Двухчастотный георадар-моноблок “ОКО-3” с антенным блоком АБ-400/900М3

ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ ГЕОРАДАРОВ “ОКО” КЛИЕНТАМИ КОМПАНИИ
НЕРАЗРУШАЮЩИЕ ГЕОРАДАРНЫЕ МЕТОДЫ В ИНЖЕНЕРНЫХ ИЗЫСКАНИЯХ

А.М. Кулижников, А.А. Белозеров (РосдорНИИ)

С конца 1990х гг. в России в технологии инженерно-геологических изысканий начали широко внедряться георадарные методы. По результатам георадарного сканирования получается непрерывная волновая картинка (радарограмма), которая по специальной программе обрабатывается и интерпретируется в разрез среды. Георадарные технологии имеют такие преимущества, как получение непрерывного разреза с помощью неразрушающего и экологически чистого георадиолокационного метода.

Георадары – это приборы, основанные на направлении электромагнитной волны короткой продолжительности в многослойные среды, приеме и преобразовании отраженного сигнала. Георадары работают при температуре от -40 гр.С до +40оС. Приборы компактные и не отличаются большой массой (1,5-15 кг). Имеют высокую производительность при записи среды в полевых условиях (от 5 до 30 км за смену), однако требуют  обработки в камеральных условиях (до смены на 500-1000 м разреза). В то же время георадары требуют заверочных буровых работ или шурфования.

Георадары широко применяются в автодорожной, аэродромной и железнодорожной отраслях, промышленном, гражданском и гидротехническом строительстве, археологии и т. д. Остановимся на опыте и результатах применения георадаров в Архангельском государственном техническом университете, в ГП РосдорНИИ.

Данные работы выполнялись георадарами “ОКО-2” с антенными блоками, имеющими центральную частоту 90, 150, 250, 400, 1200 и 1700 МГц. Разные значения центральной частоты позволяют получить различные глубины зондирования (соответственно от 30,0 м до 0,8 м) при различной разрешающей способности (соответственно от 0,5 м до 0,01 м).

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ

Было выполнено обследование участка автомобильной дороги Кола – В. Туломский – КПП “Лотта” в Мурманской области. Георадар был применен при продольном проходе по оси первоначально намеченной трассы и при сканировании поперечников к оси трассы через 50 м. В целях заверки георадарных работ было проведено шурфование. Результаты показали, что георадарные работы могут быть выполнены в лесной местности при кочковатой и заболоченной поверхности. На разрезах были выделены границы слоев, положение уровня грунтовых вод (УГВ). Полученные разрезы были использованы проектировщиками при корректировке проектной линии трассы.

Кроме того, в 2003 г. было выполнено проектирование подходов к мосту через р. Проня в Рязанской области и определено геологическое строение как по продольной оси, так и по поперечникам через 50 м на кольцевой автомобильной дороге в обход Санкт-Петербурга.

РАЗВЕДКА И ОЦЕНКА ЗАПАСОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ В КАРЬЕРАХ

Была произведена оценка запасов дорожно-строительных материалов в карьере Октябрьский Вытегорского района Вологодской области. По результатам работ были определены остатки запасов валунно-галечниковой смеси в разрабатываемом карьере и установлены запасы полезной толщи при расширении карьера. Попытки использовать георадар для разведки запасов песка без контрольного бурения не увенчались успехом из-за недостаточного опыта отделения по полевым радарограммам кондиционных песков от пылеватых песков и супесей.

Была произведена оценка месторождения песка “Песцовое” в Ямало-Ненецком округе. Работы выполнялись по пойменным участкам рек, где требовалось определить границы как в плане, так и по глубине кондиционного песка. Было отснято более 14 км продольных разрезов (рис. 1) и сделаны выводы по объемам запасов песков. Накопленный практический двухлетний опыт по полевым радарограммам позволял выделить участки с кондиционными песками.

Также были оценены запасы песчаных материалов для содержания автомобильных дорог в 4 небольших карьерах Мурманской области, площадью от 2 до 8 га. Работы выполнялись при минимуме заверочных буровых работ (1-2 скважины на карьер). По результатам работ были определены запасы полезной толщи и вскрыши, а также установлено местоположение УГВ.

ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ ПРИ ОБСЛЕДОВАНИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Было обследовано более 1000 км автомобильных дорог с целью выявления причин разрушений участков и назначения эффективных видов ремонтных работ. Среди обследованных участков можно выделить такие федеральные дороги, как Москва – Архангельск, Москва – Санкт-Петербург, Москва – Минск, КАД в обход Санкт-Петербурга. Также обследовались автомобильные дороги в Архангельской, Вологодской, Мурманской областях (рис. 2), в Республике Коми, в Ярославле и другие. При обследовании дорог выяснялись толщины конструктивных слоев дорожной одежды, мощность и типы грунтов земляного полотна и подстилающего основания, однородность материалов дорожной одежды и грунтов земляного полотна, локальные ослабления (пустоты, зоны суффозии, переувлажненные участки грунтов), участки инфильтрации поверхностных и подземных вод, пространственное геометрическое очертание водоупоров, положение подземных коммуникаций.

