искать
Рубрикатор материалов

Сейчас в информационной базе:
рубрик - 105 , авторов - 328 ,
всего информационных продуктов - 3114 , из них
статей журнала - 645 , статей базы знаний - 85 , новостей - 2209 , конференций - 4 ,
блогов - 8 , постов и видео - 127 , технических решений - 4

© 2016-2019 ГеоИнфо

Разработка и сопровождение: InfoDesigner.ru
Заказчику на заметку 

Катастроф можно избежать при реалистичных ассигнованиях на изыскания: из зарубежного опыта

Аналитическая служба ГеоИнфо и др.
19 марта 2018 года

Перерасходы, задержки и тяжесть аварийных ситуаций при строительстве крупных объектов, особенно гидротехнических, бывают особенно серьезными. И одним из основных факторов, увеличивающих соответствующие риски, являются ошибочные или недостаточные результаты инженерных изысканий. Но уменьшить эти риски без надлежащего финансирования изысканий невозможно. Продолжая обсуждение данных проблем, снова обратимся к международному опыту. В представленной заметке акцент сделан на докладе консультантов Всемирного банка Э. Хоэка и А. Пальмьери «Геотехнические риски в крупных строительных проектах» на 8-м Конгрессе Международной ассоциации по инженерной геологии и окружающей среде.

Отмечается, что в последние десятилетия был предпринят ряд новаторских подходов в договорных соглашениях для крупных проектов гражданского строительства во многих странах мира, в результате чего были устранены некоторые из ограничений финансирования, но при этом почти не продвинулось вперед решение вопроса о сведении к минимуму одного из основных источников финансовой неопределенности – рисков, связанных с непредвиденными геологическими условиями.

ООО "ПЕТРОМОДЕЛИНГ"Генеральный спонсор «ГеоИнфо»

Геотехнические риски в виде непредвиденных геологических условий особенно сильно влияют на управление затратами и сроками в случае крупных строительных проектов. Суммы перерасходов, связанные с соответствующими проблемами, огромны и требуют серьезного внимания. Одним из основных факторов, увеличивающих геотехнические риски, являются некачественные или недостаточные инженерные изыскания для строительства. Но для надлежащего выполнения таких исследований необходимы реалистичные ассигнования денег и времени. Продолжая обсуждение этой темы, снова обратимся к международному опыту.

Неполнота и ошибочность инженерно-геологических данных, используемых при проектировании, особенно часто приводят к катастрофам на гидротехнических объектах, поскольку на окружающие их породы воздействуют огромные гидростатические силы и изменения давлений. Одной из самых крупных инженерных катастроф в США был прорыв арочно-гравитационной бетонной плотины Сент-Фрэнсис, построенной в одноименном каньоне (называемом также каньоном реки Сан-Францискито) для обеспечения водой и электроэнергией г. Лос-Анджелеса. Строительство продолжалось с 1924 по 1926 год под руководством Вильяма Малхолланда – главного инженера и директора Департамента энергии и водоснабжения Лос-Анджелеса. Высота сооружения составила 62 м, длина – 210 м, толщина у основания – 52 м (рис. 1). Водохранилище содержало примерно 47 млн куб. м воды, которая подавалась в него по гигантскому акведуку длиной 372 км, построенному через горный массив Сьерра-Невада. Однако плотина была построена в ненадежном месте – вдоль геологического разлома, выходившего на поверхность. Грунт под плотиной состоял в основном из обломочных пород и все время размывался и растворялся, поэтому почти сразу после окончания строительства фундамент плотины начал протекать, по ее стене также пошли трещины. В итоге 12 марта 1928 года в 23 часа 58 минут сооружение рухнуло (рис. 2). Всего из резервуара вылилось 45 млрд л воды. Волна высотой 38 м разрушила здание ГЭС ниже по течению, прошла 87 км по каньонам рек Сан-Францискито и Санта-Клара, затопив города Кастаик-Джанкшен, Филлмор, Бардсдейл, Санта-Пола и другие и унеся в Тихий океан огромное количество обломков, грязи и тел погибших. Всего погибло более 600 человек.

Последующие исследования установили, что плотина и в самом деле была сооружена на древнем разломе [1, 2].

И, хотя геологи заранее предупреждали Малхолланда об опасности строительства сооружения в выбранном им месте, суд не приговорил его ни к какому наказанию, объяснив это тем, что главный инженер не мог иметь всех данных о нестабильности скальных формаций под плотиной. Однако суд признал, что контроль правительственных организаций над возведением данного объекта был недостаточным, и рекомендовал, чтобы в будущем ответственность за проектирование и строительство крупных плотин не лежала только на одном человеке.

