Газ в грунте невозможно заметить при обычном осмотре участка. Территория может выглядеть пригодной для строительства, но под насыпным слоем иногда находятся отходы, органические грунты или загрязнения, способные стать источником биогаза.
Для отдельных площадок в состав инженерно-экологических изысканий включают газогеохимические исследования. Их задача — определить газовое состояние грунтов, выявить участки образования и выхода газа и получить исходные данные для проектирования. Основное внимание обычно уделяют метану и углекислому газу.
Откуда в грунте появляется газ
Почвенный воздух присутствует практически в любом грунте, но газогеохимическая опасность связана не с самим фактом его наличия. Риск возникает, когда в грунтовом массиве образуются или накапливаются повышенные концентрации газов.
Источником биогаза может быть разложение органического вещества без достаточного доступа кислорода. Такая ситуация характерна для территорий, где встречаются:
- погребённые бытовые или производственные отходы;
- насыпные грунты с включениями мусора;
- бывшие полигоны, свалки и участки захоронения отходов;
- заторфованные грунты и погребённые почвенные горизонты;
- иловые и другие органоминеральные отложения;
- территории с загрязнением нефтепродуктами;
- засыпанные овраги, пруды и понижения рельефа;
- площадки с неизвестной историей хозяйственного использования.
Газ может перемещаться по порам грунта, трещинам, обратным засыпкам траншей и зонам прокладки коммуникаций. Поэтому источник не обязательно находится непосредственно под будущим зданием: в отдельных условиях миграция возможна и с прилегающей территории.
Чем опасны метан и углекислый газ
Метан не имеет цвета и запаха. При накоплении в замкнутом пространстве он создаёт пожаро- и взрывоопасную ситуацию. Углекислый газ не горит, но способен вытеснять кислород. Опасность особенно важна для подземных и плохо проветриваемых помещений.
Путями поступления газа в сооружение могут стать вводы коммуникаций, технологические отверстия, деформационные швы, неплотности в конструкциях подземной части и другие участки контакта здания с грунтом.
Газогеохимические исследования не определяют конструктивное решение сами по себе. Они дают проектировщику исходные данные, по которым оценивают необходимость защитных мероприятий и их состав.
Когда нужны газогеохимические исследования
Вопрос решают не по принципу «делать на каждом участке» или «делать только на свалке». Необходимость исследований и их объём обосновывают в программе инженерных изысканий.
Поводом для включения работ могут быть:
- сведения о размещении отходов на участке или рядом с ним;
- наличие мощного слоя насыпных грунтов неизвестного состава;
- признаки прежнего промышленного или коммунального использования территории;
- распространение торфа и других газогенерирующих грунтов;
- данные о нефтяном или органическом загрязнении;
- планирование заглублённых помещений, подземной парковки или технического подполья;
- замечания экспертизы к полноте экологических исследований;
- рекомендации по результатам рекогносцировки и анализа архивных материалов.
Перечисление возможных методов в нормативных документах не означает, что на каждом объекте необходимо автоматически выполнять их все. Набор работ выбирают в зависимости от задачи и условий площадки и обосновывают в программе.
Как проходят исследования
Газогеохимические исследования объединяют подготовительный, полевой и камеральный этапы. Конкретная методика зависит от предполагаемого источника газа, строения грунтов, площади участка и проектируемых сооружений.
1. Изучение истории территории
Специалисты анализируют архивные материалы, карты, результаты прежних изысканий и сведения о хозяйственном использовании площадки. Важно понять, располагались ли здесь свалка, промзона, очистные сооружения, засыпанный водоём или другой возможный источник органического материала.
Одновременно изучают инженерно-геологические данные: состав и мощность насыпных грунтов, наличие торфа, уровень подземных вод и другие условия, способные влиять на образование и перемещение газа.
2. Рекогносцировочное обследование
При осмотре территории отмечают неоднородности рельефа, признаки отсыпки, провалы, участки нарушенного грунта и другие особенности. Рекогносцировка помогает уточнить расположение точек исследований, но не заменяет инструментальные измерения.
3. Газовая съёмка
В грунте устраивают точки исследования по принятой схеме. В зависимости от программы могут применяться шпуровая и эмиссионная съёмка, исследования в скважинах и другие методы.
При шпуровой съёмке получают пробу почвенного воздуха с определённой глубины и измеряют содержание исследуемых газов. Эмиссионные исследования помогают оценить выделение газа с поверхности грунта. Скважинные наблюдения позволяют рассматривать газовое состояние на разных глубинах.
4. Измерения и обработка результатов
Определяют предусмотренные программой показатели. Как правило, ключевыми являются метан и углекислый газ. Значения сопоставляют с расположением точек и особенностями площадки. Важно распределение концентраций по территории и глубине, связь с насыпными или органическими грунтами и возможные направления миграции.
