Опыт освоения подземного пространства российских мегаполисов /часть-1/

Опыт освоения подземного пространства /часть-1/

Рассматриваются результаты работ по освоению подземного пространства Москвы и С-Петербурга, приведены примеры успешного освоения и негативные последствия при отступлении от требований норм. Определена направленность дальнейших исследований.

В Москве и С.-Петербурге накоплен опыт проектирования и возведения подземных комплексов и защитных мероприятий для окружающей застройки, опробованы современные зарубежные и разработаны отечественные технологии производства работ по их реализации. Участвуя в научном сопровождении и проектировании, авторы получили новые результаты по влиянию подземного строительства на существующие здания и сооружения, включая коммуникации, режимы производства работ по устройству подземных сооружений и т.д. Особое внимание уделено влиянию новых геотехнических технологий на осадки существующей застройки, перемещения ограждающих конструкций и дна котлованов, а также модернизации технологического регламента при проходке коммуникационных тоннелей под зданиями и сооружениями. В результате исследований разработана таблица предельных деформаций длительно эксплуатирующихся зданий, содержащая дополнительный критерий их оценки - кривизну подошвы фундаментов. Были разработаны также экспериментально-аналитические методы расчета деформаций зданий зоне влияния глубоких котлованов и при прокладке щитовым способом коммуникационных тоннелей мелкого заложения с составлением таблиц для инженерных расчетов. Полученные результаты были включены в нормативные документы [1..,4]. В таблице 7.3 [1] даны рекомендации по выбору метода крепления ограждающих конструкций котлована в зависимости от удаленности существующей застройки и инженерно-геологических условий. При научном сопровождении строительства московских объектов с двух-пятиуровневыми подземными паркингами: отеля Ритц Карлтон на ул. Тверская, 5; жилого и торгового комплекса ''неглинная - плаза" на ул. Рождественка, 29; Берлинского Дома на ул. Петровка, 5; Женевскоrо дома в Щмитровском пер., 8; реконструированной гостиницы "Москва" и др. было установлено, что самым безопасным методом устройства ограждения котлованов является "top-down" или "semi-top-down".

 Однако по данным Городской экспертyно-консультативной комиссии по основаниям, фундаментам и подземным сооружениям (ГЭКК ОФиПС) при Правительстве Москвы в 2006...2009 гг. только на 8% всех объектов в Москве применялся этот метод [5]. Замена метода строительства "top-down" на крепление ограждения котлована в виде "стены в грунте" распорками из металлических труб приводит к негативным последствиям в случае примыкания к уникальным сооружениям (с глубиной котлована более 10 м) длительно эксплуатирующихся, особенно исторических зданий. Например, неудачный опыт строительства подземной автостоянки на Смоленской-Сенной пл. в Москве глубиной котлована 11,3 м, огражденного "стеной в грунте" с распорками в двух уровнях из металлических труб. Грунты, вмещающие котлован, представлены насыпными песками и суглинками, подстилаемыми плотными песками и суглинками, тугопластичными глинами. Первый от поверхности безнапорный горизонт подземных вод встречен на глубине 18,0...19,2 м, а воды типа "верховодки" - 4,8 и 4,0 м. На расстоянии 0,5...1,0 м от котлована (рис. 1,а) расположено трехэтажное здание (памятник архитектуры) - Дом Несвицкой (Смоленская-Сенная пл., д. 30, строение 6). В ходе реконструкции здания все фундаменты были укреплены цементацией, фасадные стены усилены буроинъекционными сваями диаметром 150 мм, длиной 13 м. Однако геотехнический мониторинг показал, что максимальная осадка здания составила 20,8 мм, внутренних марок -19,2 мм, относи- тельная разность осадок - 10^-3. Деформации, равные 12,5 мм со стороны котлована и 14,5 мм для второго ряда фундаментов, существенно превысили предельные дополнительные [2], а также прогнозные значения, полученные по программе PLAXIS.8 2D с использованием упрочняющейся модели.

 Максимальное раскрытие трещин достигло 7,2 мм (рис. 1,б), перемещения "стены в грунте" составили 33 мм при црогнозируемых 9 мм. Наблюдения за осадками внутренних марок начались после откопки котлована. На осадки повлияло то обстоятельство, что отметка низа свай усиления была ниже отметки дна котлована, но выше нижней отметки "стены в грунте" на 4 м. Рекомендации по закреплению песков в основании свай до глубины залегания тугопластичных суглинков и пластичных супесей не были реализованы для предотвращения дальнейшего перемещения "стены в грунте" в сторону котлована были установлены дополнительные распорные конструкции и поперечные стенки со стороны Дома Несвицкой. Положительным примером использования рекомендаций таблицы 7.3 [1] является строительство отеля Ритц-Карлтон в Москве (рис, 2), В зону влияния котлована глубиной 21 м попал коммуникационный коллектор и исторические здания: гостиница "Националь", туфовая пристройка и флигель которой практически примыкали к котловану, театр им. М.Н. Ермоловой, психологический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, медицинская академия им. И.М. Сеченова. Инженерно-геологические условия участка представлены насыпным слоем мощностью до 7,0 м, ниже расположены древнеаллювиальные пески разной крупности с прослоями супесей мощностью 5, 7... 9,8 м, подморенные флювиогляциальные отложения: тугопластичные суглинки с прослоями песка, гравием и щебнем, мещеринские, перхуровские, неверовские, ратмировские известняки и глины. Подземные воды встречены на глубинах 6 (верховодка), 14, 23 и 30 м. В связи со сжатыми сроками строительства авторами на основе анализа геотехнической ситуации на объекте было принято решение о строительстве отеля методом "top-down" без усиления фундаментов соседних зданий с учетом, что при реконструкции под фундаменты этих зданий, за исключееием театра им. М.Н. Ермоловой, были подведены плиты. Дальнейшие наблюдения за осадками фирмой "Креал" подтвердили правильность этого решения. Осадки и их относительные неравномерности для всех зданий, исключая флигель и туфовую пристройку гостиницы "Националь", не превысили нормативных значений. Увеличение в 1,5...2,0 раза замеренных деформаций корпусов гостиницы над прогнозными было вызвано нарушением технологии производства работ при устройстве ограждения котлована буросекущимися сваями. При строительстве методом "top-down" осадки окружающих зданий в Москве без усиления их фундаментов не превышали 5...7 мм для котлованов глубиной до 10...12 м и 10...15 мм для котлованов глубиной до 20 м при соблюдении технологии производства работ. Рекомендации таблицы 7.3 [1] и данные по осадкам справедливы при условии, что ограждение котлована выполнено в виде "стены в грунте", а осредненный модуль деформации грунтов, вмещающих котлован, > 18 МПа. При устройстве ограждения из шпунта даже при использовании метода "top-down" возможны сверхнормативные осадки окружающей застройки, особенно в слабых грунтах, подверженных расструктуризации от динамических воздействий, вызванных погружением шпунта. Это подтверждается опытом строительства двух подземных сооружений в С.-Петербурге: второй сцены Мариинского театра [6] (рис.3,а) и торгового комплекса Стокманн на углу Невского просп. и пл. Восстания [7] (рис. 3,б), где для ограждения котлована применялся шпунт в сочетании с железобетонными перекрытиями, а осредненный модуль деформации грунтов, вмещающих котлован, не превышал 9 МПа. → Читать далее...