 

Рис. 1. Плотина Сент-Фрэнсис до катастрофы [3] Рис. 1. Плотина Сент-Фрэнсис до катастрофы [3]

 

Рис. 2. Остатки плотины Сент-Фрэнсис после катастрофы [1] Рис. 2. Остатки плотины Сент-Фрэнсис после катастрофы [1]

 

Известен случай обрушения в 1956 году (также через два года после сдачи в эксплуатацию) значительного участка 16-километрового гидротехнического тоннеля Кемано, поставлявшего воду для работы турбин одноименной гидроэлектростанции на западном побережье Канады. Тоннель в месте аварии заполнился обломками пород, вывалившихся из образовавшейся в его своде каверны шириной более 20 м, которая сформировалась вдоль геологического разлома. Дело в том, что по обеим сторонам от разлома порода стала более рыхлой и была размыта, после чего и началось ее обрушение. Обошлось без человеческих жертв, но на удаление воды и обломков из тоннеля и на укрепление его свода было затрачено 2 млн долларов. А ведь вовремя выполненная надежная бетонная облицовка в зоне разлома обошлась бы гораздо дешевле, если бы проектировщики с самого начала имели полную инженерно-геологическую информацию о трассе тоннеля и осознавали степень возможной опасности [4].

Общий размер ущерба составил примерно 68 млн долларов и 423 человека погибло в результате обрушения арочной бетонной плотины Мальпассе на реке Рейран на юге Франции, которое произошло 2 декабря 1959 года. Одной из основных причин катастрофы было названо то, что геологическое исследование для проектирования плотины было выполнено не в полном объеме из-за скудного финансирования. Кроме того, марка бетона не соответствовала даже известным инженерно-геологическим условиям (также в целях экономии средств). Поэтому после того, как рядом с сооружением были проведены взрывные работы, а длительные проливные дожди переполнили водохранилище, плотина не выдержала. Расположенный в 7 км город Фрежюс был практически полностью затоплен [1].

В последние десятилетия был предпринят ряд новаторских подходов в договорных соглашениях для крупных проектов гражданского строительства во многих странах мира, в результате чего были устранены некоторые из ограничений финансирования, но при этом почти не продвинулось вперед решение вопроса о сведении к минимуму одного из основных источников финансовой неопределенности – рисков, связанных с непредвиденными геологическими условиями. И это несмотря на то, что они по-прежнему являются одними из основных причин перерасходов и задержек при выполнении крупных строительных проектов. В свое время хорошей попыткой проанализировать эту ситуацию и найти из нее выход явился, например, доклад консультантов Всемирного банка Э. Хоэка и А. Пальмьери «Геотехнические риски в крупных строительных проектах» [5], сделанный на 8-м Конгрессе Международной ассоциации по инженерной геологии и окружающей среде (МАИГ, IAEG) в Канаде в 1998 году. Напомним, что Всемирный банк (World Bank) является международной финансовой организацией, созданной с целью оказания финансовой и технической помощи развивающимся странам

Наилучшим решением для минимизации перерасходов, задержек и аварийных ситуаций, по мнению указанных докладчиков, является определение геологических условий площадки будущего строительства с достаточной степенью детальности и на как можно более ранних этапах развития проекта. В подкрепление этой точки зрения они привели следующие примеры исследований данного вопроса.

Департаментом энергетики Всемирного банка были рассмотрены данные по возведению 64 тепловых электростанций и 71 гидроэлектростанции в 35 развивающихся странах (в основном Латинской Америки, Карибского бассейна и Африки) при финансировании за счет кредитов членов Группы Всемирного банка [5, 6]. Фактические итоговые расходы по этим проектам составляли от 3,2 до 1 782 млн долларов США в ценах 1996 года, сроки – от 1,2 до 14,4 лет. На рисунке 3 сопоставлены исходно предполагавшиеся и фактические сроки выполнения, а также сметные и реальные общие затраты. Прямые линии соответствуют равным запланированным и фактическим срокам или затратам. Видно, что большая часть точек смещена вправо относительно этих прямых, то есть большинство проектов пострадало от задержек и перерасходов. В среднем сроки завершения строительства рассмотренных гидроэнергетических объектов были на 28% длиннее запланированных, а итоговые затраты оказались больше сметных на 27%. И многие из этих проблем были связаны с непредвиденными геологическими условиями.

Э. Хоэк и А. Пальмьери в своем отчете [5] отметили, что на рисунке 3 представлена скорее средняя ситуация в строительной и горнодобывающей отраслях, поскольку при построении этих графиков не были учтены данные по 10 проектам, столкнувшимся с действительно непредсказуемыми серьезными рисками, которые привели к очень большим перерасходам и задержкам. Известны проекты, расходы и сроки выполнения которых возросли в несколько раз по сравнению с первоначальными оценками или которые вообще были заброшены.

 

Рис. 3. Сопоставление изначально предполагавшихся и фактических сроков выполнения (а), а также сметных и итоговых общих затрат (б) при строительстве 125 энергетических объектов в развивающихся странах. Прямые линии соответствуют точкам равных запланированных и реальных сроков или затрат (по [5, 6]) Рис. 3. Сопоставление изначально предполагавшихся и фактических сроков выполнения (а), а также сметных и итоговых общих затрат (б) при строительстве 125 энергетических объектов в развивающихся странах. Прямые линии соответствуют точкам равных запланированных и реальных сроков или затрат (по [5, 6])

 

Более ранние обзоры того же Всемирного банка [7] показали, что на предварительное технико-экономическое исследование (pre-feasibility study), технико-экономическое обоснование (feasibility study), рекогносцировочное исследование (reconnaissance study), гидрологические и гидрогеологические исследования до проведения инженерного проектирования тратилось в среднем менее 1% от общей стоимости проекта, что невероятно мало по сравнению с потенциальными перерасходами.