При мониторинговых обследованиях дорог также были определены влажность грунтов земляного полотна (рис. 3), глубина промерзания и оттаивания грунтов, местоположение кривой скольжения на оползневых участках, положение уровня грунтовых вод и т. д.

Толщина верхних слоев асфальтобетона, установленная георадарным сканированием, использовалась при назначении возможной глубины фрезерования при ремонте участков дорог.

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ВЫПОЛНЕННЫХ РАБОТ

Первый опыт контроля качества был получен в 2001 г., когда на отрезке автомобильной дороги Архангельск – Белогорский по заданию заказчика на основе георадарного сканирования был определен объем скрытых работ – обратной засыпки на участке выторфовки.

Работы по контролю качества были выполнены на КАД в обход Санкт-Петербурга. Здесь контролировалось качество струецементных свай (количество свай, их диаметр, посадка на минеральное дно, сплошность свай), а также состояние земляного полотна, отсыпанного в зимний период, и толщины конструктивных слоев дорожной одежды. Так, при оценке состояния земляного полотна были выявлены зоны будущих осадок грунта земляного полотна, а также места, в которых зафиксированы смерзшиеся комья грунта.

На участке северного обхода Рязани с помощью георадаров была решена задача по определению осадки основания земляного полотна под насыпями высотой 10-12 м.

ОБСЛЕДОВАНИЕ ПЛОТИН И ГИДРОУЗЛОВ

Основной причиной, по которой выполнялись обследования, являлась возможная инфильтрация подземных вод через тело грунтовых насыпей на плотинах с последующей осадкой сооружений.

Были проведены работы на участке плотины Марфин Брод Можайского района Московской области. До глубины более 13 м были определены кровля и подошва слоев, оценена однородность грунтов насыпи, выявлены зоны возможной инфильтрации подземных вод.

Компанией также были выполнены работы на участке плотины в г. Людиново Калужской области. Здесь  обследовались насыпи, бетонный фундамент в верхнем и нижнем бьефах плотин, размывы и зоны инфильтрации воды под фундаментом. При этом работы выполнялись протягиванием георадара в резиновой лодке как по поверхности воды, так и в водонепроницаемом футляре по дну при уровне воды до 4 м. По результатам работ определены участки возможной инфильтрации воды, оценено качество бетонного фундамента, выявлены места локальных ослаблений.

ОБСЛЕДОВАНИЕ ВЗЛЕТНО-ПОСАДОЧНЫХ ПОЛОС И ПЕРРОНОВ АЭРОДРОМОВ

Подобно участкам автомобильных дорог нуждаются в обследованиях и аэродромные сооружения. Георадарные работы, выполненные  на участках рулежных дорожек и перронов в аэропорту Домодедово, позволили выявить причины образования трещин на бетонном покрытии, определить влажность грунтов земляного полотна, установить место размещения подземных инженерных коммуникаций. Причиной образования трещин послужили дрены, уложенные на глубине 1,5-2,0 м. Дрены, из-за большой аккумуляции воды вокруг, привели к образованию трещин, вызванных силами морозного пучения грунтов (рис. 4).

ОБСЛЕДОВАНИЕ ЗДАНИЙ

Довольно часто на бетонных полах складских помещений образуются трещины. В этом случае возникают вопросы: как ремонтировать бетонные полы, в чем причина образования трещин? Такие работы были выполнены  на Внуковском авиаремонтном цехе, на заводе им. Ухтомского (г. Люберцы). По результатам георадарного сканирования были определены пустоты и переувлажненные зоны грунтов, находящиеся под бетоном, а также толщина бетонного пола. Это позволило принять правильные решения по назначению эффективных видов ремонтных работ.

Другой работой  было выявление причин подтопления подвала в здании Управления дорожного хозяйства Рязанской области. Георадарные обследования позволили выявить место под зданием, которое является источником избыточного увлажнения. В данном месте, как выяснилось, размещалась старая заглушка теплосети, которая не выдержала испытания временем.

Накопленный многолетний опыт георадарных работ позволяет сделать вывод, что неразрушающие георадарные методы являются высокопроизводительными, экологически чистыми и находят эффективное применение во многих отраслях промышленности. Они способствуют повышению достоверности инженерно-геологической информации и тем самым улучшают качество и снижают стоимость как проектной документации, так и строительных, ремонтных и эксплуатационных работ. В то же время необходимо проведение фундаментальных исследований по применению георадарных технологий в различных средах при разной температуре, плотности, влажности и т.д.

В СОСТАВ КОМПЛЕКТА ВХОДИТ:

Свежую версию ПО, а также руководство оператора вы можете скачать в разделе “Программное обеспечение“