллеге по цеху или в техподдержку, если используется программный продукт, и проговаривают свои рассуждения и действия в ходе расчета. Возможно, если бы этот инженер трудился в крупной компании, он задал бы вопрос сидящим под боком коллегам-геотехникам. В маленькой фирме спросить зачастую некого. Если труд удаленный – тем более.

Все это и есть ответы на вопрос, зачем нужно профессиональное сообщество. Потребность спросить кого-то, обсудить вовсе не означает, что тот, кто спрашивает, - плохой специалист. Задать вопрос, уточнить и разобраться в деталях, чтобы не допустить ошибок, с точки зрения Светланы Яушевой, - необходимость и специфика работы инженера.

Почему важно одинаковое толкование понятий

Для эффективных коммуникаций между специалистами, подчеркнула далее эксперт, важно одинаковое восприятие терминов, в данном случае по инженерной защите от эрозии. Они собраны в свод правил СП 425.1325800 «Инженерная защита территорий от эрозионных процессов. Правила проектирования».

Хотя привычнее слышать про эрозию почв, в строительстве уместно говорить про эрозию грунтов. Эрозия почв – более узкое понятие, подразумевает смыв верхнего плодородного слоя. Эрозия бывает естественная и антропогенная, водная и ветровая. Для строительства имеет значение антропогенное воздействие на рельеф и необходимые для этого защитные мероприятия. Критична, как правило, именно водная эрозия. 

СП 425.1325800 предлагает следующую классификацию противоэрозионных мероприятий:

• биологические типы укреплений;
• планировка территорий и водоотводные мероприятия.

Биологические укрепления самые простые, понятные и популярные в строительстве. Для удержания откосов высаживаются травы и деревья. Семена растений, обработанные специальным составом, быстро прорастают, поэтому в условиях интенсивного строительства дорог последних лет гидропосев нашел широкое применение. Деревья в любом случае растут долго, не везде уместны, зато надежны.

К водоотводным мероприятиям относятся различные способы укрепления откосов: уклоны, бермы, контрбанкеты. Примеры планировки территорий – террасирование, устройство валов.

В стесненных городских условиях, когда рельеф сильно изменен человеком, деревья и травы проблему эрозии не решат. Кроме того, у строителей есть ограничения по времени, поэтому возникает необходимость в геосинтетике для армирования грунта и в специальных подпорных сооружениях. Сооружения защищают от стихийного движения воды, размыва и смещения грунтов.

СП 425.1325800 делит их на четыре группы:

• защитные покрытия и закрепления грунтов;
• комбинированные конструкции;
• конструкции из габионов матрасно-тюфячного типа;
• решетчатые конструкции.

В семидесятых-восьмидесятых годах было много практических и научных публикаций о цементации и известковании грунтов. Этот накопленный опыт, по словам Светланы Яушевой, актуален и сейчас. Вместе с тем появляются и новые материалы и способы защиты, например, бетононаполняемые маты, различного рода геоматы из полимеров и натуральных волокон.

На объектах берегоукрепления все чаще можно видеть относительно новый продукт – гибкие бетонные маты. Они служат дольше, чем биоматы, имеют достаточную прочность. С конца девяностых популярными, прежде всего в дорожном строительстве, стали конструкции из габионов матрасно-тюфячного типа.

Как заглянуть в другую отрасль или страну

Часто инженер трудится в своей узкой нише и не владеет информацией, которая однажды может понадобиться. Он не видит, например, как организована защита от эрозии в другой отрасли, какой накоплен опыт для дорожного, гражданского или промышленного строительства, и уж тем более какие мероприятия и стандарты есть в разных странах.

Если предстоит решить ту или иную задачу, инженер может обратиться к производителю материалов, куда стекается такая информация по отраслям. Вариант самостоятельного изучения строительного опыта других стран – международные программы, как GEO5.

В этом программном комплексе, который более 10 лет на российском рынке, собран многолетний европейский, американский и китайский опыт проектирования. В него добавлены некоторые требования российских норм, хотя наши стандарты близки к европейским.