Что получает заказчик
Результаты включают в технический отчёт по инженерно-экологическим изысканиям. В зависимости от программы в нём могут быть представлены:
- описание исходных данных и истории использования территории;
- схема расположения точек газогеохимических исследований;
- сведения о применённых методах и оборудовании;
- результаты полевых измерений и анализов;
- таблицы и графические материалы;
- оценка газогеохимического состояния площадки;
- выделение участков, требующих внимания проектировщика;
- выводы и рекомендации в пределах выполненных исследований.
Отчёт должен позволять понять не только полученные значения, но и то, где именно проводились исследования, на какой глубине и почему была выбрана такая схема.
Как результаты влияют на проект
Если газогеохимическая опасность не выявлена, проектировщик получает подтверждённые данные о состоянии обследованной территории в границах и объёме выполненной программы.
Если обнаружены признаки газообразования или миграции газа, может потребоваться дополнительная оценка и разработка защитных решений. В зависимости от объекта рассматривают:
- газонепроницаемую защиту подземных конструкций;
- вентиляцию подполья или подземных помещений;
- системы сбора и отвода газа;
- герметизацию вводов коммуникаций и швов;
- корректировку планировочных или конструктивных решений;
- локальное удаление или рекультивацию проблемного грунта;
- последующий контроль газовой среды.
Конкретные мероприятия назначают проектировщики на основании результатов изысканий. Сам технический отчёт фиксирует условия площадки и предоставляет данные для принятия решения, но не подменяет проект противогазовой защиты.
Чем газогеохимические исследования отличаются от анализа почвы
Санитарно-химические исследования почвы и грунта предназначены для оценки загрязнения и определения химических показателей отобранных проб. Газогеохимические работы изучают газовую составляющую грунтового массива, процессы образования и возможного перемещения газа.
На одной площадке могут потребоваться оба направления. Например, бывшая промышленная территория может характеризоваться загрязнением грунта нефтепродуктами и одновременно иметь условия для образования газов. Один вид исследований не заменяет другой, поскольку они отвечают на разные вопросы.
Чем это отличается от исследования радона
Метан и радон нередко ошибочно объединяют в одну задачу, потому что оба газа могут поступать из грунта в здание. Однако природа опасности и методы оценки различаются.
Радон связан с естественными радиоактивными превращениями и рассматривается в составе радиационно-экологических исследований. Метан и углекислый газ могут образовываться при разложении органических веществ в природных или техногенных грунтах. Поэтому измерение плотности потока радона не заменяет газогеохимическую съёмку, а анализ метана не даёт оценки радиационной обстановки.
Какие ошибки встречаются при подготовке работ
Исследования назначают без анализа участка
Универсальная схема, не учитывающая историю территории, строение грунтов и расположение здания, может оказаться избыточной или недостаточной. Сначала необходимо изучить исходные данные, затем обосновать методы и сетку точек.
Проверяют только очевидную часть площадки
Газ способен перемещаться по проницаемым зонам, траншеям и обратным засыпкам. Поэтому важно учитывать не только предполагаемый источник, но и будущие здания, подземные сооружения и возможные пути миграции.
Путают разные экологические исследования
Химический анализ грунта, радиационное обследование и газогеохимическая съёмка дополняют друг друга, но не являются взаимозаменяемыми. В предложении подрядчика должно быть понятно, какие именно работы включены и какую задачу решает каждая из них.
Получают таблицу без понятного вывода
Перечень концентраций сам по себе недостаточен для проектирования. Необходимы схема точек, описание методики, анализ распределения показателей и вывод о газогеохимическом состоянии территории.
Что прислать для расчёта стоимости
Для определения состава работ полезно передать:
- адрес и границы участка;
- назначение и схему будущего объекта;
- техническое задание;
- сведения о прежнем использовании территории;
- результаты геологических и экологических изысканий прошлых лет;
- данные о насыпных, заторфованных или загрязнённых грунтах;
- план подземных помещений и коммуникаций, если он уже подготовлен;
- замечания экспертизы, если исследования назначаются для их устранения.
Если полных исходных данных нет, работу начинают с анализа участка и имеющихся материалов. Это позволяет определить, действительно ли необходимы газогеохимические исследования и какой объём будет обоснован для конкретного объекта.
Главное
Газогеохимические исследования помогают выявить невидимую при обычном обследовании характеристику площадки — образование и миграцию грунтовых газов. Особенно внимательно следует относиться к территориям с отходами, мощными насыпными грунтами, торфом, иловыми отложениями и следами прежней промышленной деятельности.
Ценность работ заключается не только в измерении метана и углекислого газа. Для проектирования важно понять распределение показателей по участку, возможные источники и пути миграции, а также получить обоснованный вывод в составе технического отчёта.