При этом Э. Хоэк и А. Пальмьери [5] вновь подчеркнули, что наиболее существенно на сроки реализации проектов и итоговые общие затраты могут повлиять изменения в составе и объемах строительных работ при столкновении с непредвиденными инженерно-геологическими условиями. То есть основная проблема, с которой сталкиваются проектировщики при строительстве автомагистралей, тоннелей, электростанций, плотин, высотных зданий и других крупных объектов, – это некачественность и/или недостаточность информации, полученной при инженерных изысканиях.

Например, данные Национального комитета США по тоннельным технологиям (USNCTT) [5, 8] по 84 проектам строительства тоннелей показали, что чем больше отношение общей длины скважин, пробуренных при изысканиях с отбором керна, к длине тоннеля, тем меньше рост итоговых затрат по сравнению с запланированными (и значит, меньше риск столкнуться с непредвиденными геологическими условиями) (рис. 4).

 

Рис. 4. Увеличение итоговых расходов по проектам строительства тоннелей в зависимости от относительной общей длины скважин, пробуренных при изысканиях (по [5, 8]) Рис. 4. Увеличение итоговых расходов по проектам строительства тоннелей в зависимости от относительной общей длины скважин, пробуренных при изысканиях (по [5, 8])

 

Э. Хоэк и А. Пальмьери [5] дали следующие общие рекомендации по снижению геотехнических рисков, приводящих к задержкам, перерасходам и аварийным ситуациям (с учетом советов Американского общества гражданских инженеров – ASCE [9]):

  • предварительное рассмотрение имеющихся инженерно-геологических данных с потенциальными подрядчиками, допущенными к тендерному конкурсу, до проведения торгов;
  • включение в контракт всей доступной информации по инженерно-геологическим условиям площадки и «пакета разделения рисков» между подрядчиком и заказчиком;
  • достаточная гибкость контракта, чтобы в проект могли вноситься необходимые изменения по мере узнавания новых деталей о грунтовом основании во время строительства;
  • выделение достаточного количества денег и времени на проведение инженерных изысканий и на составление качественного отчета по их результатам;
  • обеспечение создания резервного денежного фонда для покрытия возможных расходов в зависимости от предполагаемых рисков по проекту;
  • выделение достаточных средств на продолжение исследований и выполнение геотехнического мониторинга во время строительства (и на этапе эксплуатации) построенных объектов;
  • наличие (начиная с самых ранних стадий развития проекта) опытных высококвалифицированных консультантов в области инженерной геологии и геотехники для оценки потенциальных рисков, подготовки технических условий и программы изысканий, отчета по их результатам, а также для обеспечения надзора за проведением работ;
  • разработка условий оплаты за единицы услуг, которые могут быть скорректированы с учетом реальных условий.

Заказчики должны понимать, что выполнение перечисленных выше условий, несомненно, поможет уменьшить задержки и итоговые затраты и предотвратить аварийные ситуации при строительстве и последующей эксплуатации объектов.

 

Список литературы
1. Когда рушатся плотины... // Masterok. 04.09.2013. URL: https://masterok.livejournal.com/1315177.html.
2. Готт К.Ф. Заметки архивариуса. Крушение плотины Сент Френсис: США, март 1928 года // Сентенция: историко-философский альманах. Дата обращения: 03.03.2018. URL: http://www.mnemosyne.ru/arhivarius/hflood-4.html.
3. Разрушение плотины Сент-Фрэнсис, Калифорния, 1928 г. // CAWATERinfo. Дата обращения: 01.03.2018. http://www.cawater-info.net/review/saint-francis_accident.htm.
4. Waltham T. Catastrophe: the violent earth. New York: Crown Publishers, 1978 [Уолтхэм Т. Катастрофы: неистовая Земля. М: Недра, 1982].
5. Hoek E., Palmieri A. Geotechnical risks on large civil engineering projects // Proceedings of the 8-th IAEG congress, Vancouver, Canada, 21–25 September 1998. International Association for Engineering Geology and the Environment, 1998.
6. Estimating construction costs and schedules – experience with power generation projects in developing countries: World Bank technical paper № 325. The World Bank, 1996.
7. Geological complications and cost overruns: a survey of Bank-financed hydroelectric projects. Energy Department note № 61. The World Bank, 1985.
8. Geotechnical Site Investigations for Underground Projects. Washington DC: U.S. National Committee on Tunnel Technology, National Academy Press, 1984.
9. Geotechnical baseline reports for underground construction, guidelines and practices // Geotechnical Reports of the Underground Technology Research Council. American Society of Civil Engineers (ASCE), 1997.

 

Отправить сообщение, заявку, вопрос

Отправить заявку на посещение мероприятия

Отправить заявку на участие как экспонент

Запросить консультацию специалистов по данному техническому решению