Каждая программа большого комплекса программ GEO5 решает одну конкретную геотехническую задачу, например, расчет подпорной стены, армированной насыпи или ограждения котлована. 

Чем чреват отказ от полного объема изысканий 

Каждое ПО, созданное в помощь инженерам, представляет собой обобщение лучших отраслевых практик. Например, в программе «Габион» из GEO5 прочность сетки на растяжение предложена разработчиком как наиболее характерная для данной конструкции, но она всегда может быть откорректирована пользователем.

В условиях нехватки данных и на стадии предварительных расчетов это удобно, но для полноценного проектирования должны быть реальные данные результатов испытаний, особенно это касается данных инженерно-геологических изысканий.

«Полного сходства не будет никогда. У каждого грунта и фундамента своя история, геометрия. Они могут быть похожи, но каждый раз нужно смотреть детали. Ничего не имею против типовых решений. В дорожном строительстве, например, многие вещи детально прописаны, указаны области применения той или иной конструкции. Но это не значит, что проблему можно решить, не выезжая на местность или сократив объем исследований грунтов», – сделала акцент Светлана Яушева.

Участники вебинара поинтересовались, какие исследования нужно включить в ТЗ на инженерные изыскания по проектированию противоэрозионных сооружений. По словам С.Яушевой, потребуются стандартные исследования, а также анализ исторически сложившейся в этой местности практики проектирования. В строительных нормах это называется сбор и обработка фондовых материалов. Изучение лучших практик необходимо, особенно если прогнозируется эрозия.

Применительно к эрозии важно исследовать грунты на специфичность. В России очень много специфических грунтов: просадочные, набухающие, засоленные. На глаз всех особенностей не видно, требуются лабораторные испытания, и они не такие уж сложные. Хотя свод правил СП 425.1325800 «Инженерная защита территорий от эрозионных процессов. Правила проектирования» и предписывает их проводить, часто исполнители ограничиваются стандартными изысканиями.

В одном из регионов новый участок дороги, проходящий по малоизученной территории, защитили от размыва георешеткой, а грунты оказались набухающими. За небольшой промежуток времени накопился некоторый объем воды в верхней части откоса, грунты изменили свои свойства. Решетка сползла вниз по откосу, потребовалась ее замена. Полноценные лабораторные испытания грунтов были сделаны только после аварии.

Один из слушателей рассказал про сползающий с высокого берега в реку поселок и спросил, что делать жителям. До их домов осталось несколько десятков метров. По словам Светланы Яушевой, решить подобную проблему может только специализированная геотехническая организация или строительная, которая занималась когда-либо такими работами. Надо быть очень осторожными с советами тех, кто дает рекомендации без достоверных данных о геологии участка.

Заключение

Мероприятия НОЦ при научно-исследовательской лаборатории эрозии почв и русловых процессов географического факультета МГУ направлены на популяризацию естественных наук. Погрузиться глубже в понравившуюся тему слушатели могут на программах повышения квалификации и общеобразовательных программах. Всего их десять: для опытных специалистов, молодых ученых, студентов и даже для школьников.

Сейчас готовятся к запуску четыре программы повышения квалификации:

• «Потоки наносов и транспортируемых с ними загрязняющих веществ в речном бассейне»;
• «Академические навыки для молодых ученых»;
• «Научные коммуникации и медиапроекты»;
• «Гидрохимические методы исследования морских вод».

У профессионалов, которые хотят быть успешными и конкурентноспособными, есть два пути: повышение квалификации и расширение круга профессионального общения. Знакомства могут восполнить дефицит актуальной информации, особенно если нет времени на обучение. Полезные связи заводятся на разнообразных отраслевых мероприятиях.

Инженеру необходима также самодисциплина, чтобы не забывать базовые вещи, например, что каждой геотехнической задаче нужно соответствующее ПО, а определять специфичность грунта на глаз и экономить на лабораторных испытаниях – неразумно. Сэкономив сегодня, компания рискует понести расходы на устранение аварийных ситуаций завтра.